Лучшие решения для хранения данных на флэш-памяти: NOR или NAND - что идеально подходит для вашего проекта?

Должен признать, что я довольно мало знаю о винах: стоит ли мне выбрать белое вино к ужину, или красное будет более уместным? И не проверяйте меня на знание различий между разными белыми или красными винами. Я знаю, что существуют некоторые рекомендации по сочетанию различных сортов вина с разными блюдами и вкусами, но я понятия не имею, какие именно это сочетания.

Так же, как красные и белые вина, устройства хранения данных на основе NOR и NAND флэш-памяти похожи, но отличаются. Нехватка знаний в области вин может не стоить вам свидания, но неспособность различать NOR флэш и NAND флэш может поставить под угрозу ваш целый аппаратный дизайн. Прежде чем сделать выбор в пользу лучшего решения для хранения данных для вашего проекта — NOR, NAND или оба — вам нужно действительно понять, что каждый из них предлагает и в чем их недостатки. В этом посте мы обсудим хранение данных на флэш-памяти в сравнении с памятью и NOR против NAND флэш.

Основы хранения данных на флэш-памяти

Но для начала небольшое напоминание о флэш-памяти. Возможно, этим знанием вы не произведете впечатление на свидании, но внутренние решения флэш-памяти представляют собой тип хранилища, который позволяет сохранять данные в течение значительно длительного времени. Устройства хранения данных на флэш-памяти часто рассчитаны на сохранение данных как минимум на 10 лет, хотя на практике срок может сокращаться из-за непрерывного использования всей флэш-памяти. Технология твердотельных накопителей SSD (solid-state) основана на использовании внутренней флэш-памяти для хранения информации.

В электронном дизайне флэш-память доступна в виде отдельной интегральной схемы (IC) и требует проприетарного протокола для записи, чтения и стирания данных на параллельной шине флэш ICbus. Независимо от метода коммуникации, все равно необходим соответствующий протокол для доступа к внутренней ячейке памяти.

В отличие от статической оперативной памяти (SRAM), существующие секции хранения данных на определенном адресе в конструкции внутренней флеш-памяти должны быть стерты перед тем, как можно будет записать новый байт. Внутренняя память флеш организована в блоки. Операция стирания удалит целый блок, размер которого может варьироваться от 8 КБайт до 128 КБайт, в зависимости от типа используемых решений для флеш-хранилищ. В общем, существует два способа, которыми микроконтроллер может соединяться с устройствами флеш-памяти: через последовательную или параллельную шину.

NOR Flash против NAND Flash: Исследование различий

Если вы не догадались по их названиям, NOR flash и NAND flash подразумевают сходство характеристик внутренних ячеек памяти соответственно с характеристиками логических элементов NOR или NAND. Существуют значительные различия между обоими типами памяти, которые повлияют на ваш выбор при проектировании, такие как:

1. Время доступа: NAND flash стал идеальным для USB-накопителей благодаря своему быстрому времени записи и стирания. NAND flash обеспечивает значительно более быстрое время записи и стирания по сравнению с NOR flash; однако его недостаток заключается в медленном времени чтения. С учетом этого, NAND flash идеально подходит для приложений, таких как MP3-плееры и USB-флешки, где данные небольшие или короткие. Тем не менее, NAND flash менее подходит для хранения кодов прошивки, которые загружаются и выполняются микроконтроллером.

2. Плотность хранения: Из-за различий во внутренней архитектуре, NAND flash имеет более высокую плотность хранения, чем NOR flash. Однако это преимущество достигается за счет возможности выполнения случайного доступа к чтению. Данные, хранящиеся в любом месте NAND flash, должны быть извлечены путем чтения всей страницы, где находятся данные.

3. Срок службы: После многих циклов стирания становится лишь вопросом времени, когда конструкция флэш-памяти износится. NAND флэш имеет более долгий срок службы, чем NOR флэш. В целом, первые устройства поддерживают до 1 000 000 циклов стирания, в то время как последние могут деградировать после 100 000 циклов стирания. Поскольку это может произойти только в определенных секторах устройств хранения флэш-памяти, алгоритм выравнивания износа может помочь продлить использование, переназначая данные на другие сектора.

Существует также более новая форма флэш, 3D NAND. Этот подход заключается в вертикальном слоении ячеек памяти, что позволяет создать гораздо больше памяти на дюйм печатной платы. Процесс производства 3D NAND гораздо более сложен и дорог, но он может предложить альтернативу, если другие экономически выгодные варианты исчерпаны.

Выбор между NOR флэш и NAND флэш

В конечном итоге выбор между NOR flash и NAND flash зависит от требований и целей вашего проекта. Если вы создаете цифровую камеру или мобильный телефон, логичным выбором будет NAND flash. Но если вам нужно правильное неизменяемое хранилище для загрузки вашей программы или быстрый доступ к вашему алгоритму проверки, тогда NOR flash будет правильным выбором. Для некоторых приложений вам может даже потребоваться оба типа флеш-памяти для эффективной работы. Например, контроллер доступа по отпечаткам пальцев может хранить биометрическую информацию на NAND flash и другие параметры безопасности на NOR flash.

Независимо от вашего выбора, вам все равно придется придерживаться лучших практик проектирования печатных плат при работе с решениями для флеш-хранилищ.

Когда вам нужен простой в использовании инструмент для разработки печатных плат, который включает все необходимое для создания качественных производственных плат, не ищите ничего, кроме CircuitMaker. В дополнение к простому в использовании программному обеспечению для проектирования печатных плат, все пользователи CircuitMaker имеют доступ к личному рабочему пространству на платформе Altium 365. Вы можете загружать и хранить данные своих проектов в облаке, а также легко просматривать свои проекты через веб-браузер на защищенной платформе.

Начните использовать CircuitMaker уже сегодня и следите за новинками CircuitMaker Pro от Altium.