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nand就是ssd吗我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构，大多数人在谈到闪存时，首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲，NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度，使其成为磁盘的完美替代品。

　　NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型，它具有不同的设计拓扑结构，某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，检查其结构差异是很重要的。

　　NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片，是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

　　NAND与NOR电路基础

　　尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种，但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名，需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

　　NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

　　NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

　　NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门，这是一个逻辑反转。相应的，NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1，然后是NOT门，这是一个逻辑倒装。

　　布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中，一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数，取决于芯片的大小)共享一条位线，并以串行方式连接每个单元，每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节，通常为4 KB到16 KB。因此，只有当所有的字线都是高或单状态时，位线才会降低或变为零状态，这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

　　与此相反，NOR闪存并行组织位线的方式是，当位线和字线都处于低或零状态时，内存单元只保持高或单状态。

　　NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上，而不需要外部接触，从而显著减少了其横截面积。

　　NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级，或100倍。此外，组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中，位线类似于垂直管道。

　　相反，由于NOR闪存单元不能单独寻址，因此它们对于随机访问应用程序更快。

　　NAND与NOR产品类型

　　这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异，它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外，NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性，如下图所示。

　　这两种闪存中也有几种不同的产品类型，它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

　　NAND闪存产品类型

　　NAND闪存以单层（SLC）、多层（MLC）、三层（TLC）或四层（QLC）的形式在每个单元（cell）中存储bit，分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载，简单来说，每个单元的位数越高，其容量就越大——当然，是以数据持久性和稳定性为代价的。

　　NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片，这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下，托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

　　NOR闪存产品类型

　　串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说，这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

　　并行NOR产品暴露多个字节，而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作，更适用于启动代码和高容量应用程序，包括数码单反相机、存储卡和电话。

　　两种闪存都是不可或缺的

　　NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过，NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然，这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

　　原文作者：Kurt Marko

M2一定比SATA快？浅谈选购SSD容易走进的误区

早些时候随着东芝\西数、Intel等一众原厂颗粒厂商宣布进军QLC闪存市场，关于闪存颗粒的讨论又被推到了风口浪尖。其实，关于SSD的争论还远不止于此，比如各种接口对速度的影响、理论跑分、寿命等等，造成争论的一个原因就是大家对SSD还存在一些模糊或者错误的认知。本着实用主义的原则，笔者下面就来聊一聊在选购SSD时容易走进的误区以及应该遵循的方法。

1、M.2 SSD一定比SATA SSD快？

在大家的固有印象中，采用M.2接口的SSD就一定比SATA 3.0接口的SSD快，这从两者的理论带宽中就能看出来。M.2接口的SSD分为两种，一种是Socket 2，一种是Socket 3，Socket 2支持SATA和PCI-E 3.0×2通道，Socket 3支持PCI-E 3.0×4通道，我们知道每条PCI-E 3.0的带宽是8Gbps，所以即使是半速的PCI-E 3.0×2也比SATA 3.0接口6Gbps的理论带宽快1.6倍。

M.2 SSD的两种接口

当理论带宽的美好照进实际体验的现实中的时候，走PCI-E 3.0×4通道的M.2 SSD还能如愿比SATA SSD快吗？答案是否定的，实际体验并不以理论带宽的速度为准。相信大家在听到这个结论的时候一定会很吃惊，笔者当初在测三星960 PRO的时候也是很困惑，加载《古墓丽影：崛起》以及开机的时候960 PRO并没有比英睿达的MX300快，有时反而还会慢。很多网友也反映在日常使用中，走PCI-E 3.0×4通道的M.2 SSD并没有比SATA 3.0的SSD快。

2、跑分高=速度快？

我们在挑选SSD的时候总会相信各种跑分软件，把“跑分高=速度快”奉为圭臬，这其实是一种夸大数据作用的错误认知。笔者之所以这么说是因为M.2 SSD看似三五倍于SATA SSD的读写速度，但在实际应用中这种成倍的速度差距并没有完全展现出来。

CrystalDiskMark顺序读写

CrystalDiskMark随机读写

举个例子，在我们之前的测试中，三星960 PRO 1TB的顺序读写分别可以达到3514、2180MB/s，随机读写分别是49、234MB/s，东芝TR200 240GB的顺序读写分别可以达到561、500MB/s，随机读写分别是30、99MB/s，960 PRO的顺序读写基本是TR200的5倍，随机读写是2倍。

PCMark 8存储测试

但是通过更加接近实际测试环境的PCMark 8的存储测试的时候，960 PRO并没有表现出成倍于TR200的速度差距，加载游戏和处理文档仅仅快了一两秒，虽然处理图片快了27秒多，但是仍然没有展现出理论跑分阶段的巨大差距。从这方面来说，理论跑分≠实际体验也间接佐证了我们上一个观点。

3、MLC一定比TLC好？

SLC\MLC\TLC\QLC闪存颗粒特性

从SLC、MLC、TLC再到最近的QLC，每当一种全新的闪存颗粒出现的时候总会伴有这样一种声音：XXX没有之前的好！XXX寿命短！XXX速度慢！诚然，10K P/E的MLC的确比100K P/E的SLC寿命短，3K P/E的TLC的确比10K P/E的MLC寿命短，但是，即使是目前P/E次数最少的TLC，你真的能把它用完吗？恐怕在你更换新的SSD之前这块TLC NAND的SSD还能正常服役吧。还是那句话，过度夸大理论数据的作用只能让你陷入“唯数论”的旋涡。

那么，我们在选购SSD时到底应该遵循怎样的原则呢？笔者总结了一个“四句真言”给大家分享——容量是第一，形态看需求，颗粒选原厂，价格要更低， 下面我们就来一一解释。

我们在选购SSD时首先要根据用途选择容量。 比如我做个系统盘就选240\256GB的，有安装软件或者游戏需求的就选480\512GB的，或者你说我预算就200块，那选个120\128GB的也未尝不可。

选M.2还是SATA关键看需求

其次，要根据SSD的安装位置来选择产品形态。 比如我是给轻薄本更换、扩展硬盘的，现在的轻薄本一般都是M.2接口的，所以你只能选M.2的SSD；再比如我是给主机扩展硬盘的，我的机箱有足够的硬盘位，那就选SATA的SSD；或者你说我想让机箱走线更清爽，主板上也有足够的M.2接口，那M.2 SSD也是可以选择的。

东芝原厂颗粒

再次，一定要选则原厂颗粒的SSD。 所谓原厂颗粒，指的就是拥有晶圆厂的上游厂商所制造的颗粒，全世界范围内就那么几家，掰着手指头都能数过来，Intel、美光、三星、东芝、西数（于2015年收购闪迪）、海力士。其中，Intel、美光、三星、东芝、西数都是有自有品牌的SSD的，大家在挑选的时候认准这几个厂商就好。

最后，根据上面的三条原则选出了好几款SSD该怎么办呢？本着实用主义的原则，当然是选择价格更低的那个了。 一般来说，M.2 SSD的价格会大于SATA SSD的价格，走PCI-E 3.0×4的M.2会大于PCI-E 3.0×2的M.2。以上就是笔者对大家在选购SSD时容易走进的误区以及选购技巧方面的简单总结，欢迎大家留言讨论。

我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

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