OneNAND結(jié)合了NAND存儲(chǔ)密度高、寫入速度快和NOR讀取速度快的優(yōu)點(diǎn),整體性能完全超越常規(guī)的NAND和NOR。不過(guò)三星并不是希望它快速取代傳統(tǒng)的NAND,而是將其作為NOR的競(jìng)爭(zhēng)者。在具體實(shí)現(xiàn)上,OneNAND其實(shí)并不復(fù)雜,三星并不是采用另起爐灶的方式來(lái)設(shè)計(jì)它,而是巧妙地將NAND與NOR的結(jié)構(gòu)融為一體。OneNAND采用NAND邏輯結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)內(nèi)核和NOR的控制接口,并直接在系統(tǒng)內(nèi)整合一定容量SRAM靜態(tài)隨即存儲(chǔ)器作為高速緩沖區(qū)。這樣,OneNAND就可以在容量指標(biāo)上與NAND閃存靠攏,目前它的最高密度指標(biāo)達(dá)到4Gb,雖然在容量上略不如NAND但比NOR閃存要高出許多。
NAND內(nèi)核并不具備本地執(zhí)行代碼(XIP)的能力,但這項(xiàng)功能對(duì)各種需要快速程序運(yùn)行終端設(shè)備來(lái)說(shuō)非常重要。三星作出的解決辦法就是依靠高速SRAM緩存—在存儲(chǔ)器家族中,SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)的讀寫速度最快,CPU內(nèi)的L1 Cache和L2 Cache采用的就是SRAM邏輯,可具備與CPU等速運(yùn)行的能力。當(dāng)OneNAND執(zhí)行程序時(shí),代碼必須從OneNAND存儲(chǔ)核心載入到SRAM,然后在SRAM上執(zhí)行。由于SRAM的速度優(yōu)勢(shì),數(shù)據(jù)載入動(dòng)作幾乎可以在瞬間完成,用戶感覺(jué)不到遲滯現(xiàn)象,加上SRAM被直接封裝在OneNAND芯片內(nèi)部,外界看起來(lái)就好像是OneNAND也具備程序的本地執(zhí)行功能。這種工作模式非常巧妙,并可收到與NOR相同的效果,但缺點(diǎn)是SRAM邏輯的晶體管利用效率非常低,無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大的容量,三星在OneNAND中只是集成1KB容量的SRAM,因此OneNAND暫時(shí)只支持1KB代碼長(zhǎng)度的XIP—在這方面,OneNAND顯然還無(wú)法與NOR閃存相媲美。
不過(guò),OneNAND的讀寫性能相當(dāng)出眾,三星最新的OneNAND產(chǎn)品擁有高達(dá)108MBps的數(shù)據(jù)讀取帶寬,這已達(dá)到與NOR閃存相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)—這個(gè)速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)在的7200轉(zhuǎn)桌面硬盤。相比之下,常規(guī)NAND閃存的讀取性能只有區(qū)區(qū)17MBps,兩者存在巨大的性能差異。其次,OneNAND的數(shù)據(jù)寫入速度達(dá)到9.3MBps,雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如108MBps的讀取速度,但相比NAND閃存的6.8MBps也已經(jīng)有長(zhǎng)足的進(jìn)步了。與之形成鮮明對(duì)比的是,NOR閃存的寫入速度只有可憐的0.14MBps,幾乎稱得上是慢如蝸牛。在數(shù)據(jù)擦除方面,OneNAND與NAND的指標(biāo)相同,都達(dá)到64MBps,而NOR閃存更只有區(qū)區(qū)0.11MBps,與前兩者完全無(wú)法相比。從性能角度來(lái)看,OneNAND無(wú)論讀、寫還是擦除都明顯凌駕于NAND之上,NOR在寫入/擦除方面的性能與之根本不具可比性,對(duì)嵌入式設(shè)備廠商來(lái)說(shuō),選擇簡(jiǎn)單的OneNAND來(lái)代替NOR+NAND組合的方案是非??尚械摹?/p>
由于OneNAND采用與NAND相同的存儲(chǔ)內(nèi)核,它也會(huì)遭遇存儲(chǔ)壞塊的問(wèn)題。如果只是用在數(shù)據(jù)存儲(chǔ),這個(gè)問(wèn)題似乎沒(méi)什么大不了,但OneNAND必須用于系統(tǒng)代碼的裝載和執(zhí)行,一旦出現(xiàn)存儲(chǔ)壞區(qū)且該區(qū)正在執(zhí)行代碼訪問(wèn),造成的后果便是設(shè)備死機(jī)或者關(guān)機(jī),這其實(shí)也是NAND進(jìn)入NOR應(yīng)用領(lǐng)域的主要障礙。為了解決這個(gè)難題,三星公司為OneNAND閃存量身定做了一款名為“Datalight OneBoot”的嵌入式控制軟件。Datalight OneBoot具有高度靈活的特性,可被簡(jiǎn)單地整合到各種類型的嵌入式系統(tǒng)中。在實(shí)際運(yùn)行時(shí),OneBoot允許設(shè)備像使用硬盤一樣來(lái)調(diào)用OneNAND資源,讀寫操作的具體算法由OneBoot在底層直接實(shí)現(xiàn)。而在關(guān)鍵的壞塊管理上,OneBoot通過(guò)實(shí)時(shí)掃描、瞬間屏蔽的方式來(lái)隱藏壞塊。掃描工作一般在系統(tǒng)閑置時(shí)進(jìn)行,如果OneBoot檢測(cè)到存儲(chǔ)區(qū)的某處存在壞塊,那么OneBoot就對(duì)該區(qū)域作上標(biāo)注,將壞塊屏蔽起來(lái),這樣代碼運(yùn)行或數(shù)據(jù)讀寫時(shí)就不會(huì)訪問(wèn)到這個(gè)區(qū)域,保證系統(tǒng)運(yùn)行及個(gè)人數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。這種機(jī)制非常有效,往往是壞塊剛剛產(chǎn)生就被OneBoot檢測(cè)到并屏蔽,沒(méi)有什么機(jī)會(huì)被程序或用戶所訪問(wèn)。因此盡管OneNAND仍在物理上具備類似NAND的不可靠性缺陷,但三星的OneBoot嵌入式控制軟件在很大程度上可以將之消除,該套系統(tǒng)的可靠性完全可以同搭載NOR閃存的系統(tǒng)相媲美。為了讓OneNAND能進(jìn)入更多領(lǐng)域,三星還在OneBoot基礎(chǔ)上發(fā)展出增強(qiáng)的“OneBoot+File”技術(shù),后者除了具備OneBoot所有的功能特性外,還能夠明顯加快系統(tǒng)的啟動(dòng)速度。OneBoot+File的啟動(dòng)加速技術(shù)有些類似于計(jì)算機(jī)的“休眠”,它在運(yùn)行時(shí)可以自動(dòng)保存系統(tǒng)的工作狀態(tài),在下一次啟動(dòng)時(shí)直接從該狀態(tài)恢復(fù)。三星表示,采用OneBoot+File控制軟件,系統(tǒng)的啟動(dòng)速度可比常規(guī)方式快出88%,幾乎是即開(kāi)即用。鑒于掌上設(shè)備日趨復(fù)雜化,軟件功能增加,啟動(dòng)時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng),而選擇三星的OneNAND閃存與OneBoot+File控制軟件方案可很好緩解這些問(wèn)題,這在智能手機(jī)、掌上電腦、高性能數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品中尤其具有積極意義。