Th4
Khi so sánh bộ nhớ flash NAND và NOR, việc xem xét các khác biệt về cấu trúc là rất quan trọng để hiểu loại bộ nhớ không bay hơi nào phù hợp nhất cho một số ứng dụng.
Dù là người tiêu dùng đang mua một máy tính cá nhân hay một quản trị viên IT đang xem xét các thông số kỹ thuật của ổ đĩa SSD cho máy chủ mới, khi hầu hết mọi người nghĩ về bộ nhớ flash, họ đề cập đến NAND flash.
Flash NAND đã trở thành từ đồng nghĩa với bộ nhớ thể rắn vì cấu trúc địa chỉ khối của nó và mật độ cao làm cho nó trở thành một lựa chọn hoàn hảo thay thế cho đĩa từ. Nhưng flash NOR là một loại bộ nhớ flash khác với cấu trúc thiết kế khác biệt và phù hợp hơn cho một số ứng dụng.
Các sản phẩm flash NAND – nơi chip bộ nhớ NAND thế hệ thứ tám hiện đại nhất có dung lượng lưu trữ là 1 Tb – là minh chứng cho việc bộ nhớ NAND là thành phần cơ bản cho mọi ổ đĩa SSD được tích hợp và độc lập. Sự kết hợp giữa công nghệ MLC và quy trình chế tạo 3D, nơi các ô nhớ NAND được khắc dọc theo chiều dọc của lớp màng silic, đã tạo ra một sự tăng đáng kể về mật độ bộ nhớ và dung lượng chip NAND.
Để so sánh, các chip flash NOR mới nhất thường có thể lưu trữ tới 2 Gb, khả dụng để truy cập rất nhanh và độ bền cao, lý tưởng cho các trường hợp sử dụng sản phẩm hoặc nhúng.
Khái niệm cơ bản về mạch NAND so với NOR
Mặc dù flash NAND cho đến nay là công nghệ phổ biến nhất trong số hai công nghệ bộ nhớ cố định, nhưng cả NAND và NOR đều được phát minh bởi cùng một kỹ sư Toshiba vào giữa những năm 1980. Để hiểu sự khác biệt và cách đặt tên của hai giống đòi hỏi phải xem xét ngắn gọn những điều cơ bản về cổng logic.
NAND và NOR đề cập đến các hàm logic Boolean tương ứng là hàm nghịch đảo của hàm logic AND và OR. Như được hiển thị bên dưới, cả NAND và NOR đều tạo ra đầu ra để đáp ứng với hai đầu vào nhị phân.Các cổng logic NAND và NOR chỉ cần thực hiện bảng chân lý ở trên cho các hàm Boolean tương ứng của chúng.
Về mặt khái niệm
Cổng NAND được triển khai dưới dạng cổng AND – đầu ra là 1 khi cả hai đầu vào đều là 1 – theo sau là cổng NOT, đây là phép đảo ngược logic. Tương tự như vậy, một cổng NOR về mặt khái niệm là một cổng OR – đầu ra là 1 khi một trong hai đầu vào là 1 – theo sau là cổng NOT, đây là phép đảo ngược logic.
Nền tảng logic Boolean là rất quan trọng để hiểu bộ nhớ flash NAND và NOR vì cách các ô bộ nhớ flash được nối thành một mảng gồm các hàng và cột. Trong flash NAND, tất cả các ô trong một nhóm – thường là bội số của một byte, tùy thuộc vào kích thước của chip – chia sẻ một dòng bit và được nối thành chuỗi với mỗi ô được kết nối với một dòng từ riêng biệt. Cùng một dòng từ kết nối nhiều byte trong một khối bộ nhớ, thường là 4 KB đến 16 KB.
Ngược lại
bộ nhớ NOR tổ chức các đường dây bit song song một cách sao cho một ô nhớ chỉ duy trì ở mức cao, hoặc trạng thái một, khi cả đường dây bit và dòng từ đều ở mức thấp, hoặc trạng thái không.
Cấu trúc nối tiếp của các ô NAND cho phép chúng được kết nối thông qua một lớp dẫn điện, hoặc được đúc, trên nền tảng mà không cần liên lạc bên ngoài. Điều này giúp giảm đáng kể diện tích mặt cắt ngang của chúng.
