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。

PCIe40下的M2 SSD有多快？：影驰HOF PRO M2 1T 使用评测

PCIe4.0下的M.2 SSD有多快？：影驰HOF PRO M.2 1T 使用评测

前言

前不久组了台R9 3900 + X570平台台式机，X570的芯片组也有较大的升级，PCIe4.0则是非常大的亮点，拥有PCIE 3.0翻倍的速度，带来的自然是极速体验了。

目前PCIe4.0接口标准下的设备目前并不多见，但M.2 NVMe SSD却已经早早出现了，现在已经可以说是普及阶段了。

得益于存储市场的稳定表现，新面世的PCIe4.0存储设备也在稳步下降，目前已经进入了值得入手的好价区间。

影驰HOF PRO M.2 1T 是一块影驰最近推出的PCIe 4.0 M.2 NVMe SSD高速固态硬盘，加上了影驰HOF名人堂系列的名字，表明这是一款定位高端用料奢华的产品。

而商品界面标注的速度确实让人“口水”不已，如此极速参数已经是PCIe3.0X4下所有设备无法企及的高度了。

AMD锐龙三代+X570主板下的PCIe4.0 M.2 NVMe 固态硬盘的实际表现又会如何呢？下面一起来看看吧。

开箱/外观

作为TOF系列，影驰HOF PRO M.2 1T使用了家族式的白色配色，让熟悉影驰名人堂系列的用户一眼就可以看出血统。

LOGO使用了烫金电镀色，在昏暗的灯光下十分显眼。

LOGO的设计包含了皇冠、电路的元素十分贴切的彰显了影驰的电子电路设计思想，类似华硕ROG“败家之眼”系列，产品上见到此标志代表了影驰的工艺用料的最高水平。

盒体背部标注了一些参数，工作温度0-70℃，支持TRIM等。

有一句“一切只为性能”的口号，此前HOF系列在显卡上的不俗的表现也应用到了这块固态硬盘里。

揭开盒盖除了白色PCB板的影驰HOF PRO M.2 固态硬盘外，可以非常醒目的散热模块上的热管，有非常夸张的视觉效果，外形有点像星际战舰。

散热马甲使用了铝合金以及热管导热设计，体积巨大，是以往各类M.2固态硬盘上都没有的设计，热管的加入可以有效的将接触面的热量迅速导致表面，而硕大的铝制散热块则提供了较大的表面积，让热量可以迅速与外界空气交换，二者结合可以达到很好的散热效果。

散热器与固态硬盘之间使用了一层导热硅胶片，软质的导热硅胶片可以让散热器与芯片、存储颗粒等发热体紧密接触，增强导热效率。

再来看看这块影驰HOF PRO M.2 1T固态硬盘，白色的PCB板确实让人浮想联翩。

对比其他M.2 SSD裸盘也有很高的颜值，白色也成了影驰TOF系列的标志性配色，自带高贵气息。

影驰HOF PRO M.2 1T使用了双面PCB布局设计，正面为主控芯片、缓存芯片以及两粒存储颗粒。反面为另外两粒存储颗粒以及缓存。

同时PCB板上也不忘印刷上HOF名人堂LOGO。

主控芯片为群联旗下顶级SSD主控芯片PS5016 -E16-32，使用了28nm 制程，支持 8 个 NAND 通道和32颗闪存芯片，接口数据率800MT/s，支持最新的96层3D TLC/QLC闪存，内部集成智能温控和多种数据纠错机制，新芯片完美支持AMD X570主板/三代锐龙处理器平台。

缓存使用了SK 海力士，H5AN4G8NBJR-UHC，DDR4- 2400 17-17-17缓存颗粒，正反面各一颗。

存储颗粒方面则是来自东芝的原厂颗粒，型号TABHG65AWV ，东芝BiCS4 3D TLC存储颗粒，96层堆叠。

影驰提供了一份SSD固态硬盘使用指南，介绍了影驰专为自家SSD固态硬盘开发的《魔盘 Extreme Tuner》软件，可以提供一些S.M.A.R.T信息、硬盘优化、固件升级、安全抹除等功能。

