NAND FLASH扇區管理

首先需要了解NAND FLASH的結構。如圖：

以鎂光MT29F4G08BxB Nand Flash為例，這款Flash(如上圖)以4個(gè)扇區(sector)組成1個(gè)頁(yè)(page)，64個(gè)頁(yè)(page)組成1個(gè)塊(block)，4096個(gè)塊(block)構成整個(gè)Flash存儲器;由于每個(gè)扇區的容量是512 字節(bytes)，整個(gè)Flash容量為4224M Bit(相當于528M字節)，去掉備用區域用于存放ECC數據校驗16M(虛線(xiàn)部分)，就是這個(gè)片子的容量512M字節。其他型號的Flash也是同樣由扇區組成頁(yè)、由頁(yè)組成塊、塊組成整個(gè)存儲設備，只是扇區、頁(yè)、塊的數量多少有區別而已。

在Flash的生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于生產(chǎn)工藝的缺陷，很容易在Flash中產(chǎn)生不能使用的壞區域，如果在U盤(pán)中要使用這樣的Flash，就必須使用所謂的“量產(chǎn)工具”;U盤(pán)量產(chǎn)工具其實(shí)就是一種集壞區域掃描和Flash管理系統裝載于一身的工具。常規U盤(pán)主控的掃描是以塊為單位，掃描即往每一個(gè)塊里寫(xiě)入數據，然后將讀出的數據與寫(xiě)入的數據比較，如果數據有誤則把該塊標為“壞塊”。掃描完成后就是將Flash管理系統裝載到Flash里面，Flash管理系統就會(huì )利用掃描產(chǎn)生的壞塊表對整個(gè)Flash進(jìn)行讀寫(xiě)管理，這樣就完成了整個(gè)量產(chǎn)動(dòng)作，U盤(pán)也就可以正常使用了。所以U盤(pán)顯示的容量與實(shí)際所用的Flash容量差異來(lái)源于不能存儲信息的壞塊和Flash管理系統的占用塊。壞塊越多，做出的U盤(pán)容量越低;而Flash管理系統占用的塊是沒(méi)有辦法避免，就像我們的電腦安裝操作系統要占用硬盤(pán)空間一樣。

當然這里還涉及到一個(gè)ECC糾錯能力的問(wèn)題，假設對這個(gè)Flash進(jìn)行掃描的定義的ECC糾錯能力為1bit，只有數據出現超過(guò)1bit錯誤的塊才會(huì )被標記為壞塊。這個(gè)時(shí)候需要區分塊糾錯和扇區糾錯的差別，假設任何一個(gè)塊里有任何一個(gè)扇區(512bytes)存在超出1bit的錯誤，常規主控在掃描的時(shí)候就會(huì )判斷整個(gè)塊為壞區域，這樣將損失整個(gè)塊128Kbytes的容量;但是當使用扇區糾錯的主控時(shí)，同樣1bit ECC糾錯，他會(huì )直接去判斷這個(gè)塊里哪些是超出1bit錯誤的扇區，從而將其剔除，損失的只是每個(gè)真正有錯誤扇區的512bytes容量，從而保留了其余沒(méi)有錯誤的扇區，這樣Flash的利用率可以得到極大的提高。