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MP3/MP4闪存的分类和性能

MP3/MP4闪存的分类和性能

点击数:7601 次   录入时间:03-04 11:48:48   整理:http://www.55dianzi.com   电脑-单片机-自控术语
  (1)分类
  
  NOR(或非门)和NAND(与非门)结构的闪存是现在市场上两种主要的非易失闪存。Intel于1988年首先开发出NORFLASH技术,彻底改变了原来由EPROM和EEPROM-统天下的局面。紧接着,1989年东芝公司开发了NANDFLASH技术(后将该技术无偿转让给韩国Samsung公司),此技术强调降低每比特的成本,提供更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。
  
  但是经过了20年后,仍然有相当多的工程师分不清NOR和NAND闪存,也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处,因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码,这时NOR闪存更适合一些,而NAND则是高资料存储密度的理想解抉方案。
  
  NOR的特点是芯片内执行(eXecuteInPlace,XIP),这样应用程序可以直接在闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益,但是较低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。
  
  NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快,容量大、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点也是所有U盘都使用NAND闪存作为存储介质的原因。应用NAND闪存的困难在于需要特殊的系统接口。
  
  (2)性能比较
  
  闪存是非易失内存,可以对内存单元块进行擦写和再编程。任何闪存器件的写入操作只能在空的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执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR器件则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为O。擦除NOR器件时是以64~128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5s;擦除NAND器件是以8~32KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4ms。执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NAND之间的性能差距。统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时),更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。
  
  这样,当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素:
  
  ①NOR的读速度比NAND稍快一些;③NAND的写入速度比NOR快很多;③NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快,大多数写入操作需要先进行擦除操作:
  
  ④NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。
  
  (3)接口差别
  
  NOR闪存带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节。
  
  NAND闪存使用复杂的I/O口来串行地存取资料,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、地址和资料信息。
  
  NAND读和写操作采用512字节的块,这一点有点像硬盘管理中的此类操作。很自然地,基于NAND的闪存就可以取代硬盘或其他块设备。
  
  (4)容量和成本
  
  NAND闪存的单元尺寸几乎是NOR闪存的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。
  
  NOR占有容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND闪存只是存在于8MB以上的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于资料存储,NAND在ComPACtFLASH(小型闪存)、SecoreDig-ital、PCCaxds和MMC存储卡市场上所占份额最大。
  
  (5)可靠性
  
  采用闪存介质时,一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说,闪存是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAN、D的可靠性。
  
  ①寿命(耐用性)。在NAND闪存中,每个块的最大擦写次数是100万次,而NOR的擦写次数是10万次。
  
  NAND内存除了具有10:1的块擦除周期优势,典型的NAND块尺寸是NOR器件的1/8,每个NAND内存块在给定的时间内的删除次数要少。
  
  ②位交换。所有闪存器件都受位交换现象的困扰。
  
  在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。
  
  一位的变化可能不明显,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。
  
  但是,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误纠正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供货商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。
  
  这个问题在用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。但是,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。
  
  ③坏块处理。NAND器件中的坏块是随机分布的。
  
  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。
  
  NAND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,如果不能通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。
  
  (6)易于使用
  
  可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他内存那样连接,并可以在上面直接运行代码。由于需要1/0接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息是需要技巧的,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映像。
  
  (7)软件支持
  
  当讨论软件支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件,包括性能优化。在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持,在NAND器件上进行同样操作时,通常需要驱动程序,也就是内存技术驱动程序MTD)。NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。


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