而后是手把手教你初始化SSD、分区、开启AHCI模式、性能测试等常规步骤，帮助新手快速上手。

开箱完毕，装上散热器，准备上机测试。

测试平台

测试平台为最新的AMD锐龙R9 3900X+微星MEG X570 ACE战神板+芝奇 DDR4 3600 C18时序内存。

测试时开启内存XMP时序，让CPU与内存工作在最佳状态，减少平台带来的误差。

跑分测试

接下来是跑分测试，使用几个常见的SSD跑分软件来对这款影驰HOF PRO M.2 1T进行全面的评价。

CrystalDiskInfo 查看S.M.A.R.T.信息

可以看到，产品型号为GALAX HA1K1000N 容量1000G，工作在PCIe 4.0 X4传输模式下，使用NVMe 1.3协议。室温15℃，待机温度25℃（未安装散热器稍后进行温度测试）。

HD Tune Pro 缓存测试

由于SSD无法通过软件显示出缓存信息，通常使用HD Tune Pro的文件基准测试来查看缓存容量以及缓存内外读写速度，大文件读写可以去掉缓存带来的加速，更反映真实值。

可以看到，即使设置了950GB的文件长度测试依然没有看到读写下降的情况，实测读写速度分别为4400MB/s与3900MB/s，且可以全程保持稳定高速，这样的表现非常优秀，远胜于大部分PCIe3.0旗舰级M.2 SSD。

CrystalDiskMark测试

CrystalDiskMark（简称CDM）是测试硬盘或者存储设备的小巧工具，测试存储设备大小和测试数次都可以选择。测试项目里分为，持续传输率测试，随机512KB传输率测试，随机4KB测试，随机4KB QD32(队列深度32)测试。

在CrystalDiskMark 1G文件测试中时持续读写速度高达5007.3MB/s、4279.3MB/s。同时4K性能也有一定的提升，非常漂亮的成绩。

TXBENCH 测试

TxBENCH中文版是一款高效专业的固态硬盘性能测试软件，TxBENCH最新版功能强悍，不但具备了基础的测试项目，软件还可以帮助用户自定义测试项目，TxBENCH软件便捷好用，支持自由设定测试的区块大小、队列深度等等，还有全盘写入测试，FILE和RAW都支持。

成绩与CrystalDiskMark一致，接近5000MB/s的顺序读取以及4300MB/s的顺序写入。

ATTODiskBenchmark

ATTO磁盘基准测试是一款简单易用的磁盘传送速率检测工具，可以用来检测硬盘、U盘、存储卡及其它可移动磁盘的读取及写入速率，该软件使用了不同大小的数据测试包，数据包按0.5K, 1.0K, 2.0K直到到64MB进行分别读写测试，测试完成后数据用柱状图的形式表达出来，很好的说明了文件大小比例不同对磁盘速度的影响。

文件大小256MB

文件大小32GB

分别测试了文件大小为256MB的小文件与32GB大文件下的读写速度，接近真实使用水平。

可以看到不同文件大小的读写速率基本一致，没有掉速的情况。在256KB以上大小数据包的读写上最高速度达到了5.25GB/s，写入速度也在3.96GB/s，与之前的测试结果一致，没有速度下降的情况发生，整体素质还不错。

脏盘测试

我们知道SSD固态硬盘在使用过程中速度会逐渐下降，剩余空间越少性能越低，下面来看看PCIe4.0的新标准下会不会是同样的情况。

所以这里使用25%、50%、75%、95%四个空间占比点位来测试，看看掉速情况。

速度基本没有变化，也与空盘的测试水平一致，可以推测是主控性能的以及读写算法的进步带来的提升。

不过这是新盘的大文件测试，实际使用过程中作为系统盘的情况下可能会与测试结果不同，但依然可以说这是非常不错的表现。

跑分测试整体上不错，速度基本维持在5GB/s的读取与4GB/s的写入速度上，随机4K的跑分水平比PCIe3.0 M.2固态硬盘都一定提升，可以说是带来了全方位的升级。

