NAND运算法则 NAND中是不是可以实现存内计算

发布时间 : 2025-02-24

作者 : 小编

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NAND中是不是可以实现存内计算

如果NAND flash是一个SLC，一个控制门存0或者1，那么如果能够连续的对它进行编程，那么就类似于存内计算吗？

SLC闪存中的存内计算

在SLC闪存中，每个存储单元（cell）只能存储1位信息，即“0”或“1”。这使得SLC闪存具有较高的写入和读取速度以及较长的寿命。

存内计算的概念

存内计算（In-Memory Computing）是一种通过在存储单元内直接执行计算任务的技术，旨在减少数据传输的延迟和能耗。以下是几个与SLC闪存相关的存内计算操作的例子：

逻辑操作 ：

通过对存储单元进行编程操作，可以执行基本的逻辑操作，例如AND、OR、XOR等。例如，两个存储单元可以通过连续的编程和读取操作来执行XOR操作。

多次编程 ：

在编程过程中，可以通过调整编程电压和脉冲来实现对存储单元状态的精细控制。多次编程可以用来模拟和执行一些复杂的计算任务。

计算操作 ：

在存储单元中直接进行加法、减法、乘法等操作，利用存储单元的物理特性和编程机制来执行计算。

连续编程操作

连续编程指的是多次对同一存储单元进行编程操作，通过精细控制电压和脉冲来实现特定的计算任务。这类似于逐步逼近的过程，逐渐改变存储单元的状态以达到所需的计算结果。

示例：XOR操作

假设我们有两个SLC存储单元A和B，要在它们之间执行XOR操作并将结果存储在另一个单元C中：

初始状态 ：读取A和B的状态。编程操作 ：根据A和B的状态，对C进行编程。例如，如果A和B的状态相同（都是0或都是1），则将C编程为0；如果A和B的状态不同，则将C编程为1。结果存储 ：C的状态即为A XOR B的结果。

优势和挑战

优势：

减少延迟 ：通过在存储单元内直接进行计算，减少了数据在处理器和存储器之间传输的延迟。降低能耗 ：减少了数据移动的能耗，提高了系统效率。

挑战：

精度控制 ：多次编程需要精细控制电压和时间脉冲，确保计算结果的准确性。电路复杂性 ：需要额外的控制电路和算法来管理存内计算操作。可靠性 ：多次编程可能影响存储单元的可靠性和寿命，需要平衡计算操作和存储单元的耐用性。

结论

通过连续编程SLC闪存，可以实现类似于存内计算的操作。这种技术在减少延迟和能耗方面具有显著优势，但同时也面临精度控制、电路复杂性和可靠性等挑战。尽管如此，存内计算在数据密集型应用中展现了巨大的潜力，有望在未来得到广泛应用。

一幅漫画带你了解什么是NAND闪存，为什么物联网需要它

无处不在的物联网设备将产生庞大的数据，但问题在于是否保留所有数据，如果保留，数据将存储在哪里？相比云计算存储在过去几年中成为目标，如今正在有越来越多的观点认为应该转向布局本地存储和边缘存储，因为不是所有数据需要上云，并且时延要求较高的场景，比如自动驾驶，相比将所有数据一股脑上传到云端，更安全、有效、低成本的方式是将其在边缘实现计算及存储。

尤其考虑到物联网边缘设备自身拥有的诸多特性，比如所处位置偏远不易管理、所处环境较为严苛、产生海量数据对存储容量提出要求、时延较低对读写速度提出要求、强调数据安全、并且对低功耗的性能要求也高等特点，这一系列原因尤其导致数据存储这项工作，在物联网时代面临新的挑战。

但挑战背后即是机遇。

今年，新基建成为热词之一，民间资本为此表现出前所未有的积极性（阿里云3年2000亿投资），国家发改委亦于近期首次明确了新基建的范围，指出重点聚焦信息基础设施建设，包括建设以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。

而信息基础设施建设的最终远景，或者说想要实现的主要目标，一定是让闲置的数据被利用起来，因此考虑如何保存并使用它们将会至关重要。

上文提到，全球知名的半导体厂商大多已加入NAND盖楼大赛，形成战国群雄鼎力的局面。

成立于1970年的美国西部数据公司在其中占据着举足轻重的地位。

2017年，西部数据发布首款 96 层 NAND (BiCS4) 零售产品。此产品能够在要求苛刻的移动通信和固态硬盘市场中占据优势，与 48 层和 64 层 NAND 相比，性能与可靠性更高，容量也更大。

2019年，有消息披露西部数据的128层产品将采用Bics5架构，将于2020年面世。

实际上不仅是NAND产品，被称为硬盘业领头羊、数据存储业排头兵的西部数据公司，旗下拥有WD?、SanDisk?、G-TechnologyTM等知名品牌，正在全面拥抱物联网和人工智能，赋能全产业链合作伙伴。

值此之际，西部数据将与物联传媒合作，于4月27日14:30-15:30开展一场线上交流会，不为“卖货”，只为让更多物联网人了解存储，用好存储。