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计算机组成原理 · 存储器

Flash存储器

重要度 ⭐⭐⭐存储器层次结构Flash固态存储NANDNOR存储器
速查
Flash 是非易失性存储器(EEPROM 改进版),按块擦除;分 NOR(可执行代码)与 NAND(大容量数据存储)两类;写入只能 1→0,且先擦后写,擦写次数有限需磨损均衡。

速查

项目
本质EEPROM 改进版,按块擦写
两大类型NOR Flash(代码执行)/ NAND Flash(数据存储)
特点非易失、可电擦写、按块擦除
擦写次数有限(NAND 约 10 万次)
用途U 盘、SSD、SD 卡、BIOS 芯片

核心概念

Flash 是一种非易失性存储器,属于 EEPROM 的改进版本,支持电擦除,但擦除以块(Block)为单位(EEPROM 可按字节擦除)。

NOR vs NAND Flash

比较项NOR FlashNAND Flash
连接方式并联串联
随机读取快(可直接寻址)慢(需按页读取)
读取单位字节页(512B / 2KB / 4KB)
擦除单位块(64–128KB)块(128KB–数 MB)
写入速度
容量
成本
可执行代码✅ 可以(XIP)❌ 不适合
用途BIOS / 固件U 盘 / SSD / SD 卡

Flash 的读写特性

  • :可按字节/字随机读取(NOR)或按页读取(NAND)
  • 写(编程):只能将 1→0,不能 0→1
  • 擦除:必须整块擦除,擦除后全部变为 1
  • 写入前必须先擦除(先擦后写)

局限性

  • 擦写次数有限(NAND 约 10 万次)
  • 写前需擦除,不能原地覆盖写
  • 磨损不均 → 需磨损均衡算法

NOR / NAND 速记

一句话NOR 像内存、可直接执行代码(XIP);NAND 容量大、成本低,是 SSD / U 盘的主角。

读写特性

核心约束:写只能把 1 变成 0,不能把 0 变回 1;因此要写入新数据,必须先整块擦除(全变 1)再编程。这是 Flash 与 RAM 最本质的区别。

局限性

  • 擦写次数有限 → 需要磨损均衡把写入均匀分散到各块
  • 读快写慢(写前需擦除整块)
  • 不能原地覆盖写

关键性质

性质说明
非易失性断电不丢失数据
按块擦除不能按字节擦除(区别于 EEPROM)
读快写慢读取接近 RAM 速度,写入需先擦除
有限寿命擦写次数有限
先擦后写写入前必须擦除(变为全 1)
1→0 写入编程只能将 1 变为 0

常见考法

考法解题套路
NOR vs NANDNOR 可执行代码快读,NAND 容量大成本低
Flash vs EEPROMFlash 按块擦,EEPROM 按字节擦
Flash vs SRAM/DRAMFlash 非易失但慢,RAM 快但易失
写入特性先擦后写,只能 1→0
磨损均衡擦写次数有限,需均匀使用各块

易错点

必记
  • Flash 属于 ROM 类(非易失),但不是只读的
  • Flash 只能按块擦除,EEPROM 可按字节擦除
  • 写入只能 1→0,要写 1 必须先擦除(整块变 1)
  • NOR Flash 可执行代码(XIP),NAND Flash 不行
  • SSD 用的是 NAND Flash,不是 NOR Flash

核心结论

  1. Flash 是按块擦除的非易失性存储器
  2. NOR 适合代码存储(可执行),NAND 适合数据存储(大容量)
  3. 写入前必须擦除,擦写次数有限(需磨损均衡)
  4. SSD 基于 NAND Flash 构建
  5. Flash 介于 RAM 和磁盘之间:比磁盘快,比 RAM 慢

记忆卡片

NOR 和 NAND 的核心区别?
NOR 可按字节读取可执行代码;NAND 按页读取、容量大成本低。
Flash 与 EEPROM 的区别?
Flash 按块擦除,EEPROM 按字节擦除。
Flash 的写入有什么限制?
必须先擦除(整块变 1),写入只能 1→0。
为什么 SSD 需要磨损均衡?
Flash 擦写次数有限(约 10 万次),需均匀使用。
Flash 易失还是非易失?
非易失,断电数据不丢失。
SSD 用哪种 Flash?
NAND Flash(不是 NOR)。

交互动画 · 先擦除后编程(1→0)

点击「下一步」,观察 Flash 块必须先整块擦除(全 1)才能编程(1→0)
写入只能把 1 变 0;0 不能变回 1

相关知识点

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