存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

随着存储领域的发展，有很多不同的存储介质，今天ICMAX就带大家来分一分emmc、Nand flash、Nor flash之间的区别。

emmc：全称为embeded MultiMedia Card，是一种嵌入式非易失性存储器系统，由Nand flash和Nand flash控制器组成，以BGA方式封装在一款chip上。

Nand flash：一种存储数据介质；若要读取其中的数据，需要外接的主控电路。

Nor flash：也是一种存储介质；它的存储空间一般比较小，但它可以不用初始化，可以在其内部运行程序，一般在其存储一些初始化内存的固件代码。

(1) 在组成结构上：emmc存储芯片简化了存储器的设计，将NAND Flash芯片和控制芯片以MCP技术封装在一起，省去零组件耗用电路板的面积，同时也让手机厂商或是计算机厂商在设计新产品时的便利性大大提高。而NAND Flash仅仅只是一块存储设备，若要进行数据传输的话，只能通过主机端的控制器来进行操作，两者的结构图如下：

(2) 在功能上：eMMC则在其内部集成了 Flash Controller，包括了协议、擦写均衡、坏块管理、ECC校验、电源管理、时钟管理、数据存取等功能。相比于直接将NAND Flash接入到Host 端，eMMC屏蔽了 NAND Flash 的物理特性，可以减少 Host 端软件的复杂度，让 Host 端专注于上层业务，省去对 NAND Flash 进行特殊的处理。同时，eMMC通过使用Cache、Memory Array 等技术，在读写性能上也比 NAND Flash要好很多。而NAND Flash 是直接接入 Host 端的，Host 端通常需要有 NAND Flash Translation Layer，即 NFTL 或者 NAND Flash 文件系统来做坏块管理、ECC等的功能。另一方面，emmc的读写速度也比NAND Flash的读写速度快，emmc的读写可高达每秒50MB到100MB以上；

二、emmc的初始化和数据通信

emmc与主机之间通信的结构图：

其中包括Card Interface（CMD，DATA，CLK）、Memory core interface、总线接口控制（Card Interface Controller）、电源控制、寄存器组。

图中寄存器组的功能见下表：

CID: 卡身份识别寄存器 128bit,只读， 厂家号，产品号，串号，生产日期。

RCA: 卡地址寄存器，可写的16bit寄存器，存有Device identification模式由host分配的通信地址，host会在代码里面记录这个地址，MMC则存入RCA寄存器，默认值为0x0001。保留0x0000以用来将all device设置为等待CMD7命令状态。

CSD: 卡专有数据寄存器部分可读写128bit，卡容量，最大传输速率，读写操作的最大电流、电压，读写擦出块的最大长度等。

SCR: 卡配置寄存器， 可写的 64bit 是否用Security特性(LINUX不支持)，以及数据位宽（1bit或4bit）。

OCR: 卡操作电压寄存器 32位， 只读，每隔0.1V占1位， 第31位卡上电过程是否完成。

（5）Device Identification Mode和初始化

MMC通过发CMD的方式来实现卡的初始化和数据通信

Device Identification Mode包括3个阶段Idle State、Ready State、Identification State。

Idle State下，eMMC Device会进行内部初始化，Host需要持续发送CMD1命令，查询eMMC Device是否已经完成初始化，同时进行工作电压和寻址模式协商：eMMC Device 在接收到这些信息后，会将OCR的内容（MMC出厂就烧录在里面的卡的操作电压值）通过 Response 返回给 Host，其中包含了 eMMC Device 是否完成初始化的标志位、设备工作电压范围 Voltage Range 和存储访问模式 Memory Access Mode 信息。

如果 eMMC Devcie 和 Host 所支持的工作电压和寻址模式不匹配，那么 eMMC Device 会进入Inactive State。

Ready State，MMC完成初始化后，就会进入该阶段。

在该 State 下，Host 会发送 CMD2命令，获取eMMC Device 的CID。

CID，即 Device identification number，用于标识一个 eMMC Device。它包含了 eMMC Device 的制造商、OEM、设备名称、设备序列号、生产年份等信息，每一个 eMMC Device 的 CID 都是唯一的，不会与其他的 eMMC Device 完全相同。

eMMC Device 接收到CMD2后，会将 127 Bits 的CID的内容通过 Response返回给 Host。

Identification State，发送完 CID 后，eMMC Device就会进入该阶段。

Host 会发送参数包含 16 Bits RCA 的CMD3命令，为eMMC Device 分配 RCA。设定完 RCA 后，eMMC Devcie 就完成了 Devcie Identification，进入 Data Transfer Mode。

