Flash Memory(闪存,Flash不是缩写!)是非易失存储器,可以对其内部称为块(Block)的存储器单元进行擦写和再编程。任何Flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先对相关“扇区”或“存储块”执行擦除。

Flash存储器主要分为NOR Flash和NAND Flash两大类:

NOR Flash是Intel公司于1988年推出,其采用与SRAM相同的接口,地址线与数据线分开,可实现字节级的随机读取,且接口简单读取速度快,因此可直接在NOR Flash内运行程序。但是NOR Flash成本高、存储密度低,目前主要占据了1MB~16MB的市场,此外其擦写寿命较低(数十万次),且最大的缺点在于写入速度非常低(秒量级),不适合进行大量数据的存储。因此NOR Flash通常用于存储系统的启动程序或操作系统程序。

NAND Flash是东芝在1989年的国际固态电路研讨会(ISSCC)上发表的,NAND Flash器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,各个产品或厂商的方法可能各不相同,8个引脚用来传送控制、地址和数据信息,需要借助外部主控和电路实现。NAND Flash具有较快的擦写时间,而且每个存储单元的面积也较小,这让NAND Flash相较于NOR Flash具有较高的存储密度与较低的每比特成本,目前占据了8MB~128MB的市场。同时它的可抹除次数也高出NOR Flash十倍(数百万次)。然而NAND Flash的I/O接口并没有随机存取外部地址总线,它必须以区块性的方式进行顺序读取,NAND Flash典型的区块大小是数百至数千比特。因为多数MPU与MCU要求字节等级的随机存取,所以NAND Flash不适合取代那些用以装载程序的ROM。从这样的角度看来,NAND Flash比较像光盘、硬盘这类的次级存储设备。NAND Flash非常适合用于储存卡之类的大量存储设备。

然而就可靠性而言,NAND Flash中存在数量较多且随机分布的坏块,这导致其位交换现象(在某些情况下一个比特位会发生反转或被报告反转了)发生的次数要比NOR多,生厂商以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。因此,NAND Flash器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决了。当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。这将进一步增加NAND Flash的使用难度。

Flash器件的接口有串行(Serial Peripheral Interface, SPI)接口和并行(Common Flash Interface, CFI)接口,通常的搭配组合为SPI的NOR Flash和CFI的NAND Flash

这是因为不同存储容量的NOR Flash需要用到不同数量的引脚,这将会为芯片产品系列的封装一致性带来极大的不变,大大增加成本,此外NOR Flash通常只会用于存储数据量较小的程序或系统参数,对数据的吞吐速率要求较低,用SPI(甚至是2倍/4倍SPI)完全能够满足要求;而NAND Flash通常用于存储大量的多媒体数据或搭载文件系统,对数据吞吐速率要求高,因此有必要使用并行的CFI。

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