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2008年8月27日 星期三

NAND Flash SLC、MLC技術解析

許多人對Flash Memory的SLC和MLC區分不清。就拿目前熱銷的MP3隨身聽來説,是買SLC還是MLC Flash Memory Chip的呢?在這裏先告訴大家,如果你對容量要求不高,但是對機器質量、數據的安全性、機器壽命等方面要求較高,那麽SLC Flash Memory Chip的首選。但是大容量的SLC晶片成本要比MLC晶片高很多,所以目前2G以上的大容量,低價格的MP3多是採用MLC晶片。大容量、低價格的MLC晶片自然是受大家的青睞,但是其固有的缺點,也不得不讓我們考慮一番。

什麽是SLC?
SLC英文全稱(Single Level Cell——SLC)即單層式儲存 。主要由三星(samsung)、海力士(Hynix)、美光(Micron)、東芝(toshiba)等使用。

SLC技術特點是在浮置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄,在寫入數據時通過對浮置閘極的電荷加電壓,然後透過源極,即可將所儲存的電荷消除,通過這様的方式,便可儲存1個信息單元,這種技術能提供快速的程序編程與讀取,不過此技術受限于Silicon efficiency的問題,必須要由較先進的流程强化技術(Process enhancements),才能向上提升SLC制程技術。

什麽是MLC?
MLC英文全稱(Multi Level Cell——MLC)即多層式儲存。主要由東芝、Renesas、三星使用。
英特爾(Intel)在1997年9月最先開發成功MLC,其作用是將兩個單位的信息存入一個Floating Gate(Flash Memory存儲單元中存放電荷的部分),然後利用不同電位(Level)的電荷,通過内存儲存的電壓控制精准讀寫。MLC通過使用大量的電壓等級,每一個單元儲存兩位數據,數據密度比較大。SLC架構是0和1兩個值,而MLC架構可以一次儲存4個以上的值,因此,MLC架構可以有比較好的儲存密度。

SLC比較MLC的優勢:
目前市場主要以SLC和MLC儲存為主,我們多了解下SLC和MLC儲存。SLC架構是0和1兩個值,而MLC架構可以一次儲存4個以上的值,因此MLC架構的儲存密度較高,並且可以利用老舊的生産程備來提高産品的容量,無須額外投資生産設備,擁有成本與良率的優勢。
與SLC相比較,MLC生産成本較低,容量大。如果經過改進,MLC的讀寫性能應該還可以進一步提升。

SLC比較MLC的缺點:
MLC架構有許多缺點,首先是使用夀命較短,SLC架構可以存取10萬次,而MLC架構只能承受约1萬次的存取。
其次就是存取速度慢,在目前技術條件下,MLC晶片理論速度只能達到2MB左右。SLC架構比MLC架構要快速三倍以上。
再者,MLC能耗比SLC高,在相同使用條件下比SLC要多15%左右的電流消耗。
雖然與SLC相比,MLC缺點很多,但在單顆晶片容量方面,目前MLC還是占了絶對的優勢。由于MLC架構和成本都具有絶對優勢,能滿足未來2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市場需求。 

SLC與MLC的識別:
一、看傳輸速度
比如有兩款採用Rockchip晶片的産品,測試時寫入速度有2、3倍優勢的應該是SLC,而速度上稍慢的則是MLC。即使同様採用了USB2.0高速接口的MP3,也不能改變MLC寫入慢的缺點。
二、看FLASH型號
一般來説,以K9G或K9L為開頭型號的三星Flash Memory則是MLC,以HYUU或HYUV為開頭型號的現代Flash Memory應是MLC。具體晶片編號以三星和現代為例:三星MLC晶片編號為:K9G****** K9L*****。現代MLC晶片編號為:HYUU**** HYUV***

簡單總結:
如果説MLC是一種新興的Flash Memory技術,那麽它的“新”就表現在:成本低!
雖然MLC的各項指標都落後於SLC Flash Memory。但是MLC在架構上取勝SLC,MLC肯定是今後的發展方向,而對于MLC傳輸速度和讀寫次數的問題已經有了相當多的解决方法,例如採用三星主控晶片,wear leveling技術,4bit ECC校驗技術,都可以在採用MLC晶片的時候同様獲得很好的使用效果,其性能和使用SLC晶片的没有什麽差別,而會節省相當多的成本.

