內(nèi)存卡的構(gòu)造

NAND型閃存】內(nèi)存和NOR型閃存的基本儲存單元是bit，用戶可以隨機訪問任何一個bit的信息。而NAND型閃存的基本儲存單元是頁（Page）（可以看到，NAND型閃存的頁就類似硬盤的扇區(qū)，硬盤的一個扇區(qū)也為512字節(jié)）。每一頁的有效容量是512字節(jié)的倍數(shù)。所謂的有效容量是指用于數(shù)據(jù)儲存的部分，實際上還要加上16字節(jié)的校驗信息，因此我們可以在閃存廠商的技術(shù)資 閃 迪料當中看到“（512+16）Byte”的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型閃存絕大多數(shù)是（512+16）字節(jié)的頁面容量，2Gb以上容量的NAND型閃存則將頁容量擴充到（2048+64）字節(jié)。 NAND型閃存以塊為單位進行擦除操作。閃存的寫入操作必須在空白區(qū)域進行，如果目標區(qū)域已經(jīng)有數(shù)據(jù)，必須先擦除后寫入，因此擦除操作是閃存的基本操作。一般每個塊包含32個512字節(jié)的頁，容量16KB；而大容量閃存采用2KB頁時，則每個塊包含64個頁，容量128KB。 每顆NAND型閃存的I/O接口一般是8條，每條數(shù)據(jù)線每次傳輸（512+16）bit信息，8條就是（512+16）×8bit，也就是前面說的512字節(jié)。但較大容量的NAND型閃存也越來越多地采用16條I/O線的設(shè)計，如samsung編號K9K1G16U0A的芯片就是64M×16bit的NAND型閃存，容量1Gb，基本數(shù)據(jù)單位是（256+8）×16bit，還是512字節(jié)。 尋址時，NAND型閃存通過8條I/O接口數(shù)據(jù)線傳輸?shù)刂沸畔?，每包傳?位地址信息。由于閃存芯片容量比較大，一組8位地址只夠?qū)ぶ?56個頁，顯然是不夠的，因此通常一次地址傳送需要分若干組，占用若干個時鐘周期。NAND的地址信息包含列地址頁面中的起始操作地址、塊地址和相應(yīng)的頁面地址，傳送時分別分組，至少需要三次，占用三個周期。隨著容量的增大，地址信息會更多，需要占用更多的時鐘周期傳輸，因此NAND型閃存的一個重要特點就是容量越大，尋址時間越長。而且，由于傳送地址周期比其它儲存介質(zhì)長，因此NAND型閃存比其它儲存介質(zhì)更不適合大量的小容量讀寫請求越大容量閃存的頁越多、頁越大，尋址時間越長。但這個時間的延長不是線性關(guān)系，而是一個一個的臺階變化的。譬如128、256Mb的芯片需要3個周期傳送地址信號，512Mb、1Gb的需要4個周期，而2、4Gb的需要5個周期。頁容量 每一頁的容量決定了一次可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，因此大容量的頁有更好的性能。前面提到大容量閃存（4Gb）提高了頁的容量，從512字節(jié)提高到2KB。頁容量的提高不但易于提高容量，更可 8gbit閃存以提高傳輸性能。我們可以舉例子說明。以samsungK9K1G08U0M和K9K4G08U0M為例，前者為1Gb，512字節(jié)頁容量，隨機讀（穩(wěn)定）時間12μs，寫時間為200μs；后者為4Gb，2KB頁容量，隨機讀穩(wěn)定時間25μs，寫時間為300μs。假設(shè)它們工作在20MHz。NAND型閃存的讀取步驟分為：發(fā)送命令和尋址信息→將數(shù)據(jù)傳向頁面寄存器隨機讀穩(wěn)定時間→數(shù)據(jù)傳出每周期8bit，需要傳送512+16或2K+64次。 K9K1G08U0M讀一個頁需要：5個命令、尋址周期×50ns+12μs+（512+16）×50ns=38.7μs；K9K1G08U0M實際讀傳輸率：512字節(jié)÷38.7μs=13.2MB/s；K9K4G08U0M讀一個頁需要：6個命令、尋址周期×50ns+25μs+（2K+64）×50ns=131.1μs；K9K4G08U0M實際讀傳輸率：2KB字節(jié)÷131.1μs=15.6MB/s。因此，采用2KB頁容量比512字節(jié)也容量約提高讀性能20%。寫入性能 NAND型閃存的寫步驟分為：發(fā)送尋址信息→將數(shù)據(jù)傳向頁面寄存器→發(fā)送命令信息→數(shù)據(jù)從寄存器寫入頁面。其中命令周期也是一個，我們下面將其和尋址周期合并，但這兩個部分并非連續(xù)的。 K9K1G08U0M寫一個頁需要：5個命令、尋址周期×50ns+（512+16）×50ns+200μs=226.7μs。K9K1G08U0M實際寫傳輸率：512字節(jié)÷226.7μs=2.2MB/s。K9K4G08U0M寫一個頁需要：6個命令、尋址周期×50ns+（2K+64）×50ns+300μs=405.9μs。K9K4G08U0M實際寫傳輸率：2112字節(jié)/405.9μs=5MB/s。因此，采用2KB頁容量比512字節(jié)頁容量提高寫性能兩倍以上。