Najlepsze rozwiązania pamięci Flash: Czy NOR lub NAND są idealne dla Twojego projektu?

Muszę przyznać, że jestem dość nieświadomy, jeśli chodzi o wino: czy powinienem wybrać białe wino do kolacji, czy może lepiej będzie pasować czerwone? I proszę mnie nie testować na temat różnic między poszczególnymi białymi lub czerwonymi. Wiem, że istnieją pewne wytyczne, które odmianę wina sparować z różnymi potrawami i smakami, ale nie mam pojęcia, jakie są te zalecane połączenia.

Tak jak wina czerwone i białe, tak urządzenia pamięci masowej NOR flash i NAND flash są podobne, ale różne. Brak ekspertyzy w dziedzinie win może nie kosztować cię randki, ale nieumiejętność odróżnienia różnic między NOR flash a NAND flash może narazić na szwank cały projekt sprzętowy. Zanim dokonasz wyboru najlepszego rozwiązania pamięci flash dla swojego projektu - NOR, NAND, czy oba - musisz naprawdę zrozumieć, co każde z nich realizuje i gdzie mają swoje ograniczenia. W tym poście omówimy pamięć masową flash vs pamięć oraz NOR vs NAND flash.

Podstawy pamięci masowej flash

Ale najpierw, krótkie przypomnienie o pamięci flash. Prawdopodobnie nie zaimponujesz tym wiedzą na randce, ale wewnętrzne rozwiązania pamięci flash to typ rozwiązania do przechowywania danych, który pozwala zachować dane przez znacznie długi okres. Urządzenia do przechowywania danych w pamięci flash są często określane jako zdolne do zachowania danych przez co najmniej 10 lat, chociaż realistycznie, czas ten może się skrócić z powodu ciągłego użytkowania całej pamięci flash. Technologia dysków twardych SSD (solid-state) opiera się na wewnętrznej pamięci flash do przechowywania informacji.

W projektowaniu elektroniki, pamięć flash jest dostępna jako indywidualny układ scalony (IC) i wymaga własnego protokołu do zapisywania, odczytywania i kasowania danych na równoległej magistrali bus układu flash. Niezależnie od metody komunikacji, nadal potrzebny jest odpowiedni protokół, aby uzyskać dostęp do wewnętrznej komórki pamięci.

W przeciwieństwie do pamięci SRAM (Static Random Access Memory), istniejące sekcje przechowywania danych pod konkretnym adresem w projektowaniu wewnętrznej pamięci flash muszą zostać wymazane, zanim będzie można zapisać nowy bajt. Wewnętrzna pamięć flash jest zorganizowana w bloki. Operacja kasowania usunie cały blok, który może mieć od 8 KB do 128 KB, w zależności od typu użytych rozwiązań pamięci flash. Ogólnie rzecz biorąc, mikrokontroler może łączyć się z urządzeniami pamięci flash na dwa sposoby: za pomocą magistrali szeregowej lub równoległej.

NOR Flash vs. NAND Flash: Eksploracja różnic

Jeśli nie można było odgadnąć po ich nazwach, flash NOR i flash NAND sugerują podobieństwo charakterystyk wewnętrznych komórek pamięci odpowiednio do bramek NOR lub NAND. Istnieją znaczące różnice między oboma typami pamięci, które wpłyną na Twój wybór w projektowaniu, takie jak:

1. Czas dostępu: Pamięć NAND flash stała się idealna do napędów USB dzięki swojemu szybkiemu czasowi zapisu i kasowania. Pamięć NAND flash zapewnia znacznie szybszy czas zapisu i kasowania niż pamięć NOR flash; jednak jej wadą jest wolny czas odczytu. Mając to na uwadze, pamięć NAND flash jest idealna do zastosowań takich jak odtwarzacze MP3 i pamięci USB, gdzie dane są małe lub krótkie. Jednakże, pamięć NAND flash jest gorsza do przechowywania kodów firmware, które są ładowane i wykonywane przez mikrokontroler.

2. Gęstość przechowywania: Ze względu na różnice w architekturze wewnętrznej, pamięć NAND flash ma większą gęstość przechowywania niż pamięć NOR flash. Jednak ta korzyść wiąże się z kosztem zdolności do wykonywania losowych odczytów dostępu. Dane przechowywane w dowolnym miejscu w pamięci NAND flash muszą być pobierane przez odczytanie całej strony, na której dane się znajdują.

3. Okres życia: Po wielu cyklach kasowania tylko kwestią czasu jest, kiedy projekt pamięci flash ulegnie zużyciu. Pamięć flash typu NAND ma dłuższy okres życia niż pamięć flash typu NOR. Ogólnie rzecz biorąc, pierwsze urządzenia obsługują do 1 000 000 cykli kasowania, podczas gdy drugie mogą ulec degradacji po 100 000 cykli kasowania. Ponieważ może się to zdarzyć tylko w niektórych sektorach urządzeń pamięci flash, algorytm wyrównywania zużycia może pomóc w przedłużeniu użytkowania poprzez mapowanie danych na inne sektory.

Istnieje również nowsza forma pamięci flash, 3D NAND. To podejście polega na pionowym układaniu komórek pamięci, co pozwala na stworzenie znacznie większej ilości pamięci na cal płytki drukowanej. Proces produkcyjny 3D NAND jest znacznie bardziej skomplikowany i kosztowny, ale może stanowić alternatywę, jeśli inne opłacalne opcje zostaną wyczerpane.

Decydowanie między pamięcią flash NOR a NAND

Ostatecznie wybór między pamięcią flash NOR a NAND zależy od wymagań i celu projektu. Jeśli budujesz aparat cyfrowy lub telefon komórkowy, NAND flash jest logicznym wyborem. Ale jeśli potrzebujesz odpowiedniej nieulotnej pamięci do uruchamiania programu lub szybkiego dostępu do algorytmu walidacji, wtedy NOR flash jest właściwą opcją. W niektórych aplikacjach możesz nawet wymagać obu typów pamięci flash, aby efektywnie funkcjonować. Na przykład kontroler dostępu z czytnikiem linii papilarnych może przechowywać informacje biometryczne w pamięci NAND flash, a inne parametry bezpieczeństwa w pamięci NOR flash.

Bez względu na to, co wybierzesz, nadal musisz przestrzegać najlepszych praktyk PCB podczas projektowania z rozwiązaniami pamięci flash.

Kiedy potrzebujesz łatwego w użyciu narzędzia do projektowania układów PCB, które zawiera wszystko, co potrzebne do budowy wysokiej jakości płytek obwodów drukowanych, nie szukaj dalej niż CircuitMaker. Dodatkowo, wszyscy użytkownicy CircuitMaker mają dostęp do osobistej przestrzeni roboczej na platformie Altium 365. Możesz przesyłać i przechowywać dane swojego projektu w chmurze oraz łatwo przeglądać swoje projekty za pomocą przeglądarki internetowej na bezpiecznej platformie.

Zacznij korzystać z CircuitMaker już dziś i bądź na bieżąco z nowym CircuitMaker Pro od Altium.