當(dāng)今無(wú)線電話。PDA等移動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員，面對(duì)各種不同的使用要求，對(duì)如何選擇合適的微處理器，存儲(chǔ)器子系統(tǒng)，以及I/O器件，感到十分困惑。需要綜合考慮進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)限，成本，開發(fā)的工作量，尺寸，功耗，重量，性能等等一大堆限制和要求，結(jié)合各種各樣器件的特長(zhǎng)，進(jìn)行優(yōu)化搭配。由于各個(gè)項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)不同，項(xiàng)目的解決方案也不可能相同。
　　一切運(yùn)行算法的電子系統(tǒng)基本上都可以看作是一臺(tái)有限狀態(tài)機(jī)。處理器可以看作是下一狀態(tài)的解碼器，存儲(chǔ)器可以看作是記錄該狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)的寄存器。機(jī)器一通電，系統(tǒng)必須從非易失性存儲(chǔ)器取得數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化；還需要得到向下一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的全部程序編碼?？扉W存儲(chǔ)器作為移動(dòng)通信設(shè)備存儲(chǔ)程序編碼的存儲(chǔ)器，作用非同小可。
系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

　　目前快閃存儲(chǔ)器的種類繁多，足夠系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員選擇。應(yīng)該根據(jù)所選定的通信系統(tǒng)，選擇例行的快閃存儲(chǔ)器。目前移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)造大體上分為三類：即PC模式，小型微處理器模式，和中型微處理器模式。
　　典型的PC模式中，處理器依靠存儲(chǔ)在閃存中的BIOS進(jìn)行啟動(dòng)。接著BIOS被復(fù)制到DRAM中去，以便加快執(zhí)行的速度。隨后操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件也先后被復(fù)制到DRAM中去，以便執(zhí)行。PC模式的特點(diǎn)有三條。，啟動(dòng)速度慢；并且隨著操作系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，啟動(dòng)的速度也更慢。對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品這樣慢的啟動(dòng)過(guò)程，用戶是無(wú)論如何也不能接受的，必須加以改進(jìn)。第二，執(zhí)行速度快。由于操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件都復(fù)制到DRAM，由RAM來(lái)執(zhí)行可以達(dá)到快的速度。當(dāng)然這要求DRAM具有相當(dāng)?shù)拇笕萘?。此外，斷電時(shí)需要先將機(jī)器的狀態(tài)保存到非易失性存儲(chǔ)器中去，因此該過(guò)程速度較慢。第三，功耗比較大。PC模式主要考慮的是達(dá)到的性能，沒(méi)有考慮降低功耗。
　　PC模式使用的閃存比較少，非易失性存儲(chǔ)主要依靠硬盤。盡管這種模式的性能，但是由于功耗大，重量重，啟動(dòng)慢，很難將它推廣到比較小的電子產(chǎn)品方面去；特點(diǎn)是推廣應(yīng)用到移動(dòng)的，由電池供電的電子產(chǎn)品中去。
小型微處理器模式
　　在小型嵌入式微處理器系統(tǒng)中，一般都是直接從非易失性存儲(chǔ)器中取得程序編碼來(lái)執(zhí)行。如果有外部RAM存在，那么它一定是SRAM，因?yàn)椋璧腞AM容量不大，不需要將編碼映射到RAM中去，因此系統(tǒng)中也沒(méi)有內(nèi)置DRAM控制器。此外，SRAM的待機(jī)功率比較小，這一點(diǎn)對(duì)于依靠電池供電的系統(tǒng)非常重要。另外，作為非易失性存儲(chǔ)器，閃存已經(jīng)取代了EPROM。裝置有小型微處理器的系統(tǒng)，通常都是直接從閃存中讀取啟動(dòng)編碼/OS/應(yīng)用程序，并執(zhí)行的，因此閃存內(nèi)需要有隨機(jī)存取的接口，所以只有NOR型的閃存才能用。小型微處理器系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是速度慢。并且由于目前閃存的速度還比SRAM慢得多，從閃存讀取程序執(zhí)行，還不能達(dá)到與SRAM相同的性能。許多消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如無(wú)線電話和有線電視機(jī)頂盒都是采用小型微處理器模式。這些機(jī)器對(duì)速度的要求不太高，所以雖然NOR型認(rèn)存讀取速度比DRAM慢得多，但不是限制當(dāng)前系統(tǒng)性能的因素。
