基础知识：NandFlash简介

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Flash Memory中文名字叫闪存，是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器。
        从名字中就可以看出，非易失性就是不容易丢失，数据存储在这类设备中，即使断电了，也不会丢失，这类设备，除了Flash，还有其他比较常见的入硬盘，ROM等，与此相对的，易失性就是断电了，数据就丢失了，比如大家常用的内存，不论是以前的SDRAM，DDR SDRAM，还是现在的DDR2，DDR3等，都是断电后，数据就没了。
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FLASH的分类：功能特性分为两种：一种是NOR型闪存，以编码应用为主，其功能多与运算相关；另一种为NAND型闪存，主要功能是存储资料，如数码相机中所用的记忆卡。
NOR FLASH和NAND FLASH
3 H8 G7 J0 r8 Q! u; l9 H7 p% T+ [# E        NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结结，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
" y! [- @$ e% x$ S( e/ ~8 F  Y      NOR的读速度比NAND稍快一些。
# u2 m, c1 b( s  [9 @6 o8 I      NAND的写入速度比NOR快很多。
      NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。
/ T  Z4 h4 c: l& X0 t+ J     大多数写入操作需要先进行擦除操作。
& w2 B$ o/ {3 j* r7 q6 B' p- ?     NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少
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7 U$ E+ w' ~$ n6 @. O    在NOR Flash中, 所有的存储区域都保证是完好的, 同时也拥有相同的耐久性。在硬模中专门制成了一个相当容量的扩展存储单元 — 他们被用来修补存储阵列中那些坏的部分， 这也是为了保证生产出来的产品全部拥有完好的存储区域。为了增加产量和降低生产成本, NAND Flash 器件中存在一些随机bad block 。为了防止数据存储到这些坏的单元中, bad block 在IC烧录前必须先识别。在一些出版物中, 有人称bad block 为“bad block”, 也有人称bad block 为“invalid block”。其实他们拥有相同的含义, 指相同的东西。
9 n2 E6 Y/ h, N5 u# Q3 _5 S    从实际的应用上来说, NOR Flash与NAND Flash主要的区别在于接口。 NOR Flash拥有完整的存取-映射访问接口, 它拥有专门的地址线和数据线, 类似与EPROM。然而在NAND Flash中没有专门的地址线。它发送指令,地址和数据都通过8/16位宽的总线(I/O接口)到内部的寄存器。
SLC/MLC基本原理
7 G5 y* x2 p4 ], J     什么是SLC和MLC？
8 `' W  ^) D- {, m          SLC全称为Single-Level Cell，MLC全称为Multi-Level Cel数码播放器中一般采用两种不同类型的NAND闪存。其中一种叫做SLC（Single Level Cell），单层单元闪存；第二种叫做MLC（Multi Level Cell），多层单元闪存。两者的主要区别是SLC每一个单元储存一位数据，而MLC通过使用大量的电压等级，每一个单元储存两位数据，数据密度比较大。
    SLC芯片和MLC技术特点及区别
: ~) k) ~& D* d+ B  P          一般而言，SLC虽然生产成本较高，但在效能上大幅胜于MLC。SLC晶片可重复写入次数约10万次，而MLC晶片的写入次数至少要达到1万次才算标准，而目前三星MLC芯片采用的MLC芯片写入寿命则在5000次左右。

        A.读写速度较慢。相对主流SLC芯片，MLC芯片目前技术条件下，理论速度只能达到2MB左右，因此对于速度要求较高的应用会有一些问题。
, ?5 `/ o) d" M( ?) Y. V2 G. t        B.MLC能耗比SLC高，在相同使用条件下比SLC要多15%左右的电流消耗。
        C.MLC理论写入次数上限相对较少，因此在相同使用情况下，使用寿命比较SLC短。
  H8 {& e, E) n6 A  x$ X        D.MLC的价格比SLC低30％~40%，有些甚至更低。
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4 M+ P9 t8 @0 \) i9 k+ U        目前MLC和SLC 在2GB闪存芯片上的价格相差了将近100多元，他们的差异还是比较明显的。所以对于选择数码播放器的朋友，选择更便宜廉价的MLC芯片产品还是选择稳定性和性能更好的SLC产品，就看你的需要了。
         
