內存和NOR型閃存的基本存儲單元是bit,用戶可以隨機訪問任何一個bit的信息。而NAND型閃存的基本存儲單元是頁(Page)(可以看到,NAND型閃存的頁就類似硬盤的扇區,硬盤的一個扇區也為512字節)。每一頁的有效容量是512字節的倍數。所謂的有效容量是指用于數據存儲的部分,實際上還要加上16字節的校驗信息,因此我們可以在閃存廠商的技術資料當中看到“(512+16)Byte”的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型閃存絕大多數是(512+16)字節的頁面容量,2Gb以上容量的NAND型閃存則將頁容量擴大到(2048+64)字節。
NAND型閃存以塊為單位進行擦除操作。閃存的寫入操作必須在空白區域進行,如果目標區域已經有數據,必須先擦除后寫入,因此擦除操作是閃存的基本操作。一般每個塊包含32個512字節的頁,容量16KB;而大容量閃存采用2KB頁時,則每個塊包含64個頁,容量128KB。
每顆NAND型閃存的I/O接口一般是8條,每條數據線每次傳輸(512+16)bit信息,8條就是(512+16)×8bit,也就是前面說的512字節。但較大容量的NAND型閃存也越來越多地采用16條I/O線的設計,如三星編號K9K1G16U0A的芯片就是64M×16bit的NAND型閃存,容量1Gb,基本數據單位是(256+8)×16bit,還是512字節。
尋址時,NAND型閃存通過8條I/O接口數據線傳輸地址信息包,每包傳送8位地址信息。由于閃存芯片容量比較大,一組8位地址只夠尋址256個頁,顯然是不夠的,因此通常一次地址傳送需要分若干組,占用若干個時鐘周期。NAND的地址信息包括列地址(頁面中的起始操作地址)、塊地址和相應的頁面地址,傳送時分別分組,至少需要三次,占用三個周期。隨著容量的增大,地址信息會更多,需要占用更多的時鐘周期傳輸,因此NAND型閃存的一個重要特點就是容量越大,尋址時間越長。而且,由于傳送地址周期比其他存儲介質長,因此NAND型閃存比其他存儲介質更不適合大量的小容量讀寫請求。
決定NAND型閃存的因素有哪些?
1.頁數量
前面已經提到,越大容量閃存的頁越多、頁越大,尋址時間越長。但這個時間的延長不是線性關系,而是一個一個的臺階變化的。譬如128、256Mb的芯片需要3個周期傳送地址信號,512Mb、1Gb的需要4個周期,而2、4Gb的需要5個周期。
2.頁容量
每一頁的容量決定了一次可以傳輸的數據量,因此大容量的頁有更好的性能。前面提到大容量閃存(4Gb)提高了頁的容量,從512字節提高到2KB。頁容量的提高不但易于提高容量,更可以提高傳輸性能。我們可以舉例子說明。以三星K9K1G08U0M和K9K4G08U0M為例,前者為1Gb,512字節頁容量,隨機讀(穩定)時間12μs,寫時間為200μs;后者為4Gb,2KB頁容量,隨機讀(穩定)時間25μs,寫時間為300μs。假設它們工作在20MHz。
讀取性能:NAND型閃存的讀取步驟分為:發送命令和尋址信息→將數據傳向頁面寄存器(隨機讀穩定時間)→數據傳出(每周期8bit,需要傳送512+16或2K+64次)。 |
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