可管理NAND：適用于移動(dòng)設備的嵌入式大容量存儲革
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隨著(zhù)工藝技術(shù)的進(jìn)步，存儲器密度大約每12至18個(gè)月即提高一倍。對于NAND閃存而言，這意味著(zhù)對多層單元(MLC)技術(shù)的重視程度日益提高。傳統的單層單元(SLC)NAND閃存每個(gè)存儲單位能夠存儲一個(gè)數據位。MLC技術(shù)能夠實(shí)現在單個(gè)存儲單元中存放多個(gè)數據位，數據的存儲容量達到相同大小NAND閃存設備的兩倍。MLCNAND進(jìn)一步加快了NAND閃存的每字節成本，并為新的應用提供了發(fā)展空間。市場(chǎng)趨勢顯示MLC閃存的出貨量在2007年初超過(guò)了SLC閃存。
MLCNAND的采用，NAND產(chǎn)品周期的縮短讓系統設計人員的工作越來(lái)越復雜。傳統的SLCNAND閃存，每512字節只需要一位錯誤校驗碼，大多數新型嵌入式處理器都可以直接為其提供支持。而現在的MLC閃存設備卻不同，需要每512字節扇區4位校驗碼,將來(lái)的MLCNAND對ECC的要求將超過(guò)每512字節扇區8位校驗。高級ECC算法的實(shí)現和硬件加速電路對嵌入式處理器和主機系統在設計方面構成了很大的挑戰。
系統設計人員還必須能夠應對NAND閃存的快速更新?lián)Q代，以及不同供應商之間產(chǎn)品功能差別帶來(lái)的挑戰。系統設計人員和處理器制造商為跟上NAND閃存制造商的步伐必須在硬件和軟件開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行更多資源投入。更為重要的是，額外的開(kāi)發(fā)工作可能會(huì )對上市時(shí)間產(chǎn)生較大影響。
Micron可管理NAND
正確的解決辦法是：采用Micron的創(chuàng )新式可管理NAND產(chǎn)品?？晒芾鞱AND閃存將Micron的高質(zhì)量低成本NAND閃爍存儲器與半高型高速MultiMediaCard.(MMC)控制器結合在一起，并采用了符合JEDEC標準的BGA封裝和高級10信號接口。
MMC是一種特征突出的高性能接口，無(wú)線(xiàn)消費電子應用中的幾乎所有嵌入式處理器均支持該接口。如果使用8位數據總線(xiàn)和標準BGA，可管理NAND支持52MB/秒（峰值）的接口速率。因為處理器的接口沒(méi)有變化，所以BGA中的NAND底層技術(shù)可以在不影響應用的情況下更改。這種方法能夠延長(cháng)更高密度解決方案的使用壽命，從而能夠通過(guò)一種系統主板設計支持多種元件密度。
可管理NAND的另一個(gè)主要優(yōu)勢是消除了對主機處理器上特定供應商閃存固件及驅動(dòng)程序的依賴(lài)（這種依賴(lài)性使得主機處理器需要協(xié)調程序/擦除/讀取功能并管理壞塊和壞位）從而將標準的NAND成為簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)設備。主機處理器不必考慮諸如NAND塊大小、頁(yè)面大小、新增功能、進(jìn)程產(chǎn)生、MLC與SLC、平均讀寫(xiě)算法以及ECC要求等不必要的NAND功能細節。只要具有工業(yè)標準的通用MMC設備驅動(dòng)程序即可讓處理器與Micron可管理NAND以及其它供應商生產(chǎn)的符合相同標準的產(chǎn)品實(shí)現無(wú)縫配合。
可管理NAND設備概念已被提議作為一種行業(yè)標準被大家接受。The
MultiMediaCardAssociation和JEDEC于2006年12月聯(lián)合宣布將eMMC.作為此類(lèi)別閃爍存儲設備的名稱(chēng)和商標。
圖1：NAND閃存配置可管理NAND功能
可管理NAND是一種具有MMC接口的多合一存儲器和控制器設備。它符合MMC系統規范版本4.2，并且與MMCplus.、MMCmobile.、MMCmicro.以及過(guò)去的MMC完
全兼容。
主要功能：
..可同時(shí)支持MMC和SPI模式操作
..主機可選擇x1、x4和x8I/O
..52MHz時(shí)鐘速度（最高）
..416Mb/s(52MB/s)數據速率（最高）
..3.3V和1.8V工作電壓
..密碼保護
..永久和臨時(shí)寫(xiě)保護
..內部ECC、平均讀寫(xiě)算法和數據塊管理。
可管理NAND的JEDEC標準BGA封裝具有集成諸如DRAM等其它存儲器組件的潛在能力，可以幫助系統設計人員實(shí)現高度集成的系統存儲解決方案。
表1：可管理NAND屬性
圖2：可管理NAND封裝細節
注釋?zhuān)撼叽鐔挝粸楹撩住?
