什么是闪存?

闪存是计算机中使用的一种非易失性存储器。 非易失性意味着即使设备断电,内存也可以存储信息。 每次机器本身断电时,易失性内存(例如 RAM)都会丢失其中存储的所有内容。 非易失性内存用于硬盘驱动器和 SSD 之类的东西,因为即使 PC 关闭,它们也需要能够存储信息。

闪存有两种不同的类型——NOR 闪存和 NAND 闪存。 它们以其各自的逻辑门命名。 逻辑门是一种执行二进制检查的操作——输入和输出只有 0 或 1。在 NOR 和 NAND 的情况下,它们以它们产生的结果命名。

与非门只有在所有输入都准确的情况下才会返回值 0 或“假”。 或非门正好相反——如果所有输入都为假,它只会返回一个或“真”值。 两种类型的闪存设计非常相似——它们使用相同的单元设计。 差异始于电路级别。 无论数据的第一位是真还是假(1或0,有时称为高或低),数据线之间的关系将类似于或非门或与非门,从而确定类型。

小费: NAND 代表 Not-AND,检查两个输入均无效。 NOR 代表 Not-OR,只有在两个信息都不准确的情况下才能进行检查。 两个逻辑门的关键用处在于存在可以确定输入的精确组合的情况。

闪存的历史

Flash 由东芝于 1980 年首次开发。 他们于 1987 年开始将其作为 EPROM 存储器的改进版本进行营销。 EPROM 必须先被擦除,然后才能被重写并重新使用。 另一方面,NAND 闪存可以在较小的存储块中进行读取、写入和擦除,从而使其更快、响应更快。

NOR 闪存允许单独写入、读取或擦除单个机器字,从而达到提高速度和可用性的相同效果。 闪存设备通常被称为闪存芯片,它由一个充满大量闪存单元的物理芯片和一个闪存控制器组成。 控制器充当分发和通信中心——它分配数据并根据需要向单元发送数据并从单元发送数据。

笔记: 机器字是计算机可以处理的最大内存地址大小的度量。 对于 32 位计算机,一个机器字是 32 位的。 对于 64 位计算机,一个机器字是 64 位的。

NOR和NAND

现代闪存几乎用于所有现代计算设备。 NAND内存主要用于存储卡、U盘、2009年后生产的SSD、智能手机等小型移动设备。 NAND 通常用作通用存储,也用于数据传输。

各种数码产品使用NOR或NAND闪存来存储配置数据。 此特定用例以前由 EPROM 或静态 RAd 处理。 在大多数情况下,闪存是优越的——唯一的缺点是每个存储单元在磨损之前只能进行这么多的写入。 当一个存储单元用完时,它所在的整个块就不再可信。 现代设备通过磨损均衡算法和过度配置来处理这个问题。

NOR 存储器主要用于需要长时间保持数据完整性的情况。 通常,它可以安全地维护数据长达 20 年,并且在需要频繁写入和读取数据的单个机器字时使用。

NAND 是更流行的闪存类型,用于需要一次访问、读取、(重新)写入或擦除较大数据块的地方。 实际上,读取、写入和擦除速度比 NOR 存储器更快。 这使得 NAND 闪存成为大多数用例的最佳选择。

此外,NAND 存储单元在物理上小于 NOR 单元。 尽管工作方式相似并且每个单元提供相同的主存储空间,但它们使用的面积减少了大约 40%。 这意味着 NAND 闪存可以提供更大的存储密度和更高的性能。 不过,NOR 闪存确实有一个优势。 可通过机器字寻址,随机访问速度更快,更类似于 RAM。

结论

闪存是非易失性电可擦除只读存储器或 EEPROM 的一种变体。 它可以基于逻辑与非门或逻辑或非门。 由于其存储密度和性能优势,NAND 闪存比 NOR 闪存更受欢迎。 与其他 EEPROM 前辈相比,闪存的关键优势在于它不需要完全擦除。

相反,闪存被细分为需要擦除的块,但由于它们的尺寸小得多,因此性能成本要低得多。 Flash 的主要弱点是内存单元只能被写入几次,然后才会用完。 由于磨损均衡算法和过度配置,这个问题通常在现代设备中得到解决。