表1 NOR和NAND閃存比較

中型微處理器模式
　　采用此種模式的系統(tǒng)為了追求良好性能，需要相當(dāng)大容量的DRAM，用來(lái)存儲(chǔ)互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器程序和Windows CE操作系統(tǒng)。同時(shí)采用快閃存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)OS，應(yīng)用軟件，和數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)從一個(gè)較小容量的NOR型閃存中取得引導(dǎo)程序。操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件是從大容量閃存復(fù)制到系統(tǒng)內(nèi)存DRAM中，供執(zhí)行時(shí)取用。數(shù)據(jù)則儲(chǔ)存在大容量閃存中待用。
快閃存儲(chǔ)器的類型
　　按照存儲(chǔ)單元的基本結(jié)構(gòu)，閃存可以分為NOR型和NAND型兩類。組成它們的晶體管結(jié)構(gòu)是相同的，和普通MOS晶體管相比，多了一個(gè)稱為浮柵的，由多晶硅作成的控制極，周圍由二氧化硅絕緣。兩種類型快閃存儲(chǔ)單元的區(qū)別只是連接方法不同。
　　簡(jiǎn)化了的NOR單元如圖1所示，它和邏輯電路中的NOR門電路類似，存儲(chǔ)單元的晶體管都并接到一個(gè)位線。任何一個(gè)晶體管導(dǎo)通，存儲(chǔ)單元的位線都變?yōu)?。NAND存儲(chǔ)單元如圖2所示，單元中的晶體管都串接到一個(gè)位線。和NAND門電路相同，只有當(dāng)單元中所有的晶體管都導(dǎo)通，位線才為0。
　　兩類閃存各有所長(zhǎng)。NOR型隨機(jī)讀取的速度比較快，擦除和寫入速度 比較慢。因此適合用于程序的讀取。一般NOR閃存的接口和EPROM相同，都有單獨(dú)的地址，數(shù)據(jù)和控制線，便于直接讀取；可以和微處理器連接，直接執(zhí)行程序編碼。
　　而NAND結(jié)構(gòu)的閃存，相對(duì)來(lái)說(shuō)讀取速度較慢，而擦除和寫入速度則比較快。因此NAND閃存往往用來(lái)傳送整“頁(yè)”的數(shù)據(jù)，即將存儲(chǔ)陣列中的數(shù)據(jù)直接傳至微處理器內(nèi)部的容量達(dá)528字節(jié)的寄存器。閃存直接和8位數(shù)據(jù)總線連接，傳一個(gè)字節(jié)。這樣如果讀出一個(gè)扇面，總的讀取時(shí)間和NOR閃存相差不多。NAND閃存的集成比較高，主要設(shè)計(jì)用作固態(tài)文件存儲(chǔ)，沒(méi)有專門的地址線和數(shù)據(jù)線，只有控制線和8位I/O端口。和硬盤驅(qū)動(dòng)器的IDE接口相似，當(dāng)NAND閃存更新?lián)Q代成倍增加容量時(shí)，對(duì)外物理連接可以保持不變。由于集成度高，寫入和擦除速度快，NAND閃存適合用作大容量存儲(chǔ)器。
未來(lái)的結(jié)構(gòu)
　　近年來(lái)閃存的結(jié)構(gòu)雖然變化不大，但是閃存的制造技術(shù)卻一直在不斷改進(jìn)。主要表現(xiàn)在特征尺寸不斷縮小。目前主要廠家采用的工藝，特征尺寸是0.3微米。這個(gè)趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)。結(jié)果導(dǎo)致每片的存儲(chǔ)容量增加，平均每位的價(jià)格不斷下降。隨著尺寸的縮小，為了保持晶體管內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不至于過(guò)大，工作電壓也在不斷降低。但是這并不一定在存儲(chǔ)器外部表現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)樵谄瑑?nèi)安裝了電壓變換器，外加的電壓和內(nèi)部單元的工作電壓并不完全一致。電源電壓的降低可以節(jié)約功耗，對(duì)于移動(dòng)電子產(chǎn)品是有利的。