注：emmc初始化和数据通信的过程，有点类似USB协议，USB控制器去发送请求给USB设备，以IN包和OUT包的形式去建立与USB设备之间的通信，默认状态下，USB设备也是0地址的，与控制器分配设备地址。（感兴趣的可以看一下USB2.0的协议，主要是第8和9章内容）

三、eMMC工作电压和上电过程

根据工作电压的不同，MMC卡可以分为两类：

High Voltage MultiMediaCard，工作电压为3.3V左右。

Dual Voltage MultiMediaCard，工作电压有两种，1.70V~1.95V和2.7V~3.6V，CPU可以根据需要切换

我所使用的eMMC实测工作电压VCC为2.80V~2.96V，VCCQ为1.70V~1.82V。

其中VCC为MMC Controller/Flash Controller的供电电压，VCCQ为Memory和Controller之间I/O的供电。

上电初始化阶段MMC时钟频率为400KHz，需要等电压调整到它要求的VCC时（host去获取OCR中记录的电压值，上面有说），MMC时钟才会调整到更高的正常工作频率。

都是USB31速度却相差4倍！U盘虽小 但你真的会选吗？

和移动硬盘相比，U盘具备超迷你的身材，而且普遍具有更好的防水防摔能力，所以深受小伙伴的喜爱。

但是，就是这种不起眼的存储外设，如何选择才靠谱呢？

价格：不交智商税

在拼多多等平台，我们能看到很多超便宜的U盘，比如64GB卖20元，128GB卖50元的那种。

对于此类产品小编没啥可说的，如果你想缴纳智商税，可以买一个回家玩玩。

这种产品有虚标的，有通过软件扩容的，反正就是根本达不到标成容量，而且属于三无产品，品质堪忧。

品牌：尽量避开小厂

U盘是一种以NAND闪存作为存储介质的设备，NAND的来源和品质决定了它们的性能、稳定性和寿命。很多小厂为了降低成本，会选择拆机片或黑片，虽然不影响使用，但也许3、5个月就会出问题。

标准形态的U盘

采用“PIP”封装技术（又称“UDP黑胶体”结构）的U盘

在实际生活中，U盘本身的价格往往远不如其内部保存的数据价值。所以，为了数据的安全，建议大家优先从金士顿、三星、闪迪、东芝中挑选，退一步也要从惠普、索尼、爱国者、台电、朗科等品牌中筛选。

容量：建议128GB

U盘的主要作用就是数据的中转，考虑到时下一个3A游戏的安装包就能突破50GB大关，所以64GB算是挑选U盘的最低合理容量，而小编则更推荐大家选择128GB的版本，售价最低只有70元左右，容量价格比最为划算。

此外，对超高速U盘而言，容量越大速度越快，128GB属于可以完全发挥全部性能的底线。

速度：自然越快越好

目前64GB容量的闪存盘的合理价格在40元到70元之间，128GB的版本在70元到300元之间，价格是不是差距特别巨大？

抛开品牌的因素，影响U盘价格的，主要就是它的性能参数。

时下绝大多数U盘都采用USB3.0接口，如果厂商愿意还能将其标注为USB3.1 Gen1（理论速度和USB3.0相同都是5Gbps）。

问题来了，USB3.1（Gen1）标准的U盘，在性能上普遍可以划分为三个档次。

最低档：持续读取速度不足100MB/s，属于主流级别的性能；

中等档：持续读取速度在150MB/s~300MB/s之间，性能较强；

高级档：持续读取速度突破350MB/s甚至400MB/s，已达USB3.1 Gen1理论速度的极限。

其中，中等档U盘的价格（128GB）普遍都在100元以上，而高级档的产品则会接近300元甚至更高。

从这个对比图来看，三星BAR Plus系列U盘的性价比无疑是最高的，而闪迪CZ880至尊超极速则是性能最强的，不足300元的价格也可以接受。

至于超高速U盘是如何打造的，它们会将SSD主控和SSD级别的NAND集成在一个迷你驱动器内，所以性能才能突破U盘的极限。

需要注意的是，目前最高速U盘的接口依旧是USB3.1 Gen1。之所以没有采用USB3.1 Gen2，是因为后者的理论传输速度可达10Gbps（实际传输速度约900MB/s），是为SSD移动硬盘准备的超高速接口，给U盘用太浪费了。

功能：视自身实际需求

U盘除了速度有别以外，还会衍生出很多形态，比如配备USB-A和USB Type-C双接口的、有可以将接口收纳或折叠的、有和卡通人物授权定制的、还有支持无线存储的，这些都会影响他们的最终售价。

总之，U盘虽小，但选购门道不少。考虑到时下的PC都标配USB3.0接口，既然如此为何不选择同容量，价格稍贵一点但速度更快的产品呢？

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