基于FPGA的閃存存儲(chǔ)器
出處:computer00 發(fā)布于:2011-08-25 16:21:30
閃存(Flash Memory)是一種長(zhǎng)壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息)的存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)刪除不是以單個(gè)的字節(jié)為單位而是以固定的區(qū)塊為單位(注意:NOR Flash 為字節(jié)存儲(chǔ)。),區(qū)塊大小一般為256KB到20MB。閃存是電子可擦除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)的變種,EEPROM與閃存不同的是,它能在字節(jié)水平上進(jìn)行刪除和重寫而不是整個(gè)芯片擦寫,這樣閃存就比EEPROM的更新速度快。由于其斷電時(shí)仍能保存數(shù)據(jù),閃存通常被用來(lái)保存設(shè)置信息,如在電腦的BIOS(基本輸入輸出程序)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、數(shù)碼相機(jī)中保存資料等
優(yōu)點(diǎn)
1.閃存的體積小。并不是說(shuō)閃存的集成度就一定會(huì)高。微硬盤做的這么大一塊主要原因就是微硬盤不能做的小過(guò)閃存,并不代表微硬盤的集成度就不高。
2.相對(duì)于硬盤來(lái)說(shuō)閃存結(jié)構(gòu)不怕震,更抗摔。硬盤怕的就是強(qiáng)烈震動(dòng)。雖然我們使用的時(shí)候可以很小心,但老虎也有打盹的時(shí)候,不怕一萬(wàn)就怕萬(wàn)一。
3.閃存可以提供更快的數(shù)據(jù)讀取速度,硬盤則受到轉(zhuǎn)速的限制 。
4.質(zhì)量輕。
相對(duì)與其它非易失性存儲(chǔ)器,閃存由于下面四種原因更加常用:
健壯性
可擦性
可重復(fù)擦寫
成本低
閃存存儲(chǔ)器可以與共享其它閃存設(shè)備共享總線,甚至與其它種類的外部存儲(chǔ)器,如外部SRAM或SDRAM。
缺點(diǎn)
閃存的主要缺點(diǎn)是它的寫入速度。由于你只能通過(guò)專用的命令寫入閃存設(shè)備,每次閃存寫入都需要多個(gè)總線轉(zhuǎn)換操作。更進(jìn)一步說(shuō),一旦送出寫入命令,實(shí)際的寫入時(shí)間可能達(dá)到幾微秒。依據(jù)時(shí)鐘速度,實(shí)際寫入時(shí)間可達(dá)幾百個(gè)時(shí)鐘周期。由于扇區(qū)擦除受到約束,如果你需要改變閃存中的一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù),你必須完成下面步驟:
1. 復(fù)制整個(gè)扇區(qū)的內(nèi)容到暫時(shí)的緩沖區(qū)
2. 擦除整個(gè)扇區(qū)
3. 改變?cè)诰彌_區(qū)中的單個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)
4. 緩沖區(qū)內(nèi)容寫回到閃存
這個(gè)流程導(dǎo)致閃存存儲(chǔ)器設(shè)備的寫入速度較慢。由于其糟糕的寫入速度,閃存通常只用于存儲(chǔ)必須斷電后保持的數(shù)據(jù)。
應(yīng)用場(chǎng)合
閃存存儲(chǔ)器適用于儲(chǔ)存任何你希望在斷電后保持的數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的閃存應(yīng)用與存儲(chǔ)下面項(xiàng)目:
微處理器的啟動(dòng)代碼
微處理器在系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)復(fù)制到RAM中的應(yīng)用程序代碼
恒定的系統(tǒng)設(shè)置,例如:網(wǎng)卡MAC地址、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、用戶信息
FPGA參數(shù)圖像
多媒體(音頻、視頻)
不適于應(yīng)用場(chǎng)合
由于閃存存儲(chǔ)器是寫入速度較慢,不應(yīng)使用閃存存儲(chǔ)不需要斷電后保持的數(shù)據(jù)。如果可以使用易失性存儲(chǔ)器時(shí)可以選用SRAM。使用閃存存儲(chǔ)器的系統(tǒng)通常也會(huì)同時(shí)使用SRAM。
一個(gè)很不適于閃存的應(yīng)用場(chǎng)合是在微處理器的應(yīng)用程序代碼的直接執(zhí)行。如果這些代碼的可寫部分被部署在閃存中,這些軟件根本不會(huì)工作,因?yàn)殚W存不使用專用的寫入命令便不能夠?qū)懭搿?yīng)用程序代碼儲(chǔ)存在閃存中的系統(tǒng)通常會(huì)在執(zhí)行之前先將這些應(yīng)用程序復(fù)制到SRAM中。
閃存的種類
閃存設(shè)備有多種,常用的種類如下:
CFI閃存 – 這是常用的閃存存儲(chǔ)器種類。它使用并行接口。CFI代表常見(jiàn)閃存接口,這是所有CFI閃存設(shè)備都固有的一種標(biāo)準(zhǔn)。SOPC Builder和Nios II processor都有對(duì)CFI閃存的內(nèi)置支持。
串行閃存 – 這種閃存使用串行接口以節(jié)省Pin腳和板上空間。由于很多串行閃存設(shè)備都有自己專用的接口協(xié)議,是先通讀串行閃存設(shè)備的數(shù)據(jù)表然后進(jìn)行選擇。Altera ECOS配置設(shè)備便是一種串行閃存。
NAND閃存 – NAND閃存是近才興起的一種新型的閃存存儲(chǔ)器。NAND閃存可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)容量,單個(gè)設(shè)備可高達(dá)數(shù)GB。相對(duì)于CFI閃存,NAND閃存的接口稍有變復(fù)雜。它需要一個(gè)專用的控制器或是智能的低級(jí)驅(qū)動(dòng)軟件。你可以在Altera FPGA中使用NAND閃存,但是Altera不會(huì)提供任何內(nèi)置的支持。
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