nand flash 擦除 SDRAM是如何“提速”的？-报价-上海羊羽卓进出口贸易有限公司

nand flash 擦除 SDRAM是如何“提速”的？

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

访问数量 : 23

扫码分享至微信

SDRAM是如何“提速”的？

各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。

上篇我们了解了FLASH可分为NOR FLASH和NAND FLASH，NOR FLASH一般用于代码运行及擦除或编程较少的场合，NAND FLASH用于擦除、编程速度快，但是不用于直接运行代码的场合。今天我们来讲一讲SDRAM的相关知识。

SDRAM

SDRAM指同步动态随机存储器，同步指的是Memory工作需要同步时钟，内部命令发送和数据传输都以同步时钟为基准；动态指的是存储阵列要不断地刷新保证数据不丢失；随机指的是数据不是线性存储而是自由指定进行数据读/写。

SDRAM的内部存储结构如下图所示：

SDRAM内部的存储结构

我们在进行取址操作时，需要依次获取Bank数、行地址、列地址，从而找到要读取或写入的数据。在系统设计时，Memory的容量如下计算：

例如，某SDRAM的行地址信号为A0~A12，列地址信号线为A0~A9，A11，数据信号线为DQ0~DQ7，位宽为8，Bank数是4，则Memory的容量是213*211*4*8bit=512Mbit。

那么，我们在选型时，要确认Bank数、行地址数、列地址数是否和CPU匹配，Memory的位宽是否支持。

DDR SDRAM

DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM）是指双倍速率同步动态随机存储器。其中双倍指的是DDR内存除了像SDRAM一样在时钟上升期进行数据传输外，在时钟下降期也可以进行数据传输，因此DDR内存更快。

DDR SDRAM的Memory容量计算和SDRAM是一样的，DDR SDRAM在数据采样上不再依赖于时钟信号采样，而是采用DQS（数据选通信号，Data Strobe）进行采样。在写操作时，数据由CPU发往DDR，DDR数据接收端利用DQS的边沿对DQ进行采样；读操作时，数据由DDR发送给CPU，在接收端的存取器利用DQS的边沿对DQ采样。DDR SDRAM的数据采样依赖DQS信号，而地址、命令和控制信号等单端信号仍采用时钟信号采样。

DDR2 SDRAM

DDR2 SDRAM简称DDR2，是第二代双倍数据率同步动态随机存取存储器（Double-Data-Rate Two Synchronous Dynamic Random Access Memory）。DDR2的实际工作频率是DDR的两倍，得益于DDR2内存拥有两倍于DDR内存的预读取能力，如下图所示：

DDR和DDR2预读取能力的对比

除了预读取能力的提升，DDR2 SDRAM既可以采用单端DQS信号，也可采用差分DQS信号，使用差分信号以减少信号串扰的影响。另外，DDR2 SDRAM采用SSTL-1.8电平，在相同存储容量和相同数据传输率的情况下，DDR2具有更低的功耗。

DDR3 SDRAM

DDR3是在DDR2基础上采用的新型设计，与DDR2 SDRAM相比具有功耗、发热量较小、工作频率更高等优势。

DDR3的内部是一个存储阵列，类似一张表格，将数据“填”进去，如下图所示：

DDR3存储阵列的等效表格

那么，我们芯片寻址就跟检索表格一样，先指定一个行（Row），再指定一个列（Column），就可以准确地找到所需要的单元格（存储单元），这个表格对应的就是逻辑Bank（Logical Bank）。图中黑格的位置表示根据寻址命令B1、R2、C6确定的位置，寻址的流程也就是先指定Bank地址，再指定行地址，然后指定列地址，最终确定寻址单元。

DDR3和DDR2的信号种类是一样的，其中DDR3不再支持单端DQS数据选通信号，全部采用差分数据选通信号，DDR3对DQS与Clock没有严格的时序要求，而DDR2对DQS与Clock有严格的时序要求。DDR3供电采用1.5V，接口电平逻辑满足SSTL_1.5V。

DDR4 SDRAM

内存颗粒的演变如下图所示：

内存颗粒的演变

可以看出，DDR4在2014年开始崛起，在2015年后开始迅速占领市场。DDR4内存的运行频率提升至2133~4266MHz，电压降低至1.2V、1.1V。另外，与DDR3相比，DDR4的接口引脚增加了，ACT_n命令激活输入信号，BG0-BG1用于选择哪个Bank被激活，PAR输入命令和地址信号的奇偶校验，ALERT_n报警的输入和输出信号，VPP用于DRAM激活的2.5V供电引脚等。

