Die besten Flash-Speicherlösungen: Ist NOR oder NAND ideal für Ihr Projekt?

Ich muss zugeben, dass ich ziemlich unwissend bin, was Wein angeht: Sollte ich einen Weißwein zu meinem Abendessen wählen oder wäre ein Rotwein angebrachter? Und testet mich nicht auf die Unterschiede zwischen verschiedenen Weiß- oder Rotweinen. Ich weiß, dass es einige Richtlinien gibt, welche Sorte man mit verschiedenen Speisen und Geschmacksrichtungen kombinieren sollte, aber ich habe keine Ahnung, was diese empfohlenen Kombinationen sind.

Genau wie bei Rot- und Weißweinen sind sich NOR-Flash- und NAND-Flash-Speicherlösungen ähnlich, aber dennoch unterschiedlich. Während mangelnde Expertise im Weinbereich Ihnen nicht unbedingt das Date verderben wird, kann das Versäumnis, die Unterschiede zwischen NOR-Flash und NAND-Flash zu erkennen, Ihr gesamtes Hardware-Design gefährden. Bevor Sie Ihre Wahl für die beste Flash-Speicherlösung für Ihr Projekt treffen – NOR, NAND oder beides – müssen Sie wirklich verstehen, was jedes leistet und wo ihre Grenzen liegen. In diesem Beitrag werden wir Flash-Speicher vs. Speicher und NOR vs. NAND-Flash diskutieren.

Die Grundlagen von Flash-Speicher

Aber zunächst eine kurze Auffrischung über Flash-Speicher. Diese Kenntnisse werden wahrscheinlich keinen Date-Partner beeindrucken, aber interne Flash-Speicherlösungen sind eine Art von Speicherlösung, die es ermöglicht, Daten über einen beträchtlich langen Zeitraum zu behalten. Geräte mit Flash-Speicherlösungen sind oft darauf ausgelegt, Daten mindestens 10 Jahre lang zu speichern, obwohl realistisch gesehen die Dauer aufgrund der kontinuierlichen Nutzung des gesamten Flash-Speichers abnehmen kann. SSD (Solid-State) Festplattentechnologie verlässt sich auf internen Flash-Speicher, um Informationen zu speichern.

In der Elektronikentwicklung ist Flash-Speicher als einzelner integrierter Schaltkreis (IC) verfügbar und benötigt ein proprietäres Protokoll, um Daten auf dem Flash-IC parallel Bus zu schreiben, zu lesen und zu löschen. Unabhängig von der Kommunikationsmethode ist das richtige Protokoll immer noch erforderlich, um auf die interne Speicherzelle zuzugreifen.

Im Gegensatz zum Static Random Access Memory (SRAM) müssen bestehende Datenspeicherbereiche auf einer bestimmten Adresse im internen Flash-Speicherdesign gelöscht werden, bevor ein neues Byte geschrieben werden kann. Der interne Speicher des Flashs ist in Blöcke organisiert. Der Löschvorgang wird einen ganzen Block löschen, der je nach Art der verwendeten Flash-Speicherlösungen von 8 KBytes bis zu 128 KBytes reichen kann. Im Allgemeinen gibt es zwei Möglichkeiten, wie ein Mikrocontroller mit Flash-Speicherlösungsgeräten kommunizieren kann: über einen seriellen oder parallelen Bus.

NOR Flash vs. NAND Flash: Die Unterschiede erkunden

Wenn Sie es nicht schon anhand ihrer Namen erraten haben, deuten NOR-Flash und NAND-Flash auf eine Ähnlichkeit der internen Speicherzelleneigenschaften hin, die jeweils denen von NOR- oder NAND-Gattern entsprechen. Es gibt signifikante Unterschiede zwischen beiden Speichertypen, die Ihre Wahl im Design beeinflussen werden, wie zum Beispiel:

1. Zugriffszeit: NAND-Flash wurde aufgrund seiner schnellen Schreib- und Löschzeit ideal für USB-Laufwerke. NAND-Flash bietet eine deutlich schnellere Schreib- und Löschzeit als NOR-Flash; jedoch ist sein Nachteil eine langsame Lesegeschwindigkeit. Mit diesem Hintergrund ist NAND-Flash ideal für Anwendungen wie MP3-Player und USB-Speichersticks, bei denen die beteiligten Daten klein oder kurz sind. Allerdings ist NAND-Flash für die Speicherung von Firmware-Codes, die von einem Mikrocontroller geladen und ausgeführt werden, unterlegen.

2. Speicherdichte: Aufgrund der Unterschiede in der internen Architektur hat NAND-Flash eine höhere Speicherdichte als NOR-Flash. Dieser Vorteil geht jedoch auf Kosten der Fähigkeit, zufällige Zugriffslesungen durchzuführen. Daten, die an einem beliebigen Ort im NAND-Flash gespeichert sind, müssen abgerufen werden, indem die gesamte Seite gelesen wird, auf der die Daten liegen.

3. Lebensdauer: Nach vielen Löschzyklen ist es nur eine Frage der Zeit, bevor das Flash-Speicher-Design verschleißt. Der NAND-Flash hat eine längere Lebensdauer als der NOR-Flash. Allgemein unterstützen die ersteren Geräte bis zu 1.000.000 Löschzyklen, während die letzteren möglicherweise nach 100.000 Löschzyklen abbauen. Da dies nur bestimmte Sektoren der Flash-Speichergeräte betreffen kann, kann der Wear-Leveling-Algorithmus helfen, die Nutzung durch Zuordnung von Daten zu anderen Sektoren zu verlängern.

Es gibt auch eine neuere Form von Flash, 3D NAND. Dieser Ansatz schichtet die Speicherzellen vertikal, um viel mehr Speicher pro Zoll der gedruckten Schaltkarte zu schaffen. Der Herstellungsprozess für 3D NAND ist weitaus komplizierter und kostspieliger, aber er kann eine Alternative bieten, wenn andere kosteneffektive Optionen erschöpft sind.

Entscheidung zwischen NOR-Flash und NAND-Flash

Letztendlich hängt die Wahl zwischen NOR-Flash und NAND-Flash von den Anforderungen und dem Zweck Ihres Designs ab. Wenn Sie eine Digitalkamera oder ein Mobiltelefon bauen, ist NAND-Flash die logische Wahl. Aber wenn Sie den richtigen nichtflüchtigen Speicher benötigen, um Ihr Programm zu starten oder schnellen Zugriff auf Ihren Validierungsalgorithmus brauchen, dann ist NOR-Flash die richtige Option. Für einige Anwendungen benötigen Sie möglicherweise sogar beide Arten von Flash-Speicher, um effektiv zu funktionieren. Zum Beispiel könnte ein Fingerabdruck-Zugangskontroller die biometrischen Informationen auf dem NAND-Flash speichern und andere Sicherheitsparameter auf dem NOR-Flash.

Was auch immer Sie wählen, Sie müssen immer noch die besten PCB-Praktiken befolgen, wenn Sie mit Flash-Speicherlösungen entwerfen.

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