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图解NAND Flash
Nand-flash存储器是flash存储器的-种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量存储器的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快，适用于大量资料的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。
内存和NOR型闪存的基本存储单元是bit，用户可以随机访问任何一个bit的信息。而NAND型闪存的基本存储单元是页（Page）（可以看到， NAND型闪存的页就类似硬盘的扇区，硬盘的一个扇区也为512字节）。每一页的有效容量是512字节的倍数。所谓的有效容量是指用于数据存储的部分，实际上还要加上16字节的校验信息，因此我们可以在闪存厂商的技术资料当中看到“（512+16）Byte”的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型闪存绝大多数是（512+16）字节的页面容量，2Gb以上容量的NAND型闪存则将页容量扩大到（2048+64）字节。
NAND型闪存以块为单位进行擦除操作。闪存的写入操作必须在空白区域进行，如果目标区域已经有数据，必须先擦除后写入，因此擦除操作是闪存的基本操作。一般每个块包含32个512字节的页，容量16KB；而大容量闪存采用2KB页时，则每个块包含64个页，容量128KB。每颗NAND型闪存 的I/O接口一般是8条，每条数据线每次传输（512+16）bit信息，8条就是（512+16）×8bit，也就是前面说的512字节。但较大容量的 NAND型闪存也越来越多地采用16条I/O线的设计，如三星编号K9K1G16U0A的芯片就是64M×16bit的NAND型闪存，容量1Gb，基本数据单位是（256+8）×16bit，还是512字节。
寻址时，NAND型闪存通过8条I/O接口数据线传输地址信息包，每包传送 8位地址信息。由于闪存芯片容量比较大，一组8位地址只够寻址256个页，显然是不够的，因此通常一次地址传送需要分若干组，占用若干个时钟周期。 NAND的地址信息包括列地址（页面中的起始操作地址）、块地址和相应的页面地址，传送时分别分组，至少需要三次，占用三个周期。随着容量的增大，地址信息会更多，需要占用更多的时钟周期传输，因此NAND型闪存的一个重要特点就是容量越大，寻址时间越长。而且，由于传送地址周期比其他存储介质长，因此 NAND型闪存比其他存储介质更不适合大量的小容量读写请求。
和磁盘类似，NAND Flash读写数据的基本粒度为页（page），然而读、写数据所需的时间却不一样，一般写入时间是读出的3到10倍。此外，Flash不允许数据的直接覆盖写，必须首先擦除旧有数据才能写入新的，而擦除的粒度为块（block），通常一个块包含有64个页。擦除的速度是很慢的，而且每一块的擦除次数也有限，平均为100万次。下面将给出一个例子来具体说明NAND Flash的特点。下面是三星K9K8G08U0M芯片的Flash组织结构图。
NAND Flash 组织结构图
从图中可以看出，整个Flash的容量为8448Mbit，其中含有8192个物理块，每块包含64个页，每页除了2K的数据区之外，还有64字节的额外空间用于存放错误校验码等信息。除了Flash的主体，我们还可以看到一个一页大小的数据寄存器。事实上，每一次Flash的读写操作都需要使用这个寄存器来完成。例如，读操作实际上分成两个阶段，首先是把指定地址中的整页数据载入到寄存器中（时间为20微秒），然后再从寄存器输出数据，可以连续输出，也可以根据指定偏移量随机输出，且随机输出的次数不限（每个字节的输出周期为20纳秒）；而写操作也分为两个阶段，第一阶段是把数据从外界输入到寄存器，可以整页输入，也可以随机输入，且随机输入的次数不限，每字节的输入周期也是20纳秒，第二阶段便是把寄存器中的数据固化到Flash上，时间为200微秒，每一页原则上只能有一次固化操作，然而大部分NAND Flash（如本例）允许在同一页中的几个片断按照先后顺序分几次写入，本例中为4次，这种情况叫做partial page programming。
除了partial page programming，NAND Flash还有另外一种有意思的操作，也和数据寄存器相关，叫做copy-back。就是说，当某个数据页需要被复制到新的位置时，只需将其载入到数据寄存器中，然后根据接收到的目标地址将该页数据固化到Flash上新的位置，这样就省去了整页数据在寄存器和RAM之间的输入输出过程。另外，在数据被载入到寄存器之后，Flash允许程序使用随机输入数据的方式改写该页的部分内容，然后再固化到目标位置。
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