Việc kết nối nối tiếp của các ô nhớ NAND có nghĩa là chúng không cần liên lạc bên ngoài — thông qua một lớp kim loại — giữa các ô nhớ như cấu trúc NOR. Khả năng kết nối các ô nhớ trên nền tảng silic theo cách đặt mạnh hóa đồng nghĩa với việc bộ nhớ NAND thường có mật độ cao hơn gấp hai lần, hoặc 100 lần, so với NOR. Ngoài ra, tính kết nối nối tiếp của các ô nhớ trong một nhóm cho phép chúng được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc trong một mảng 3D, với đường dây bit giống như một ống dọc.
Ngược lại, vì các ô nhớ NOR có thể được truy cập địa chỉ từng cái riêng lẻ, chúng nhanh hơn cho các ứng dụng truy cập ngẫu nhiên. Tuy nhiên, mật độ thấp hơn đáng kể của công nghệ NOR giới hạn khả năng lưu trữ lớn của các thiết bị nhớ NOR.
Sự khác biệt giữa các loại sản phẩm NOR và NAND
Có hai loại bộ nhớ flash này có những đặc điểm và hiệu suất đáng kể khác nhau, ảnh hưởng đến loại ứng dụng phù hợp với mỗi loại. Ngoài khả năng lưu trữ, NAND và NOR flash còn có các đặc điểm khác nhau về hoạt động, hiệu suất và chi phí.
Cũng có một số loại sản phẩm khác nhau trong mỗi danh mục flash, với sự khác biệt về giao diện I/O, độ bền ghi, độ tin cậy và tính năng điều khiển tích hợp.
Các loại sản phẩm trong bộ nhớ flash NAND
Bộ nhớ flash NAND lưu trữ các bit trên mỗi ô nhớ theo kiểu SLC, có nghĩa là một cấp độ hoặc một bit trên mỗi ô nhớ; MLC, có nghĩa là đa cấp hoặc hai bit trên mỗi ô nhớ; TLC, có nghĩa là ba cấp hoặc ba bit trên mỗi ô nhớ; quad-level, hoặc bốn bit trên mỗi ô nhớ; hoặc 3D NAND, tức là V-NAND, nơi các lớp ô nhớ được xếp chồng lên nhau. Để xác định loại NAND nào phù hợp nhất với công việc, cân nhắc sự đánh đổi giữa mật độ dữ liệu và độ tin cậy. Ví dụ, các thiết bị NAND có mật độ lưu trữ cao hơn – số lượng bit trên mỗi ô nhớ cao hơn – thường sẽ có độ bền dữ liệu và tính chắc chắn thấp hơn.
Các thiết bị NAND chỉ là các chip bộ nhớ mà không có bất kỳ mạch điều khiển bộ nhớ ngoại vi nào để biến flash memory thành dạng SSD, USB stick hoặc các thiết bị lưu trữ khác. Ngược lại, các sản phẩm NAND được quản lý nhúng một bộ điều khiển bộ nhớ để xử lý các chức năng cần thiết, chẳng hạn như cân bằng độ mòn, quản lý khối không hoạt động – từ việc gỡ bỏ các khối nhớ không hoạt động khỏi sử dụng
Các loại sản phẩm trong bộ nhớ NOR
Các thiết bị NOR chuỗi giảm số lượng chân giao tiếp bằng cách chỉ hiển thị một vài tín hiệu I/O — thường là từ một đến tám. Chúng là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu đọc nhanh và liên tục, chẳng hạn như mã chương trình đổ bóng và các tập dữ liệu nhỏ. Bộ nhớ NOR thường được sử dụng trong các thiết bị được thiết kế đặc biệt hoặc dành riêng, chẳng hạn như máy khách mỏng, hộp đầu thu, máy in và bộ điều khiển ổ đĩa.
Các sản phẩm NOR song song tiết lộ nhiều byte và thường hoạt động với các trang nhớ thay vì từng byte riêng lẻ. Chúng phù hợp hơn cho mã khởi động máy tính và các ứng dụng có dung lượng lớn, bao gồm máy ảnh kỹ thuật số loại SLR, thẻ nhớ và điện thoại.
Kết luận
Về bộ nhớ NAND và NOR: Mỗi loại bộ nhớ đều là không thể thiếu.
NAND là công cụ cơ bản của bộ nhớ flash, được sử dụng rộng rãi cho lưu trữ dữ liệu hàng loạt trong các hệ thống nhúng và các thiết bị lưu trữ có dung lượng lớn như SSD. Tuy nhiên, bộ nhớ NOR đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ mã khởi động có thể thực thi và cho các ứng dụng yêu cầu đọc ngẫu nhiên thường xuyên của các tập dữ liệu nhỏ. Cả hai loại bộ nhớ flash này sẽ tiếp tục là không thể thiếu trong thiết kế các hệ thống máy tính, mạng và lưu trữ.