# ~3 ^3 }1 C/ }7 X3 f4 \    FLASH的发展
        1.在1984年，东芝公司的发明人Fujio Masuoka首先提出了快速闪存存储器(此处简称闪存)的概念。
  Z3 z) R. D$ |        2.Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司。1988年，公司推出了一款256K bit闪存芯片。
        3.第二种闪存称为NAND闪存。它由东芝公司于1989年研制，并被认为是NOR闪存的理想替代者。
' ^& ?! _+ r' W  s& O3 ^0 d        4.MLC是英特尔（Intel）在1997年9月最先开发成功的。
        5.2004年，除三星和东芝增加产能外，包括Hynix、英飞凌及瑞萨等大厂，也自2004年起陆续进入NAND闪存市场。
. `  O3 t5 @7 J3 a# W' _& y+ z       各产商NAND_Flash_大全 http://wenku.baidu.com/view/e650a730b90d6c85ec3ac646.html
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" K* W; J! f2 p" sNAND Flash存储器结构描述
       NAND Flash存储器由block (块) 构成, block的基本单元是page (页)。通常来说, 每一个block由16, 32或64个page组成。大多数的NAND Flash器件每一个page (页)内包含512个字节(或称为256个字)的Data area（数据存储区域）。每一个page内包含有一个扩展的16字节的 Spare area（备用区域）。所以每一个page的大小为512+16=528字节。我们称这样的page为small page。
       那些大容量的(1Gbig或更多)的NAND Flash, 它每page的容量就更大, 每page内Data area（数据存储区域）的大小为2048字节, Spare area（备用区域）大小为64字节。
         
        
) y5 U% z1 f3 e3 x- u; j        NAND Flash的读取和烧录以页为基础, 而NOR却是以字节或字为基础 — 数据I/O寄存器匹配页的大小。 NAND Flash的擦除操作是基于block (块)的。在NAND Flash上有三种基本的操作:读取一个页, 烧录一个页和擦除一个块。
* q3 a) h" N( c  ^! H7 I        在一个页的读取操作中, 该页内528字节的数据首先被传输到数据寄存器中, 然后再输出。在一个页的烧录中, 该页内528字节的数据首先被写进数据寄存器, 然后再存储到存储阵列中。在一个块的擦除操作中, 一组连续的页在单独操作下被擦除。
备用单元结构描述
  R/ u4 E9 K, a& r. Z; |- `. a        NAND Flash厂商在生产制程中使用Spare area（备用区域）来标识bad block, 所以这些器件被运送到客户手中时已经被标识。从功能上来说, Spare area（备用区域）内所有的字节都可以像Data area（数据存储区域）内的字节一样被用户用来存储数据。关于备用字节的使用, 我们推荐使用三星的标准。
        