項目

Samsung(SLC

Toshiba(MLC

使用壽命

存取壽命長

可存取1萬次

寫入速度

9MB/s 以上

1.5MB/s 以上

工作電壓

3.3V/1.8V

3.3V

封裝技術

可配合其他技術 設計一體成型

塑膠組裝



資料來源:
http://aax1985.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/24831
http://blog.yam.com/registry/article/15636037
http://av.beareyes.com.cn/2/lib/200702/07/20070207400.htm
http://210.71.214.3/UserFiles/File/940913-indus.pdf

2008年8月12日 星期二

儲存裝置

儘管記憶體種類繁多,但大致上以RAM與ROM做為區隔。RAM的全名為Random Access Memory,稱作『隨機存取記憶體』,顧名思義,其特性在於內部資料可任意讀寫,現階段主流的DDR SDRAM、DDR2 SDRAM等都是屬於此類,用來存放由硬碟載入的程式、資料,以供CPU運算處理。
至 於ROM則是Read Only Memory的縮寫,也就是『唯讀記憶體』。ROM的特色在於資料一經寫入即無法修改,除非透過專屬的方式(如:EPROM以紫外線照射)才能達成,因此 適合存放重要且不能被刪除的資料,早期常出現在主機板/介面卡的BIOS上,現今應用已大幅縮減。ROM (Read Only Memory)唯讀記憶體:關掉電源後,儲存在內的資料也不會流失

ROM根據製造及寫入資料方法的不同可分為:Factory Mask ROM(光罩式唯讀記憶體)、PROM/OTP(Programmable ROM,可程式唯讀記憶體)、EPROM(Erasable PROM,可擦拭唯讀記憶體)、EEPROM(Electrical Erase PROM,電氣擦拭唯讀記憶體)、Flash Memory(快閃記憶體)。

快閃 記憶體(Flash Memory或Flash ROM:是目前最新的ROM形式記憶體之一,其內部材料已和最早的ROM有極大差異。相信大家還記得,所謂的ROM就是指唯讀記憶體,是只能讀取資料而不 能再進行寫入的記憶裝置,但Flash Memory和ROM不同的是它可以寫入,但又不會輕易地讓資料從記憶體中流失。

NAND型態快閃記憶體

NAND型態快閃記憶體(Flash Memory)是由東芝(Toshiba)所發展出來的快閃記憶體架構,讀寫速度較其他型態之快閃記憶體較慢,但它因具有較小記憶單元(Memory Cell)面積,所以在相同的記憶體密度下,成本會較NOR型態之快閃記憶體來得低,因此它也適用於更高容量的產品開發及大量儲存裝置上,可以用來取代磁碟機在可攜式產品上的地位,甚至作為消費性電子產品的資料儲存機制。

NAND 記憶體的基本組織可從「分頁(page)」這個最小的資料單元談起。一個分頁是可寫入的最小單元,可儲存512位元組或2K位元組的資料。第二大的單元為 「區塊(Block)」;一個區塊是NAND最小的刪除單元,含有32或64個分頁。更進一步的單元為「區域(Zone)」;區域是Smart Media規格所制定的邏輯結構,每個區域含有1024個區塊。因此,一個128M位元組的NAND包含:

8個區域 * 每個區域含有1024個區塊 * 每個區塊32個分頁 * 每個分頁512個位元組=128M位元

NAND快閃記憶體僅能在分頁下進行寫入動作,可是以區塊為單位作刪除作業,而這種限制對資料管理產生設計上的挑戰。

以下範例將介紹在讀寫過程中NAND快閃資料的管理。假設首次資料傳輸的寫入指令將512位元組的資料寫入區塊1中的LBA 0(邏輯區塊位址),為完成這項步驟,快閃控制晶片必須先完全刪除記憶體區塊(16K位元組),然後才能寫入512位元組。這個限制在寫入未使用的區塊時不會產生任何問題,但在寫入整個區塊時就會衍生出完全不同的問題。

