NAND FLASH扇區(qū)管理

首先需要了解NAND FLASH的結(jié)構(gòu)。如圖：

以鎂光MT29F4G08BxB Nand Flash為例，這款Flash(如上圖)以4個扇區(qū)(sector)組成1個頁(page)，64個頁(page)組成1個塊(block)，4096個塊(block)構(gòu)成整個Flash存儲器;由于每個扇區(qū)的容量是512 字節(jié)(bytes)，整個Flash容量為4224M Bit(相當(dāng)于528M字節(jié))，去掉備用區(qū)域用于存放ECC數(shù)據(jù)校驗16M(虛線部分)，就是這個片子的容量512M字節(jié)。其他型號的Flash也是同樣由扇區(qū)組成頁、由頁組成塊、塊組成整個存儲設(shè)備，只是扇區(qū)、頁、塊的數(shù)量多少有區(qū)別而已。

在Flash的生產(chǎn)制造過程中，由于生產(chǎn)工藝的缺陷，很容易在Flash中產(chǎn)生不能使用的壞區(qū)域，如果在U盤中要使用這樣的Flash，就必須使用所謂的“量產(chǎn)工具”;U盤量產(chǎn)工具其實就是一種集壞區(qū)域掃描和Flash管理系統(tǒng)裝載于一身的工具。常規(guī)U盤主控的掃描是以塊為單位，掃描即往每一個塊里寫入數(shù)據(jù)，然后將讀出的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)比較，如果數(shù)據(jù)有誤則把該塊標(biāo)為“壞塊”。掃描完成后就是將Flash管理系統(tǒng)裝載到Flash里面，F(xiàn)lash管理系統(tǒng)就會利用掃描產(chǎn)生的壞塊表對整個Flash進行讀寫管理，這樣就完成了整個量產(chǎn)動作，U盤也就可以正常使用了。所以U盤顯示的容量與實際所用的Flash容量差異來源于不能存儲信息的壞塊和Flash管理系統(tǒng)的占用塊。壞塊越多，做出的U盤容量越低;而Flash管理系統(tǒng)占用的塊是沒有辦法避免，就像我們的電腦安裝操作系統(tǒng)要占用硬盤空間一樣。

當(dāng)然這里還涉及到一個ECC糾錯能力的問題，假設(shè)對這個Flash進行掃描的定義的ECC糾錯能力為1bit，只有數(shù)據(jù)出現(xiàn)超過1bit錯誤的塊才會被標(biāo)記為壞塊。這個時候需要區(qū)分塊糾錯和扇區(qū)糾錯的差別，假設(shè)任何一個塊里有任何一個扇區(qū)(512bytes)存在超出1bit的錯誤，常規(guī)主控在掃描的時候就會判斷整個塊為壞區(qū)域，這樣將損失整個塊128Kbytes的容量;但是當(dāng)使用扇區(qū)糾錯的主控時，同樣1bit ECC糾錯，他會直接去判斷這個塊里哪些是超出1bit錯誤的扇區(qū)，從而將其剔除，損失的只是每個真正有錯誤扇區(qū)的512bytes容量，從而保留了其余沒有錯誤的扇區(qū)，這樣Flash的利用率可以得到極大的提高。