另外，整理了一些电子工程类的资料，分享给大家，目前有模拟电路、单片机、C语言、PCB设计、电源相关、FPGA、EMC、物联网、Linux相关学习资料，还有针对大学生的资料包，后续还会有更多资料分享给大家，助力大家学习，成就梦想~

博主福利：点击链接免费获取电子工程类学习资料「链接」

NOR Flash 和 NAND Flash 的区别

参考于《ARM嵌入式系统开发典型模块》一书，仅用于笔记学习，如果侵删

Flash Memory是一种非易失性的存储器。

Flash 按照结构可以分为 nor flash 和 nand flash两大类，两者的读取速率差不多。

NOR flash的特点就是芯片内执行，这样应用程序可以直接在 flash 内存内运行，不必再把代码读到系统 RAM 中。nor flash 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。

鉴于NOR Flash擦写速度慢，成本高等特性，NOR Flash主要应用于小容量、内容更新少的场景，例如PC主板BIOS、路由器系统存储等。

NAND FLASH写入性能好，大容量下成本低。目前，绝大部分手机和平板等移动设备中所使用的eMMC内部的Flash Memory都属于NAND FLASH。PC中的固态硬盘中也是使用NAND FLASH。

NAND flash 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 flash 的困难在于flash 的管理和需要的特殊接口。

总结nor flash 和 nand flash的差别在以下的几个方面

1、容量和成本

nor flash 的容量大小为1MB~32MB ,而nand flash 的为16MB~512MB。nand flash 的单元尺寸几乎是nor flash 的一半，由于生产的过程更为简单，因此价格也是相对低。

2、性能差别

（1）nor flash 的读速度比 nand flash稍快一些

（2）nor flash 的写入速度比 nand flash 慢了很多

（3）nand flash 的4ms擦除速度远比nor flash 的5s 快

（4）nand flash 的擦除单元更小，相应的擦除电路也久更小

3、接口差别

nor flash 的接口和RAM一样，而 nand flash 是使用I/O口来串行地存取数据。

3.1 NOR Flash根据与CPU端接口的不同，可以分为Parallel NOR Flash和SPI NOR FLASH两类。

NAND FLASH 需要通过专门的NFI（NAND FLASH Interface）与Host端进行通信，如下图所示：

4、易用性

使用nor flash 的相对简单，可以非常直接地使用基于 nor flash 地内存，可以像其他存储器那样连接，还可以直接在上面运行代码

而使用 nand flash 的话就复杂了，需要I/O接口，必须先写入驱动程序，才可以继续执行其他的操作。

5、耐用性

在nand flash内存中的每个块的最大擦除写次数是100万次，而nor flash 的擦写次数是10万次。

NAND FLASH根据每个存储单元内存储比特个数的不同，可以分为SLC（Single-LevelCell）、MLC（MulTI-LevelCell）和TLC（Triple-LevelCell）三类。其中，在一个存储单元中，SLC可以存储1个比特，MLC可以存储2个比特，TLC则可以存储3个比特。每一个存储单元内部通过不同的电压等级来表示其所存储的信息。在SLC中，存储单元的电压被分为两个等级，分别表示0和1两个状态，即1个比特；在MLC中，存储单元的电压则被分为4个等级，分别表示00011011四个状态，即2个比特位；同理，在TLC中，存储单元的电压被分为8个等级，存储3个比特信息。

NAND FLASH的单个存储单元存储的比特位越多，读写性能会越差，寿命也越短，但是成本会更低。

6、坏块处理

nand flash 器件中的坏处是随机分布的

nand flash 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，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故障率。

7、位交换

所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，nand flash发生的次数要比nor flash多)，一个比特位会发生反转或被报告反转了。

一位的变化可能不很明显，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了。当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候，同时使用EDC/ECC算法。

这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，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。

8、主要用途

nor flash常用于保存代码和关键数据。nand flash 用于保存数据。

9、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。

使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些，许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件，这其中包括M-System的TrueFFS驱动，该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。

驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理，包括纠错、坏块处理和损耗平衡。

SDRAM是如何“提速”的？

NOR Flash 和 NAND Flash 的区别

关于我们

产品中心

服务与支持