例如,假設第二次寫入需要將一份512位元組資料寫至LBA 1,也就是位於區塊1旁的下一個LBA。由於整個區塊必須先刪除後才能寫入資料,因此之前寫入至LBA 0(在首次寫入過程)的資料必須在刪除前先儲存在某個位址。Smart Media針對這個問題提出的解決方案是在新資料傳來時,就立即搬移舊資料,流程如圖4所示。

控制晶片在寫入新資料時,會從舊區塊(在這個範例中就是區塊1)將資料複製至鄰近的區塊。當複製完成時,舊區塊就會被消除,並能儲存新資料。

下一個複雜流程就是追蹤所有資料的去向。由於控制晶片在複製時需從區塊0中LBA0移動資料,因此需以一個名為邏輯與實體對映表(logical to physical table)的表格追蹤實體快閃記憶體的位址以及相對應的LBA。當LBA項目被使用至少一次後,總是會被指定至快閃記憶體中的某處。當快閃記憶體被使用一段時間後,就沒有儲存單元會標示為「未指定」。

NOR型態的快閃記憶體

NOR型態的快閃記憶體(Flash Memory)是快閃記憶體家族的三大主流之一。NOR型態的Flash Memory是由英特爾(Intel)提倡的架構,讀取速度較快,而且可在單位區塊(Block)上進行指令程式的讀取與寫入,其特性為高電壓、長時間與大面積的消除動作。此類型的產品,大都應用在程式指令的儲存與讀取/寫入以及PC Card記憶卡。可執行

約在1998年左右,Intel又發表了多位準(Multi Level Cell)技術的Flash Memory,我們稱為StrataFlash,這類記憶容量大幅提昇,更可做資料儲存,擴大了NOR型態技術的市場價值及應用領域。

NOR的特點是芯片內執行(XIP, eXecute In Place),這樣應用程序可以直接在flash閃存內運行,不必再把代碼讀到系統RAM中。

EENOR型態快閃記憶體

EENOR型態的快閃記憶體(Flash Memory)乃針對NOR型態之快閃記憶體加以改良,使其在相同記憶單元(Memory Cell)面積下,能夠在更小的單位區塊上進行讀取/寫入的動作,不但可提昇整體系統的運作速度,更可以滿足低電壓、低功率的運作要求。可執行

RAM(隨機存取記憶體)

可以存入/讀取資料的記憶體,存在RAM中的資料會因電源關閉而消失,有人將其稱之為揮發性記憶體,用來暫存執行中的程式及資料,當CPU要執行程式或資料時,必需先將其載入RAM中,才能執行處理。

DRAM(動能記憶體)

此類記憶體需要週期性(2-4ms)充電(Refresh),才能免於資料流失。由於必需反覆的充電因此存取速度較SRAM慢,價格較低,一般稱個人電腦的記憶體大小(256MB),指的就是DRAM的容量,DRAM依其製造技術細分為SDRAMVCM SDRAMDRDRAMDDR SDRAM等四種,其中DDR SDRAM為目前DRAM的主流。

SRAM(靜態記憶體)

此類記憶體不需要週期性充電,存取速度較DRAM快,價格較高,通常應用於快取記憶體(Cache Memory),如主機板上的快取記憶體(L2 Cache)即屬於SRAM

RAM的記憶體模組可分為下列三種

SIMM單面針腳記憶體模組

接腳數為72-pin,一次可傳輸的資料寛度為32bits

DIMM雙面針腳記憶體模組

接腳數為168-pin,一次可傳輸的資料寛度為64bits

RIMM記憶體匯流排針腳記憶體模組

接腳數為184-pin,一次可傳輸的資料寛度為16bits

ROM(唯讀記憶體)

只能讀取而不能隨時寫入資料的記憶體,存在ROM中的資料不會因電源關閉而消失,有人將其稱之為非揮發性記憶體。

用來存放開機時必需使用的資料或程式,如開機時必需使用的啟動程式BIOS,資料或程式以燒錄的方式存放在ROM中,執行時無需另行載入,而可直接從ROM中取用。

ROM的種類

Mask ROM

資料在出廠時就已寫入,使用者無法寫入資料,只能讀取。

PROM

資料只能寫入一次,出廠時尚未寫入,所以使用者可自行燒錄一次。

EPROM

資料可重覆寫入及抹除(紫外線照射)

