NOR flash和flash有什么不一样？

　　NOR Flash

 

　　NOR Flash是现在市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术，彻底改变了原先由EPROM（Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器）和EEPROM（电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP ，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash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，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。NAND的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。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。

 

　　性能比较

 

　　flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。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执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。

 

　　由于擦除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，与此相反，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。

 

　　l 、NOR的读速度比NAND稍快一些。

 

　　2、 NAND的写入速度比NOR快很多。

 

　　3 、NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。

 

　　4 、大多数写入操作需要先进行擦除操作。

 

　　5 、NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

 

　　此外，NAND的实际应用方式要比NOR复杂的多。NOR可以直接使用，并可在上面直接运行代码；而NAND需要I/O接口，因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND结构的Flash都有支持。此外，Linux内核也提供了对NAND结构的Flash的支持。

 

　　详解

 

　　NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。

 

　　像“flash存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚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则是高数据存储密度的理想解决方案。

 

　　NOR的特点是芯片内执行（XIP， eXecute In Place），这样应用程序可以直接在flash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，但是很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。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。

 

　　接口差别

 

　　NOR flash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。

 

　　NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。

 

　　容量成本

 

　　NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，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 flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC（多媒体存储卡Multi Media Card）存储卡市场上所占份额最大。

 

　　可靠耐用

 

　　采用flash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（平均故障间隔时间Mean Time Between Failures）的系统来说，Flash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NAND的可靠性。

 

　　寿命（耐用性）

 

　　在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸为NOR器件的八分之一，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。

　　一、Flash介绍

　　常用的flash类型有NOR Flash 和Nand Flash 两种；

　　（1）Nor Flash

　　1、Nor Flash的接口和RAM完全相同，可以随机访问任意地址的数据，在其上进行读操作的效率非常高，但是擦除和写操作的效率很低，另外，Nor Flash的容量一般比较小，通常，Nor Flash用于存储程序；

　　2、Nor Flash的块大小范围为64KB—128KB；

　　3、擦写一个Nor Flash块需要4s，

　　4、市场上Nor Flash 的容量通常为1MB—4MB

　　（2）Nand Flash

　　1、Nand Flash的接口仅仅包含几个I/O引脚，需要串行地访问，Nand Flash进行擦除和写操作的效率很高，容量较大，

　　通常Nand Flash用于存储数据；

　　2、Nand Flash的块大小范围为8KB—64KB；

　　3、擦写一个Nand Flash块需要2ms；

　　4、Nand Flash 一般以512字节为单位进行读写

　　5、 市场上 Nand Flash 的容量一般为 8M—512M

　　二、Nand Flash的物理结构

　　以三星公司生产的 K9F1208U0M 为例：

　　1、容量：64MB，

　　一共4个层；

　　每层1024个块（block）；

　　1块包含32页

　　1页包含 512 + 16 = 528个字节

　　2、外部接口：8个I/O口，5个使能信号（ALE、CLE、nWE、nRE、nCE），1个状态引脚（RDY/B），1个写保护引脚（nWE）；

　　3、命令、地址、数据都通过8个I/O口输入输出；

　　4、写入命令、地址、数据时，都需要将nWE、nCE信号同时拉低；数据在WE上升沿被锁存；

　　5、CLE、ALE用来区分I/O引脚上传输的是数据还是地址；

　　6、64MB的空间需要26位地址，因此以字节为单位访问Flash时需要4个地址序列；

　　7、读/写页在发出命令后，需要4个地址序列，而擦除块在发出擦除命令后仅需要3个地址序列；

　　三、Nand Flash访问方法

　　操作Nand Flash时，先传输命令，然后传输地址，最后读、写数据，期间要检查flash的状态；

　　K9F1208U0M 一页大小为528字节，而列地址A0——A7可以寻址的范围是256字节，所以将一页分为A、B、C三个区：

　　A区：0—255字节

　　B区：256—511字节

　　C区：512—527字节

　　（1）复位

　　命令：FFh

　　步骤：发出命令即可复位Nand Flash芯片；

　　（2）读操作

　　命令：

　　00h——读A区

　　01h——读B区

　　50h——读C区

　　操作步骤：

　　1、发出命令 00h、01h 或50h， 00h将地址位A8设为0， 01h将A8设为1 ；

　　2、依次发出4个地址序列；

　　3、检测R/nB，待其为高电平时，就可以读取数据了；

　　（3）flash编程

　　命令：

　　80h——10h ：写单页；

　　80h——11h ：对多个层进行些页操作；

　　操作步骤：

　　1、写单页步骤：

　　【1】发出80h命令后；

　　【2】发送4个地址序列；

　　【3】向flash发送数据；

　　【4】发出命令10h启动写操作，flash内部自动完成写、校验操作；

　　【5】通过命令70h读取状态位，查询写操作是否完成；

　　2、多页写

　　【1】发出80h、4个地址序列、最多528字节的数据；

　　【2】发出11h命令；

　　【3】接着在相邻层执行【1】、【2】两步操作；

　　【4】第四页的最后使用10h代替11h，启动flash内部的写操作；

　　【5】可以通过71h查询写操作是否完成；

　　（4）复制

　　命令：

　　00h——8Ah——10h ：单层页内复制

　　03h——8Ah——11h ：多层页内复制

　　操作步骤：

　　1、单层页内复制步骤：

　　【1】发出命令00h；

　　【2】4个源地址序列；

　　【2】接着发出8Ah；

　　【4】发出4个目的地址序列；

　　【5】发出10h命令，启动写操作；

　　【6】通过70h命令读取状态查询操作是否完成；

　　2、多层页内复制步骤：

　　【1】发出命令00h（第一层）、4个源页地址序列；

　　【2】以后各层依次发出命令03h、4个源页地址序列；

　　【3】发出命令8Ah、目的地址、命令11h；

　　【4】各层依次执行【3】，在最后一页的地址后，用10h代替11h，启动写操作；

　　【5】通过71h命令读取状态查询操作是否完成；

　　（5）擦除

　　命令：

　　60h——D0h ：单层内块擦除

　　60h-60h ——D0h ：多层内块擦除

　　操作步骤：

　　1、单层内块擦除：

　　【1】发出命令字60h；

　　【2】发出块（block）地址，仅需3个地址序列；

　　【3】发出D0h，启动擦除操作；

　　【4】发出70h命令查询状态，是否完成擦除；

　　2、多层内块擦除：

　　【1】发出命令字60h，3个块地址序列；

　　【2】对每个层执行【1】；

　　【3】发出命令D0h，启动擦除操作；

　　【4】发出71h命令查询状态，检查是否完成擦除；

　　（6）读取芯片ID

　　命令：90h

　　操作步骤：

　　1、发出命令90h；

　　2、发出4个地址序列（均设为0）；

　　3、连续读入5个数据，分别表示：厂商代码、设备代码、保留字节、多层操作代码；

　　（7）读状态

　　命令：

　　70h——单层状态

　　71h——多层状态

　　操作步骤：写入命令字之后，然后启动读操作即可读入此寄存器。