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ICMAX宏旺半导体系统阐明eMMC原理之Flash Memory篇
更新时间:2019-06-27 01:05:48  点击数:82

  在之前宏旺半导体写了很多关于eMMC的文章,有粉丝反应不够系统,这次呢,宏旺半导体参考了网络上发表的文章,和大家系统地分享一下和eMMC有关的 Flash Memory.

  eMMC是 Flash Memory 的一类,在详细介绍 eMMC 之前,先简单介绍一下 Flash Memory。Flash Memory 是一种非易失性的存储器。在嵌入式系统中通常用于存放系统、应用和数据等。在 PC 系统中,则主要用在固态硬盘以及主板 BIOS 中。另外,绝大部分的 U 盘、SDCard 等移动存储设备也都是使用 Flash Memory 作为存储介质。

  与传统的硬盘存储器相比,ICMAX宏旺半导体发现Flash Memory 具有质量轻、能耗低、体积小、抗震能力强等的优点,但也有不少局限性,主要如下:

  需要先擦除再写入Flash Memory写入数据时有一定的限制。它只能将当前为 1 的比特改写为 0,而无法将已经为 0 的比特改写为 1,只有在擦除的操作中,才能把整块的比特改写为 1。

  块擦除次数有限Flash Memory的每个数据块都有擦除次数的限制(十万到百万次不等),擦写超过一定次数后,该数据块将无法可靠存储数据,成为坏块。为了最大化的延长 Flash Memory 的寿命,在软件上需要做擦写均衡(Wear Leveling),通过分散写入、动态映射等手段均衡使用各个数据块。同时,软件还需要进行坏块管理(Bad Block Management),标识坏块,不让坏块参与数据存储。(注:除了擦写导致的坏块外,Flash Memory 在生产过程也会产生坏块,即固有坏块。)

  读写干扰由于硬件实现上的物理特性,Flash Memory 在进行读写操作时,有可能会导致邻近的其他比特发生位翻转,导致数据异常。这种异常可以通过重新擦除来恢复。Flash Memory 应用中通常会使用 ECC 等算法进行错误检测和数据修正。

  电荷泄漏存储在 Flash Memory 存储单元的电荷,如果长期没有使用,会发生电荷泄漏,导致数据错误,不过这个时间比较长,一般十年左右。此种异常是非永久性的,重新擦除可以恢复。

  鉴于 NOR Flash 擦写速度慢,成本高等特性,NOR Flash 主要应用于小容量、内容更新少的场景,例如 PC 主板 BIOS、路由器系统存储等。

  ICMAX宏旺半导体发现NAND Flash 的单个存储单元存储的比特位越多,读写性能会越差,寿命也越短,但是成本会更低。上图中,给出了特定工艺和技术水平下的成本和寿命数据。

  由于 Flash Memory 存在按块擦写、擦写次数的限制、读写干扰、电荷泄露等的局限,为了最大程度的发挥 Flash Memory 的价值,通常需要有一个特殊的软件层次,实现坏块管理、擦写均衡、ECC、垃圾回收等的功能,这一个软件层次称为 FTL(Flash Translation Layer)。

  今天先分享到这,宏旺半导体ICMAX后期会给大家带来更多与存储行业相关的文章,有什么不明白的欢迎留言私信,一定要记得关注宏旺半导体哦!

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