基于FPGA的闪存存储器

出处:computer00 发布于:2011-08-25 16:21:30

  闪存(Flash Memory)是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位(注意:NOR Flash 为字节存储。),区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器(EEPROM)的变种,EEPROM与闪存不同的是,它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写,这样闪存就比EEPROM的更新速度快。由于其断电时仍能保存数据,闪存通常被用来保存设置信息,如在电脑的BIOS(基本输入输出程序)、PDA(个人数字助理)、数码相机中保存资料等

  优点

  1.闪存的体积小。并不是说闪存的集成度就一定会高。微硬盘做的这么大一块主要原因就是微硬盘不能做的小过闪存,并不代表微硬盘的集成度就不高。

  2.相对于硬盘来说闪存结构不怕震,更抗摔。硬盘怕的就是强烈震动。虽然我们使用的时候可以很小心,但老虎也有打盹的时候,不怕一万就怕万一。

  3.闪存可以提供更快的数据读取速度,硬盘则受到转速的限制 。

  4.质量轻。

  相对与其它非易失性存储器,闪存由于下面四种原因更加常用:

  健壮性

  可擦性

  可重复擦写

  成本低

  闪存存储器可以与共享其它闪存设备共享总线,甚至与其它种类的外部存储器,如外部SRAM或SDRAM。

  缺点

  闪存的主要缺点是它的写入速度。由于你只能通过专用的命令写入闪存设备,每次闪存写入都需要多个总线转换操作。更进一步说,一旦送出写入命令,实际的写入时间可能达到几微秒。依据时钟速度,实际写入时间可达几百个时钟周期。由于扇区擦除受到约束,如果你需要改变闪存中的一个字数据,你必须完成下面步骤:

  1. 复制整个扇区的内容到暂时的缓冲区

  2. 擦除整个扇区

  3. 改变在缓冲区中的单个字数据

  4. 缓冲区内容写回到闪存

  这个流程导致闪存存储器设备的写入速度较慢。由于其糟糕的写入速度,闪存通常只用于存储必须断电后保持的数据。

  应用场合

  闪存存储器适用于储存任何你希望在断电后保持的数据。常见的闪存应用与存储下面项目:

  微处理器的启动代码

  微处理器在系统开始时复制到RAM中的应用程序代码

  恒定的系统设置,例如:网卡MAC地址、校准数据、用户信息

  FPGA参数图像

  多媒体(音频、视频)

  不适于应用场合

  由于闪存存储器是写入速度较慢,不应使用闪存存储不需要断电后保持的数据。如果可以使用易失性存储器时可以选用SRAM。使用闪存存储器的系统通常也会同时使用SRAM。

  一个很不适于闪存的应用场合是在微处理器的应用程序代码的直接执行。如果这些代码的可写部分被部署在闪存中,这些软件根本不会工作,因为闪存不使用专用的写入命令便不能够写入。将应用程序代码储存在闪存中的系统通常会在执行之前先将这些应用程序复制到SRAM中。

  闪存的种类

  闪存设备有多种,常用的种类如下:

  CFI闪存 – 这是常用的闪存存储器种类。它使用并行接口。CFI代表常见闪存接口,这是所有CFI闪存设备都固有的一种标准。SOPC Builder和Nios II processor都有对CFI闪存的内置支持。

  串行闪存 – 这种闪存使用串行接口以节省Pin脚和板上空间。由于很多串行闪存设备都有自己专用的接口协议,是先通读串行闪存设备的数据表然后进行选择。Altera ECOS配置设备便是一种串行闪存。

  NAND闪存 – NAND闪存是近才兴起的一种新型的闪存存储器。NAND闪存可以达到很高的数据容量,单个设备可高达数GB。相对于CFI闪存,NAND闪存的接口稍有变复杂。它需要一个专用的控制器或是智能的低级驱动软件。你可以在Altera FPGA中使用NAND闪存,但是Altera不会提供任何内置的支持。



  

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