嵌入式关于FLASH的一点小知识

1 什么是FLASH

Flash属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device)，与此相对应的是易失性存储设备(Volatile Memory Device)。

非易失性存储设备在断电后数据也不会消失，关于非易失性存储器件/设备除了FLASH还有其它比较常见的如：光盘、软盘、机械硬盘、PROM(Programmable read-only memory)、ROM、EEPROM(Electrically erasable programmable read only memory)等。

与之相对的，易失性存储设备断电后，数据就丢失了，不论是以前的SDRAM、DDR SDRAM，还是现在的DDR3、DDR4以及LPDDR5运存都是属于易失性存储器件。

2 FLASH写过程

在嵌入式开发中，我们常常会接触到对芯片内置/外置FLASH的操作，FLASH的编程原理是只能将1写为0，而不能将0写为1，因此在FLASH编程之前，必须将要写的对应块区域擦除，擦除过程就是把所有位都写为1的过程，相对应的块区域的所有字节都变为0xFF，同时FLASH存在一个擦写均衡的问题，不能经常在同一块位置进行擦写操作，这样容易导致坏块，我们在实际过程中一定要注意这一点。

了解了前面的知识之后，拓展个固态硬盘SSD选购的知识，SSD就是NAND FLASH。购买SSD的时候我们不只要看它的品牌、价格，我们还要看它使用的什么颗粒（SLC、MLC、TLC、QLC？），不同颗粒对应的使用寿命是不同的，即不同颗粒对应的擦写次数不同，如下摘自网络的描述：

NAND FLASH的每一次读写擦都会对减少自身的寿命，为了提高容量降低成本，NAND FLASH从最初的SLC，向MLC，TLC还有QLC演变，单元存储密度从1bit，向2bit，3bit和nbit递增，但是擦写次数却不断递减，从100000（SLC）次，向5000（MLC）和1000（TLC）次和150次（QLC）递减。如果一个block寿命到了，写入这个block的数据就会出现无法处理的bit反转，这个block就不能再被使用了，需要管理算法使用保留的好块去把这个新增坏块替换下来，如果保留的好块使用完了，那么就不能再往里面写入数据了，所以管理算法需要具有平衡磨损模块，用于记录每个block的擦写次数，尽量保证每个block的擦写次数基本持平，从而提高整个器件的使用寿命。顺便说一下，当一个器件被使用了很久以后，清空平衡磨损表重新建立，每个block的磨损寿命信息就已经丢失，这时候再使用这个器件就非常危险，因为可能某个block的磨损度已经很高了，但是却没有被记录下来，这个block会突然出现无法处理的数据出错。

所以为什么我们买SSD的时候要看它的颗粒是SLC、MLC还是TLC或QLC了。SLC非常贵，个人使用的话没有必要，一般用于军工，MLC或TLC一般来说是最好的选择，以购买力来选择就行了。