闪存学习_2：Flash-Aware Computing from Jihong Kim

一、三个闪存可靠性问题

1. 耐性（即寿命）：最多能经受编程和擦除的次数。
2. 数据保留性能：即数据存放在闪存单元的多久时间后会因为电荷泄露而导致数据永久丢失。
3. 读干扰：即当执行读操作时，会对相邻字线和闪存单元造成的耦合干扰从而导致吸收电荷和泄露电荷。

  针对闪存可靠性问题，SSD采取了定期检查数据误码率的措施，并执行刷新操作

二、内存的分类

  下图为内存的分类，关于这部分的细节我之前已经发过一篇博客说明：非易失存储（non-volatile memory）的历史线

三、NAND 闪存和 NOR 闪存

  下图是NAND 闪存和NOR 闪存的具体细节比较，可以看出NAND闪存因其低成本而成为当今非易失内存市场的主流。

  由右图NAND 和NOR 的电路设计可以看出，NAND中不同的wordline连接到相同的源极，而NOR是一个wordline对应一个源极。即NAND Flash每个存储单元是串联的，当执行读写擦操作时都是基于串联的单位执行，例如读写的最小单位是页，擦除的最小单位是块；而NOR Flash每个存储单元是并联的，则允许NOR Flash随机对每个bit执行读写操作。因此NOR的空间开销比NAND大，但NOR的随机读取速度很快。【2】
  NOR具备一个最突出的特点就是：芯片内执行（XIP，eXcute In Place），即CPU可以跳过RAM，直接从NOR Flash中取指令。而为什么NOR Flash具备这个特点但NAND Flash不具备呢？具体细节大家可以参考这两篇文章【3】【4】。大概就是NOR读取速度快，NOR Flash 的电路设计允许可以直接根据地址获取数据，而NAND Flash由于命令、数据与地址共用IO总线所以没办法直接根据地址获取数据，NOR 出厂时不允许出现坏块（这也是它成本高的原因，空间开销大，成本高），以及NOR的地址线引脚足够，方便CPU随机读取。

四、HDD和SSD比较

1、外观上的比较：

2、性能比较


  根据上表和图可以看出，SSD性能都比HDD优秀，但容量和成本却都比HDD差。为了克服这个缺点，SSD通过增加两种方案提升容量和降低成本：①集成更多闪存单元到SSD中（3D V NAND Flash诞生）；②增加每个闪存单元可以存储的bit位（MLC、TLC、QLC诞生）。

  然而随着SSD容量提升，性能也随之受到影响。例如由于闪存单元之间比较紧凑导致更容易发生耦合干扰，由于每个单元内存储更多bit位数据使得每个闪存单元会发生更多次编程擦除操作从而导致闪存单元寿命减短以及读延迟和编程延迟增加。这便是持续很久的研究热门方向，也已经有了一些比较有代表性的工作成果：FTL、Gray Code、Two Step Programming（TSP）等。

Reference

1.https://drive.google.com/file/d/13RX6EOwu42TMgialjW1y7EI9wBNnT9ns/view
2.https://blog.csdn.net/qq_38880380/article/details/78884522
3.https://blog.csdn.net/u012351051/article/details/81034661
4.https://www.docin.com/p-894327497.html