NOR和NAND FLASH

NOR和NAND是現在市場上兩種主要的非易失快閃記憶體技術。Intel於1988年首先開發出NOR flash技術，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發表了NAND flash結構，強調降低每位元的成本，更高的效能，並且象磁碟一樣可以通過介面輕鬆升級。但是經過了十多年之後，仍然有相當多的硬體工程師分不清NOR和NAND快閃記憶體。

　　相“flash儲存空間”經常可以與相“NOR儲存空間”互換使用。許多業內人士也搞不清楚NAND快閃記憶體技術相對於NOR技術的優越之處，因為大多數情況下快閃記憶體只是用來儲存少量的代碼，這時NOR快閃記憶體更適合一些。而NAND則是高資料存放區密度的理想解決方案。

　　NOR的特點是晶片內執行(XIP, eXecute In Place)，這樣應用程式可以直接在flash快閃記憶體內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。

NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的效能。

　　NAND結構能提供極高的單元密度，可以達到高儲存密度，並且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在於flash的管理和需要特殊的系統介面。

效能比較

　　flash快閃記憶體是非易失儲存空間，可以對稱為塊的儲存空間單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行，所以大多數情況下，在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。

　　由於擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進行的，執行一個寫入/擦除操作的時間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的，執行相同的操作最多隻需要4ms。

　　執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的效能差距，統計表明，對於給定的一套寫入操作(尤其是更新小檔案時更多的擦除操作必須在基於NOR的單元中進行。這樣，當選擇儲存解決方案時，設計師必須權衡以下的各項因素。

　　● NOR的讀速度比NAND稍快一些。

　　● NAND的寫入速度比NOR快很多。

　　● NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。

　　● 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。

　　● NAND的擦除單元更小，相應的擦除電路更少。

介面差別

　　NOR flash帶有SRAM介面，有足夠的地址引腳來定址，可以很容易地存取其內部的每一個位元組。

　　NAND器件使用複雜的I/O口來串列地存取資料，各個產品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和資料資訊。

　　NAND讀和寫操作採用512位元組的塊，這一點有點像硬碟管理此類操作，很自然地，基於NAND的儲存空間就可以取代硬碟或其他塊裝置。

容量和成本

　　NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由於生產過程更為簡單，NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量，也就相應地降低了價格。

　　NOR flash佔據了容量為1～16MB快閃記憶體市場的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產品當中，這也說明NOR主要應用在代碼儲存介質中，NAND適合於資料存放區，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC儲存卡市場上所佔份額最大。

可靠性和耐用性

　　採用flahs介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對於需要擴充MTBF的系統來說，Flash是非常合適的儲存方案。可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。

　　壽命(耐用性)

　　在NAND快閃記憶體中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND儲存空間除了具有10比1的塊擦除周期優勢，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個NAND儲存空間塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。

　　位交換

　　所有flash器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下(很少見，NAND發生的次數要比NOR多)，一個位元位會發生反轉或被報告反轉了。

　　一位的變化可能不很明顯，但是如果發生在一個關鍵檔案上，這個小小的故障可能導致系統停機。如果只是報告有問題，多讀幾次就可能解決了。

　　當然，如果這個位真的改變了，就必須採用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)演算法。位反轉的問題更多見於NAND快閃記憶體，NAND的供應商建議使用NAND快閃記憶體的時候，同時使用EDC/ECC演算法。

　　這個問題對於用NAND儲存多媒體資訊時倒不是致命的。當然，如果用本機存放區裝置來儲存作業系統、設定檔或其他敏感資訊時，必須使用EDC/ECC系統以確保可靠性。

　　壞塊處理

　　NAND器件中的壞塊是隨機分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力，但發現成品率太低，代價太高，根本不划算。

　　NAND器件需要對介質進行初始化掃描以發現壞塊，並將壞塊標記為不可用。在已製成的器件中，如果通過可靠的方法不能進行這項處理，將導致高故障率。

便於使用

　　可以非常直接地使用基於NOR的快閃記憶體，可以像其他儲存空間那樣串連，並可以在上面直接運行代碼。

　　由於需要I/O介面，NAND要複雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。

　　在使用NAND器件時，必須先寫入驅動程式，才能繼續執行其他動作。向NAND器件寫入資訊需要相當的技巧，因為設計師絕不能向壞

塊寫入，這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。

軟體支援

　　當討論軟體支援的時候，應該區別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用於磁碟模擬和快閃記憶體管理演算法的軟體，包括效能最佳化。

　　在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟體支援，在NAND器件上進行同樣操作時，通常需要驅動程式，也就是記憶體技術驅動程式(MTD)，NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。

　　使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些，許多廠商都提供用於NOR器件的更進階軟體，這其中包括M-System的TrueFFS驅動，該驅動被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所採用。

　　驅動還用於對DiskOnChip產品進行模擬和NAND快閃記憶體的管理，包括錯誤修正、壞塊處理和損耗平衡。