系統實(shí)現方式
如果主機處理器可以與標準NAND閃存直接接口，則可實(shí)現最低的物料清單(BOM)成本。除非處理器具有用于NAND所需的內置支持，否則NAND閃存的操作復雜性可能會(huì )令系統設計人員頭痛。
可通過(guò)軟件實(shí)現相對簡(jiǎn)單的SLCNAND閃存ECC算法，但是更高性能的應用需要硬件支持。將來(lái)的MLC設備將需要更復雜的ECC和數據塊管理功能，并且會(huì )不斷地將需求附加到處理器支持硬件上。
在選擇NAND解決方案時(shí)，系統設計人員應考慮開(kāi)發(fā)資源以及系統性能與應用需求之間是否匹配。開(kāi)發(fā)團隊是否具有軟件開(kāi)發(fā)資源，并且具有NAND存儲器數據塊管理軟件代碼？選擇用于項目的嵌入式處理器是否具有適用于NAND設備的ECC功能？如果具有，ECC是否支持MLCNAND閃存所需的更大位校驗要求，以及是否具有應用所需的足夠性能。
圖3：NAND存儲器選擇樹(shù)形圖
另一個(gè)要考慮的問(wèn)題是不同供應商原始提供的NAND設備之間的兼容性，以及如何將系統設計擴展到后幾代NAND閃存。
在許多情況下，開(kāi)發(fā)資源的缺乏、處理器的限制，以及對性能的要求使得可管理NAND成為適用于項目要求的最理想的解決方案，它同時(shí)還具有成本最低，上市時(shí)間最短的特點(diǎn)。
可管理NAND消除了SLC/MLC和不同頁(yè)面尺寸等NAND閃存依賴(lài)性。其中包括了
一個(gè)標準數據塊級接口以及一個(gè)錯誤管理和平均讀寫(xiě)控制器，從而讓處理器不必處理這些任務(wù)。根據處理器提供的NAND閃存的不同，這一特性能夠節省寶貴的處理時(shí)間和代碼存儲空間。該功能即可消除對更高性能處理器或額外硬件/軟件設計資源的依賴(lài)。
可管理NAND可以連接到無(wú)線(xiàn)和消費電器設備中使用的眾多嵌入式處理器上的
SD/MMC端口。除電源外，這一簡(jiǎn)單的接口還具有3、6或10個(gè)信號I/O，對應于時(shí)鐘總線(xiàn)、命令總線(xiàn)以及x1、x4或x8數據總線(xiàn)。
可管理NAND控制器被優(yōu)化為能夠利用程序緩存和讀取緩存等特定NAND閃存性能
特征。這些特性能夠在原始NAND實(shí)現中提供明顯的性能提升。還可以直接從NAND啟動(dòng)系統。
圖4：系統結構示意圖
總結
對于需要大容量數據存儲的移動(dòng)消費電子設備而言，NAND閃存從技術(shù)角度而言是您最合適的選擇。NAND閃存已經(jīng)從傳統的SLC發(fā)展到MLCNAND，MLC需要更高級別 的ECC。設計人員面臨的挑戰是一方面要符合今后MLCNAND閃存設備日益提高的 ECC要求，另一方面仍要支持所有NAND設備所需的數據塊管理和平均讀寫(xiě)例程。
Micron的可管理NAND讓系統設計過(guò)程中NAND閃存實(shí)現方式的復雜程度有所降
低。它將內部控制器和NAND閃存部件結合在JEDEC標準BGA封裝中。它具有一
個(gè)可以被大多數移動(dòng)和消費電子設備中多種處理器支持的MMC接口。
如果嵌入式主機處理器能夠與NAND閃存直接實(shí)現接口，則系統設計人員可以獲得很低的BOM成本。但是，如果資源有限，并且處理器無(wú)法直接與NAND閃存實(shí)現接口，則可管理NAND能夠提供更吸引人的解決方案。
Micron的可管理NAND能夠以便于使用的BGA封裝方式提供所有必需的NAND閃
存管理功能，節省了大量以前需要進(jìn)行硬件和軟件開(kāi)發(fā)的資源。除了提供所有主要功能外，可管理NAND還可以通過(guò)分擔處理器承擔的多項底層任務(wù)負荷，提供更高的性能。 linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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