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Bad block (Invalid block)的管理
; c& W& o( G* g! d. a" u        自从NAND结构被设计用来作为低成本的多媒体存储器, 它的标准规范中是允许存在bad block 的。只要bad block 的容量小于总容量的2% 那就是允许的。一个block中如果有坏的存储区域, 那它就会被标识成bad block 。 bad block 列表可以存储在一个芯片中的一个好的block上, 也可以存储在同一系统的另外一颗芯片上。bad block 列表是被要求的, 这是由于NAND Flash只能执行有限的读和擦除次数。由于所有的Flash存储器最终都会被磨损而且不能再使用, 这个列表需要被用来跟踪记录那些在使用中发现的bad block 。允许bad block 的存在有利于提高芯片的产量，同时也降低了成本。因为每个block是独立的, 而且是被bit lines隔离的, 所以bad block 的存在并不会影响那些其他block的正常工作。
) D) c3 ^, ~# k+ M        Bad block 的一般分为两种: 生产过程中产生的; 使用过程中产生的。当block被发现是bad block , 一般是在该块的前两个page (页)的第517字节处用非FF来标识。一个通用的bad block map building 算法流程如下所示:
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        使用过程中产生的bad block 是没有被工厂标识的, 这些块是在客户处产生的。因为NAND Flash有一个使用寿命而且它最终会磨损。每一个块是独立的单元, 每一个块都能被擦除和烧录并且不受其它块寿命的影响。一个好的块一般能被烧录100000到1000000次。如果一个块在擦除一个块或烧录一个页时操作失败, 那么此块将被标识成bad block 并且以后不再访问。
        如果你对bad block 进行擦除, 那么非“FFh”字节也会被擦除。如果发生了这样的事情, 在没有对块进行测试的特定条件下, 对那些bad block 进行重新标识是非常困难。所以如果存储bad block 列表的bad block table丢失, 重新发现并标识那些bad block 是相当困难的。因此, 在擦除bad block 之前推荐先收集正确的bad block 信息, 在器件擦除后, 那些信息又会被重新标识上去。
% k$ C7 O0 D0 u% Y        在嵌入式系统中对bad block 进行管理必须要求有特殊的软件层。因此对NAND Flash进行烧录, 必须采用正确的方式进行bad block 的管理, 该方法取决于嵌入式系统中程序的管理方式。对bad block 的管理有很多种方式, 没有那一种方式被定义成标准方式。
) Y8 m% {4 Y' Z0 _6 z        例如: 一种通用的方式是跳过bad block , 把数据写入那些已知的好块中 — 这种方法被称为“Skip Block”。另外一种通用的方式叫做“Reserved Block Area”, 这种方法用已知好的block (块)来替代bad block, 这些已知好的block (块)是预先保留设置的。
        除此之外, 其他应用需求对每个页内的数据进行ECC计算。当bad block 产生时, ECC校验被用来侦测bad block 的出现并且做数据的修补。ECC数据也会被写入备用区域。这种目的的算法通常被称作 Error Correction/Error Detection(EC/ED) algorithms
Skip Block method（跳过坏块方式）
        这种方法通俗易懂。 这个算法开始之前先读取存储器内的所有备用区域。那些被标识成bad block 的地址都被收集起来。接下来, 数据被连续的写入目标FLASH器件。当目标地址与先前收集的bad block 地址一致时, 跳过坏块, 数据被写到下一个好的块中。然后继续保留bad block 中备用区域的标识信息。所以在程序导入执行之前, 使用者的系统通过读取Spare area（备用区域）的信息能建立一个bad block 的地址列表。
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Reserved Block Area method（保留块区域方式）
7 p8 X- O5 H1 C. ^- s        三星的“Reserved Block Area method” 基于这样的法则, bad block 在使用者的系统中能够被好block (块)所替代。这种烧录算法工作时首先决定将那些block (块)用来做UBA(User Block Area), 这些block (块)将会被RBA map table记录, 并且对这些block (块)进行保留操作。接下来, 算法读取Spare area（备用区域）的信息然后建立一个map列表到RBA。在RBA中唯一只有第一和第二个块被用来存储列表和对它进行备份。这RBA中的map包含一些有了信息, 如用来那些RBA中的保留块来代替bad block。数据域在map表中表示如下:
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        Transition Field总是FDFEh。 Cout Field 是每一个page (页)内map表的累加。
        
Error Checking and Correction（错误检测和纠正）
        使用ECC纠错机制是为了让存储的数据完整无误。软件上出错的几率大概是10的-10次方。推荐使用的是采用SECDED (单一的错误纠正/双倍的错误探测) ECC算法来充分的利用潜在的NAND Flash存储器。