　　閃存發(fā)展的一個(gè)重要方面是MLC（multilevelcell）多電平單元的出現(xiàn)。絕大多數(shù)存儲(chǔ)器睢 位信息至少需要一個(gè)晶體管。在晶體管中兩種狀態(tài)（1或0）的區(qū)分依靠電位，一個(gè)閾電壓區(qū)分了兩個(gè)狀態(tài)。而閃存區(qū)分狀態(tài)是依靠浮柵上的電荷數(shù)量。如果能夠區(qū)分四種電荷量，每只晶體管就可以用四個(gè)狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)兩位信息。如果能夠區(qū)分八種電荷量，也就是可以區(qū)分入種狀態(tài)，那么每只晶體管就可以存儲(chǔ)3位信息。這樣，閃存的集成度就可以成倍增加，成本也可以成倍降低。但是由于片內(nèi)除了存儲(chǔ)單元以外還有許多輔助線路，效益并不是完全線性關(guān)系。此外，MLC的寫入時(shí)間也增加了3到4倍。寫入的數(shù)據(jù)能夠保存的時(shí)間也有所降低。這是MLC的缺點(diǎn)。
其它特殊器件與特殊要求

　　隨著閃存技術(shù)的日趨成熟，針對(duì)某些特殊應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)一些特殊用途的器件對(duì)于閃存來(lái)說(shuō)也熱在必行。NAND閃存主要是提高集成度，增大容量，降低成本，向固態(tài)大容量存儲(chǔ)器發(fā)展。一些特殊用途的NOR閃存業(yè)已出現(xiàn)。
　　RWW（read-while-write）NOR閃存，或稱邊讀邊寫存儲(chǔ)器，是為手機(jī)儲(chǔ)存電話號(hào)碼，姓名等數(shù)據(jù)而開發(fā)的?？梢詾槭謾C(jī)減少一個(gè)EEPROM芯片。RWW NOR閃存實(shí)際上是在一個(gè)芯片上安置兩個(gè)或更多存儲(chǔ)陣列（或者在同一封裝內(nèi)安放兩個(gè)芯片），一個(gè)用于讀取，另一個(gè)用于寫入。
　　NOR認(rèn)存的優(yōu)瞇是讀取速度快，但它仍然需要繼續(xù)提高。隨著制造工藝的改進(jìn)，特征尺寸的減小有助于速度的提高，然而電壓的降低卻影響了速度。此外，近來(lái)SRAM和DRAM都在發(fā)展同步器件，以提高速度；閃存也在步它們的后塵開發(fā)同步NOR閃存。
　　對(duì)于采用PC模式或中型微處理器模式的系統(tǒng)，需要將OS和應(yīng)用軟件從外存復(fù)制到內(nèi)存，啟動(dòng)時(shí)間不可避免較長(zhǎng)。一直在不斷努力縮短啟動(dòng)時(shí)間。近來(lái)發(fā)現(xiàn)RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和程序，70%以上是靜態(tài)不變化的。如果將這70%的存儲(chǔ)量，使用和SDRAM速度相同的同步閃存來(lái)取代，不但可以降低成本而且可以減少功耗。并且還可以縮短啟動(dòng)時(shí)間。如果沿著這個(gè)方向努力，可能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)開機(jī)隨時(shí)可以工作。不但可以節(jié)約功耗，而且無(wú)需讓機(jī)器等人，也無(wú)須讓人等機(jī)器，也提高了效率。
　　采用小型微處理器模式的新型移動(dòng)通信產(chǎn)品也在推動(dòng)閃存改進(jìn)技術(shù)。隨著通信技術(shù)繼續(xù)不斷任何地方都能收到信息。這也要求無(wú)線電手機(jī)內(nèi)置越來(lái)越多的功能，例如語(yǔ)音識(shí)別，視頻接收處理。至于PDA和手機(jī)是否應(yīng)合二為一？也許是，沒(méi)有人希望用一個(gè)但卻難于駕馭的四不像，雖然什么功能都有卻并不常用。對(duì)于這些應(yīng)用，電池的壽命是重要事情。
　　下一代的移動(dòng)通信裝置和信息電子產(chǎn)品為關(guān)鍵的是要具有強(qiáng)大的處理能力，并且能使用戶用簡(jiǎn)單的方式處理復(fù)雜的操作。這需要智能化的軟件，這些軟件也將安裝在下一代的閃存內(nèi)。
結(jié)束語(yǔ)
　　閃存已經(jīng)成為今日系統(tǒng)中的關(guān)鍵存儲(chǔ)器。NOR閃存成功地取代了EPROM成為主要的非易失性存儲(chǔ)器；而NAND閃存也已經(jīng)成為普遍使用的固態(tài)大容量存儲(chǔ)器。此外，閃存還將依據(jù)市場(chǎng)的需求，不斷地改進(jìn)并向?qū)Ｓ没l(fā)展。