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三星OneNAND技術
by 艾鍗學院, 2013-08-20 09:48, Views(1066)


http://anemospring.blogspot.tw/2010/06/onenand.html

NAND內核並不具備本地執行代碼(XIP的能力,但這項功能對 各種需要快速程式運行終端設備來說非常重要。三星作出的解決辦法就是依靠高速SRAM緩存—在記憶體家族中,SRAM(靜態隨機記憶體)的讀 寫速度最快。當OneNAND執行程式時,代碼必須 從OneNAND存儲核心載入到SRAM,然後在SRAM上執行。由於SRAM的速度優勢,資料載入 動作幾乎可以在瞬間完成,加上SRAM被直接封裝在OneNAND晶片內部,看起來 就好像是OneNAND也具備程式的本地執行 功能。這種工作模式非常巧妙,但缺點是SRAM邏輯的電晶體利用效率非常低,無法實現較大的容量,三星在OneNAND只是集成1KB容量的SRAM,因此OneNAND暫時只支持1KB代碼長度的XIP—在這方面,OneNAND顯然還無法與NOR快閃記憶體相媲美。
不過,OneNAND的讀寫性能相當出眾,三 星最新的OneNAND產品擁有高達108MBps的資料讀取帶寬,這已 達到與NOR快閃記憶體相當的水準 —這個速度也遠遠超過了現在的7200轉桌面硬碟。相比之下,常規NAND快閃記憶體的讀取性能只有區區17MBps,兩者存在巨大的性能 差異。其次,OneNAND資料寫入速度達到9.3MBps,雖然遠遠不如108MBps的讀取速度,但相比NAND快閃記憶體的6.8MBps也已經有長足的進步 了。與之形成鮮明對比的是,NOR快閃記憶體的寫入速度只有可憐的0.14MBps,幾乎稱得上是慢如蝸 牛。在資料擦除方面,OneNANDNAND的指標相同,都達到64MBps,而NOR快閃記憶體更只有區區0.11MBps,與前兩者完全無法相 比。從性能角度來看,OneNAND無論讀、寫還是擦除都明顯淩駕於NAND之上,NOR在寫入/擦除方面的性能與之根本 不具可比性,對嵌入式設備廠商來說,選擇簡單的OneNAND來代替NOR+NAND組合的方案是非常可行 的。
由於OneNAND採用與NAND相同的存儲內核,它也 會遭遇存儲壞塊的問題。為瞭解決這個難題,三星公司為OneNAND快閃記憶體量身定做了 一款名為“Datalight OneBoot”的嵌入式控制軟體。在實際運 行時,OneBoot允許設備像使用硬碟一 樣來調用OneNAND資源,讀寫操作的具體 演算法由OneBoot在底層直接實現。而在 關鍵的壞塊管理上,OneBoot通過即時掃描、瞬間遮罩的方式來隱藏壞塊。掃描工作一般在系統閒置時進行,如果OneBoot檢測到存儲區的某處存 在壞塊,那麼OneBoot就對該區域作上標注,將壞塊遮罩起來,這樣代碼運行或資料讀寫時就不會訪問到這個區域,保證系統運行及 個人資料存儲的可靠性。這種機制非常有效,往往是壞塊剛剛產生就被OneBoot檢測到並遮罩,沒有什麼機會被程式或用戶所訪問。因此儘管OneNAND仍在物理上具備類似NAND的不可靠性缺陷,但三 星的OneBoot嵌入式控制軟體在很大 程度上可以將之消除,該套系統的可靠性完全可以同搭載NOR快閃記憶體的系統相媲美。
為了讓OneNAND能進入更多領域,三星 還在OneBoot基礎上發展出增強的“OneBoot+File”技術,後者除了具備OneBoot所有的功能特性外,還 能夠明顯加快系統的啟動速度。OneBoot+File的啟動加速技術有些類似於電腦的“休眠”,它在運行時可以自動保存系統的工 作狀態,在下一次啟動時直接從該狀態恢復。三星表示,採用OneBoot+File控制軟體,系統的啟動速 度可比常規方式快出88%,幾乎是即開即用。而選擇三星的OneNAND快閃記憶體與OneBoot+File控制軟體方案可很好緩 解這些問題。