日常使用体验

魔盘 Extreme Tuner

影驰提供了一套SSD专用优化软件。

可以很方便的察看测试硬盘状态，健康状态，使用数据统计，固件升级以及优化操作，有一定的实用性，支持影驰大部分在售SSD。

实际文件存取测试

进行了一个盘内读写大文件的复制粘贴测试。

速度稳定在2.36GB/s，整个阶段的速度维持的很好，没有掉速或者过热降频掉速的情况（裸盘未安装散热器）。

解压缩测试

《荒野大镖客2》安装文件压缩包，一共109GB。

解压至盘内，读写同时进行，耗时5′36″，解压速度差不多2GB/s，速度符合预期。

而同样的压缩文件和方式在PCIe3.0 M.2 SSD设备中解压则花了一倍以上的时间，PCIe4.0读写综合优势更明显。

温度测试

温度主要对于SSD固态硬盘的寿命以及速度会有较大影响，一些M.2高速固态硬盘会在高温下进行降频降速，十分影响使用体验。

在此前的各类测试中未安装散热马甲，裸盘记录了测试过程中的温度表现，可以看到基本维持在60℃之下。

不过由于是冬季，室温并不高，仅15℃，到了夏季可能会出现高温情况，所以下面对散热器进行一个满载测试来看一看温度控制表现。

影驰HOF PRO M.2 1T在温控方面标配了一块非常大的散热器，较为少见。

另外这块微星MEG X570 ACE也标配了主板M.2散热马甲。

所以这里进行一个对比温控测试，分别测试满载下裸盘、影驰散热器、微星MEG X570 ACE M.2散热马甲的散热表现。

满载一段时间后的温度表现，室温15℃左右。

无散热器：

无散热器影驰HOF PRO M.2 1T在主控位置温度最高，表面温度达到了68.4℃，核心温度传感器显示也在54℃，温度曲线陡峭，升温快，而标注的工作温度在0℃~70℃之间，夏季温度较高的时候可能会出现高温保护的现象。

TOF散热器：

主控温度传感器显示温度为33℃，温度曲线平滑，升温慢，散热器表面温度平均值仅23.3，温度分布均匀，热管有较高的导热效率。

主板散热器：

主控温度传感器显示温度为35℃，温度曲线初期升温高，升温同样属于较慢水平，温度分布均匀，表面平均温度24.6℃，比TOF稍高。

看起来TOF散热器与主板散热马甲效果仅2℃差别不大，但在更高温度时会放大得更明显，高室温以及负荷下差别可能会达到5℃-8℃，二者的热交换效率还是一定差别的。

可以看出这块TOF散热器还是非常有效果的，可以稳稳的压在33℃左右（室温15℃），不易出现热量堆积，即使夏天也能有较好的散热效果。

标配高规格散热器很有必要，可以有效维持M.2固态硬盘长时间稳定运行。

总结

总的来说，PCIe4.0时代的M.2 NVMe SSD固态硬盘确实非常香，影驰HOF PRO M.2 1T拥有高达 5000/4400 MB/s的连续读写速度，4K随机读写也达到了 750/700K IOPS，在目前的所有M.2 SSD中处于顶级水平。使用了最新的东芝96层3D TLC存储颗粒，主控芯片带来高速读写的同时也有不错的温度控制，配合影驰标配的奢华版热管加持散热器达到了十分优秀的温度控制，高负荷下的稳定性表现不错。

不过由于散热器过大装进笔记本散热器无法发挥作用，裸盘安装可能对部分散热性能不够好的超薄本可能不太友好。

目前也仅能在支持PCIe4.0的X570主板上使用，适合X570用户新机配置，对于PCIe3.0 X4 M.2旧接口用户而言没有更换的必要性。

另外价格方面目前还算可以接受，已经从发布时的2999降到了1k-2k可以入手的好价区间了，手持X570以及三代锐龙的用户可以关注一下。

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