EEPROM

資料可重覆寫入及抹除(電流訊號)

Flash ROM

又稱Flash Memory(快閃記憶體),具有ROMRAM的優點,資料可重複讀寫,電源消失資料仍會留存。可應用在數位相機的記憶卡隨身碟、主機的BIOS等。


資料來源:
http://linday.blogspot.com/2007/03/blog-post.html

2008年8月8日 星期五

USB and IEEE1394傳輸速度

USB 1.1

低速10~100Kbps

中速 0.1~12Mbps

12Mb/sec(1.5MB/sec)

USB 2.0

高速 12~480Mbps

480Mb/sec(60MB/sec)

IEEE 1394a

100~400Mbps

400Mb/sec(50MB/sec)

IEEE 1394b

3.2Gbps

3.2Gb/sec(410MB/sec)


可以再參考這篇文章:USB

規格

USB 1.X/2.0

USB 1.X/2.0

USB 2.0

傳輸模式

低速模式

全速模式

高速模式

傳輸速度

1.5mbps

12mbps

480mbps

Frame長度

1ms

1ms

125us

最大資料包

64 byts

1023byts

3072 byts

主要應用

鍵盤、滑鼠、搖桿

揚聲器、麥克風、數據機

動態影響、儲存裝置、掃描器、數位相機、PDA


 

USB 2.0

IEEE 1394

傳輸速度

1.5Mbps/12Mbps/480Mbps

100 Mbps /200 Mbps /400 Mbps

 

需要USB控制器控制數據傳輸

點對點傳輸

最大傳輸距離

5公尺

4.5公尺

支援外部設備

最多可支援127

最多可支援63

內部電源

500 ma/5V(最大)

1.25a/12V(最大)

Serial ATA 傳輸速度

Serial ATA – 工作電壓3.3V,腳數7

種類

匯流排速度

傳輸速度

SATA 1.0

1.5Gb/sec

150MB/sec

SATA 2.0

3Gb/sec

300MB/sec

SATA 3.0

6Gb/sec

600MB/sec

ATA傳輸速度

ATA傳輸速度-工作電壓5V,腳數40

ATA-33

33MB/sec

ATA-66

66MB/sec

ATA-100

100MB/sec

ATA-133

133MB/sec

PCI規格的傳輸速度

各種PCI規格的傳輸速度

種類

位元

時脈

傳輸速度

PCI 2.3

32bit

33MHz

133MB/sec

PCI 2.3

32bit

66MHz

266MB/sec

PCI 64

64bit

33MHz

266MB/sec

PCI 64

64bit

66MHz

533MB/sec

PCI-X 1.0

64bit

66MHz

533MB/sec

PCI-X 1.0

64bit

100MHz

800MB/sec

PCI-X 1.0

64bit

133MHz

1066MB/sec

PCI-X 2.0(DDR)

64bit

133MHz

2132MB/sec

PCI-X 2.0(QDR)

64bit

133MHz

4264MB/sec

PCI-Express

1 Lines 8 bit

2.5GHz

512MB/sec

PCI-Express

2 Lines 8 bit

2.5GHz

1GB/sec

PCI-Express

4 Lines 8 bit

2.5GHz

2GB/sec

PCI-Express

8 Lines 8 bit

2.5GHz

4GB/sec

PCI-Express

16 Lines 8 bit

2.5GHz

8GB/sec

一個小故事讓我們明白資金流通的意義

“又是炎熱小鎮慵懶的一天。太陽高掛,街道無人,每個人都債台高築,靠信用度日。這時,從外地來了一位有錢的旅客,他進了一家旅館,拿出一張1000 元鈔票放在櫃檯,說想先看看房間,挑一間合適的過夜,就在此人上樓的時候---- 店主抓了這張1000 元鈔,跑到隔壁屠戶那裡支付了他欠的肉錢...