代码收藏家技术教程 2024-08-16

Norflash与Nandflash之间的差异性解析

一、norflash介绍

1.简介

2.特性

3.工作原理

二、nandflash介绍

1.简介

2.特性

3.工作原理

三、norflash和nandflash的区别

1.读取方面

2.擦除方面

3.写入方面

4.速度方面

5.寿命和可靠性

6.成本方面

一、norflash介绍

1.简介

NOR Flash，也称为NOR型闪存，是一种非易失性存储器（NVM），它可以在不需要持续电力供应的情况下保留存储的数据。NOR Flash以其高可靠性和直接执行代码（eXecute In Place, XIP）的能力而著称，这使得它成为嵌入式系统和某些特定应用的理想选择，我们常用的片内flash通常都是norflash，STM32的代码在片内flash中运行，而不是在片内RAM里面。

2.特性

直接执行代码：NOR Flash允许代码直接在闪存芯片内执行，无需先将其加载到RAM中。这大大加快了启动速度，并减少了系统对RAM的需求。
快速读取：NOR Flash具有更快的读取速度和更低的读取延迟。这使得它在需要快速访问数据的应用中更为适用。
随机访问：NOR Flash支持字节级别的随机访问，允许对单个字节或字进行读写操作。
高可靠性：NOR Flash具有较高的耐久性和数据保持能力，可以在多种环境下稳定工作。
缺点：成本相对较高，并且写入和擦除速度相对较慢。

3.工作原理

NOR Flash的每个存储单元都连接到输出端，构成NOR电路结构，通过MOS电路进行数据的存储和读取，可以长时间保存数据，不需要维持持续的电流输入。存储单元由一对P型和N型MOS电晶体组成，形成双稳态电路。通过输入脉冲的高低电平来控制电荷的存储和释放。

扇区是NOR Flash擦除的最小单位，NOR Flash每次最少擦除一个扇区，每个扇区的大小不是固定，有可能是 16KB，也可能是64KB，例如STM32F429的主存储器，分为两个bank，每个bank分为12个扇区，前 4 个扇区为 16KB 大小，第五个扇区是 64KB 大小，剩下的 7 个扇区都是 128K 大小，总共 1M 字节。

二、nandflash介绍

1.简介

NAND Flash是一种非易失性存储器，内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。

2.特性

容量与密度：NAND Flash的结构使其能够提供极高的单元密度，从而达到高存储密度23。
数据总线：数据、地址采用同一总线，实现串行读取。
读取速度：随机读取速度相对较慢。
尺寸与引脚：芯片尺寸小，引脚少，是位成本（bit cost）最低的固态存储器。
失效块：芯片包含有失效块，其数目取决于存储器密度，但失效块不会影响有效块的性能。
管理方式：需要特殊的系统接口来管理23。
数据完整性：由于存储在NAND中的数据容易发生错误，所以通常采取一定的算法对数据进行编码和解码，以验证数据是否出错。

3.工作原理

基本结构：NAND Flash由许多存储单元组成，每个存储单元可以存储一个或多个比特的数据。这些存储单元被分为页（Page）和块（Block），每页通常为2KB或4KB，每块通常为128KB或256KB。
存储原理：NAND Flash使用电荷量来存储数据。每个存储单元中的栅极上存储了一定数量的电子，表示为1或0。当需要读取或写入数据时，通过对栅极施加适当的电压来控制电荷量。具体来说，Flash的基本组成单元是浮栅晶体管，其状态可以用来指示二进制的0或1。写操作就是往晶体管中注入电子，使之充电；擦除操作则是把晶体管中的电子排出，使之放电。
读取操作：读取操作通过施加一定的电压来检测栅极上的电荷量。如果电荷量高于某个阈值，表示存储单元为1；如果低于阈值，表示存储单元为0，读取的最小单位是页。
写入操作：写入操作分为擦除和写入两个步骤。
擦除：Flash存储单元只能整体擦除，即擦除一个块中的所有页。擦除操作通过施加高压来清空存储单元中的电荷。
写入：NAND Flash存储器中的页是其最小可编程单位，通常大小为2KB、4KB或8KB。写入数据时，FLASH 的写操作具有只可以写 0，不能写 1 的特性，所以，在写数据的时候，必须先擦除 block（擦除后，block 数据全部为 1）。
坏块管理：由于NAND Flash存储单元的不可靠性，会出现一些坏块。为了保证数据的可靠性和存储空间的利用率，NAND Flash使用坏块管理算法来跳过坏块，将其标记并不再使用。