Multi-Die系统介绍
一个典型的存储系统一般是有几片NAND存储器组成的。一般会使用8-bit的总线,用来将不同的存储器与控
制器进行连接,如图2.32所示。一个系统中多片NAND的存储系统可以提高存储容量,同时还可以提高读写速度。
基于一个通道的操作是能够被插入的,也就是说当一个占有通道的芯片(die)处于空闲状态,而另一个芯
片(die)处于忙碌状态(例如写或者擦除),这个时候这个处于忙碌的芯片就可以去占有这个通道进行使用。
例如:如图2.37所示的一个需要多次写操作的序列。当使用这种可插入的读写方式之后,数据通道的利用率就因
为充分利用通道而被最大化了;同时也不用专门的通道去进行(以前的芯片读和写要分开);一个典型的系统
一般会同时操作一个并行的2到8个(甚至更多)通道。
如图2.38所示,当每个页的写入时间是固定的时候,使用了多die芯片之后,整个系统的吞吐效率就增加了
很多。
存储芯片的控制器要负责通过通道来对所有的数据进行分配存储。控制器一般会使用专门的低功耗通讯工具
来与NAND Flash进行通信。
另外,和写操作(与输出的数据是同样的内容)对比起来,数据的负载阶段也是要特别注意的:持续增加的
输入/输出接口的传输速度是另一个可以考虑的提高输入/输出效能的方式。一些高速接口(比如DDR)我们会在
之后的内容中详细介绍。图2.39展示了DDR高速接口在写数据的时候对速度的影响。随着速度的增加,更多的
NAND芯片能够在同一时间被读写,当然,接口的速度也是会有极限的。例如:假设一个终端的接口速度只有
30MB/s,有两块NAND芯片,要求最低速的DDR频率至少为50MHz,给定NAND的一个页的写时间为200us,当在
50MHz的时候我们就可以通过切换芯片同时对4块NAND进行操作,这显然已经达到了终端写入速度的两倍。
4块NAND的计算方式:(1000000/200)*2K*4 略小于 50MHz的速度(这里以一个page为2K进行计算)。除此之外,功耗当然也是需要特别注意的一个问题。
除了单独的NAND芯片结构之外,还有一些将不同类的存储芯片集合在一起的存储结构体,例如一些存储体
里面除了包含NAND还使用了DRAM或者SRAM来做存储缓存;在写入阶段这些缓存就可以用来在真正写入NAND之前
暂存数据。这样做的好处就是可以得到更快的速度的同时还可以延长NAND的寿命。
还有一种结构是使用NOR Flash和NAND Flash共用的形式,使用NOR Flash的目的是可以片上执行软件,从
而省去了读取数据的时间。
对于这些使用不同存储芯片的混合存储体而言,在一个包装好的芯片里面打包多个die的方式是一种很不错的既可以降低空间又可以降低功耗的方式。
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