UEFI基础——NorFlash和NandFlash以及SpiFlash

时间:2024-05-20 21:35:24

NorFlash和NandFlash

无论是NorFlash还是NanFlash,当我们提到它们的的时候都是指存储芯片。

两者的差异最主要的是实现原理上,至于原理是什么,并不是本文的重点,不过也应该原理的关系,需要说明一点:无论是NorFlash还是NandFlash,在写数据的时候都需要先擦除(NorFlash稍微好一点,将BIT从1写成0不需要擦,但是因为大部分时候我们不可能只操作一个BIT,所以擦也是在所难免)。由于这一点跟Flash编程有关,所以还是需要了解的。

以下是针对NorFlash和NandFlash的对比:

特性 NorFlash NadFlash
提出公司 Intel(其实不算是) 东芝
提出时间 1988 1989
容量 较小 较大
读速度 很快
写速度
可擦次数 较少 较多
访问方式 随机访问 块访问
价格 较高 较低

下图是东芝公司给出的比较图:

UEFI基础——NorFlash和NandFlash以及SpiFlash

这里需要说明几点:

1. 其实无论是NorFlash还是NandFlash,都是东芝提出来的,至于中间发生了什么不是本文的重点;

2. NorFlash和NandFlash的访问方式有差异,这一点很重要,虽然NandFlash也是可以做什么访问的,但是NorFlash在这一点上更方便,这使他能够方便的完成XIP。

 

XIP

XIP的全程是eXecute In Place。原地执行,即Flash上的代码不需要先搬到内存中就可以执行。

此时处理器的地址空间直接映射到了Flash上面,所以对于处理器来说,Flash就跟普通的内存一样,可以从上面读取数据(是否可以写不确定,似乎没有应用),如下图所示:

UEFI基础——NorFlash和NandFlash以及SpiFlash

这种状态对BootLoader(比如BIOS)很重要,因为在刚上电的时候,系统中还没有可用的内存,此时包含在Flash中的地址就需要原地执行。为了支持XIP,需要保证Flash和系统控制器(比如PCH上的SPI Flash控制器)都支持XIP模式。

这里还需要说明一点:XIP模式跟NorFlash和NandFlash不存在直接关系,两者都可以支持XIP,但是NorFlash因为支持随机访问,所以更适合XIP模式。

 

SPI Flash

前面介绍了NorFlash和NandFlash,那么SPI Flash又是呢,另一种Flash类型吗?

并不是。

SPI Flash只是使用SPI总线接口的Flash,至于Flash是NorFlash还是NandFlash,都可以。

SPI全称是Serial Peripheral Interface,是一种串行的总线接口,它关注的是系统端访问数据的方式,而数据可以在Flash中,也可以在其它的存储器中,比如EEPROM等。

不过,通常在BIOS的开发中,SPI Flash是指SPI NorFlash,因为BIOS就存放在该存储器中,上电之后BIOS就在该芯片中运行,直到内存可用之后再将BIOS数据搬到内存中继续执行。

 

总结

NorFlash和NandFlash是存储芯片,因为实现原理不同所以特性不同。

SPI Flash可用于存放BIOS,通常是NorFlash,且需要支持XIP。