NOR flash replacement
જ્યારે ફ્લેશ મેમરી તેની બિન-વોલેટિલિટી, આઘાત-પ્રતિકાર, નાના કદ અને ઓછા ઉર્જા વપરાશને કારણે એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સમાં સૌથી લોકપ્રિય સંગ્રહસ્થાનમાંનું એક છે, ત્યારે તેની એપ્લિકેશન તેની મૂળ ડિઝાઇનથી ઘણી આગળ વધી છે. તેની મૂળ ડિઝાઇનના આધારે, NOR ફ્લેશ મેમરી પ્રોગ્રામ્સના દ્વિસંગી કોડને સંગ્રહિત કરવા માટે રચાયેલ છે કારણ કે તે XIP (એક્ઝિક્યુટ-ઇન-પ્લેસ) અને વાંચન કામગીરીમાં ઉચ્ચ પ્રદર્શનને ટેકો આપે છે, જ્યારે NAND ફ્લેશ મેમરીનો ઉપયોગ ડેટા સ્ટોરેજ તરીકે થાય છે કારણ કે તેની ઓછી કિંમત અને લેખન/ભૂંસી નાખવાની કામગીરીમાં ઉચ્ચ પ્રદર્શન, NOR ફ્લેશની સરખામણીમાં. તાજેતરના વર્ષોમાં, NAND ફ્લેશની કિંમત NOR ફ્લેશની સરખામણીએ ઘણી ઝડપથી ઘટી છે. આમ, હાર્ડવેરની કિંમતને આખરે ઘટાડવા માટે, NOR ફ્લેશ (મજબૂત બજાર માંગ દ્વારા પ્રેરિત) ને બદલવા માટે NAND ફ્લેશનો ઉપયોગ કરવો એમ્બેડેડ-સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં એક નવો ટ્રેન્ડ બની જાય છે, ખાસ કરીને મોબાઇલ ફોન અને આર્કેડ ગેમ્સ પર. ઝાંખી રિપ્લેસમેન્ટ ફ્લેશ મેમરીના સારી રીતે રચાયેલ વ્યવસ્થાપન પર આધાર રાખે છે, જે હોસ્ટ સિસ્ટમ પર સોફ્ટવેર દ્વારા (કાચા માધ્યમ તરીકે) અથવા તેના ઉપકરણોની અંદર હાર્ડવેર સર્કિટ/ફર્મવેર દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. અહીં, મર્યાદિત મેમરી-સ્પેસ જરૂરિયાતો અને કાર્યક્ષમ અમલીકરણ સાથે કાર્યક્ષમ આગાહી પદ્ધતિની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. આગાહી પદ્ધતિ કાર્યકારી સમૂહ ખ્યાલને અપનાવીને આગાહી આલેખ બનાવવા માટે કાર્યક્રમના અમલીકરણની પ્રવેશ પદ્ધતિઓ એકત્રિત કરે છે. આગાહી આલેખ અનુસાર, આગાહી પદ્ધતિ ડેટા (/કોડ) ને એસ. આર. એ. એમ. કેશમાં પ્રીફેચ કરે છે, જેથી કેશ મિસ રેટ ઘટાડી શકાય. તેથી, કાર્યક્રમના અમલીકરણની કામગીરીમાં સુધારો થાય છે અને NAND અને NOR વચ્ચેનું વાંચન પ્રદર્શન અંતર અસરકારક રીતે ભરવામાં આવે છે. બૂટ કોડ માટે NAND ફ્લેશનો ઉપયોગ કરવા માટે કોડને શેડો કરવા માટે DRAM નો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે. એક અસરકારક પ્રિફેચિંગ વ્યૂહરચના મેમરી પદાનુક્રમમાં લોકપ્રિય કેશિંગ વિચારોથી અલગ, આ અભિગમનો હેતુ એપ્લિકેશન-લક્ષી કેશિંગ મિકેનિઝમ છે, જે એપ્લિકેશનોના આપેલ એક્ઝેક્યુશન ટ્રેસના આધારે આગાહી-સહાયિત પ્રિફેચિંગને અપનાવે છે. એમ્બેડેડ સિસ્ટમોની ડિઝાઇનને એપ્લિકેશનોના મર્યાદિત સમૂહ સાથે ગણવામાં આવે છે, જેમ કે મોબાઇલ ફોનમાં પસંદ કરેલા સિસ્ટમ પ્રોગ્રામોનો સમૂહ અથવા મનોરંજન-પાર્ક મશીનોની આર્કેડ રમતો. આ ઉપરાંત, SRAM ક્ષમતા અને કમ્પ્યુટિંગ શક્તિ અમલીકરણમાં મર્યાદિત છે. હાર્ડવેર આર્કિટેક્ચર હાર્ડવેર ડિઝાઇનમાં ચાર આવશ્યક ઘટકોનો સમાવેશ થાય છેઃ યજમાન ઈન્ટરફેસ, SRAM (કેશ), NAND ફ્લેશ મેમરી અને નિયંત્રણ તર્ક. NAND અને NOR વચ્ચેના પ્રદર્શન અંતરને ભરવા માટે, SRAM NAND પર ડેટા એક્સેસ માટે કેશ સ્તર તરીકે કામ કરે છે. યજમાન ઈન્ટરફેસ સરનામાં અને ડેટા બસો દ્વારા યજમાન પ્રણાલી સાથેના સંચાર માટે જવાબદાર છે. સૌથી અગત્યનું, નિયંત્રણ તર્ક કેશીંગ પ્રવૃત્તિનું સંચાલન કરે છે અને NAND ફ્લેશ અને SRAM સાથે NOR ફ્લેશનું સેવા અનુકરણ પ્રદાન કરે છે; તેમાં સિસ્ટમ પ્રદર્શનને સુધારવા માટે અમલમાં મૂકાયેલ બુદ્ધિશાળી આગાહી પદ્ધતિ હોવી આવશ્યક છે. નિયંત્રણ તર્કમાં બે મુખ્ય ઘટકો છેઃ કન્વર્ટર SRAM કેશ સાથે NAND ફ્લેશ પર NOR ફ્લેશ ઍક્સેસનું અનુકરણ કરે છે, જ્યાં સરનામાનું અનુવાદ બાઈટ એડ્રેસિંગ (NOR માટે) થી લોજિકલ બ્લોક એડ્રેસિંગ (LBA) એડ્રેસિંગ (NAND માટે) કરવું આવશ્યક છે. નોંધ લો કે દરેક 512B/2KB NAND પૃષ્ઠ અનુક્રમે એક અને ચાર LBA ને અનુરૂપ છે. પ્રીફેચ પ્રક્રિયા એન. એ. એન. ડી. થી એસ. આર. એ. એમ. સુધી ડેટા પ્રીફેચ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે જેથી એન. ઓ. આર. એક્સેસનો હિટ રેટ એસ. આર. એ. એમ. કરતા વધારે હોય. પ્રક્રિયાએ એકત્રિત કરેલા નિશાનના સમૂહ દ્વારા લક્ષ્ય એપ્લિકેશનની વર્તણૂકનું વિશ્લેષણ અને નિષ્કર્ષણ કરવું જોઈએ. એકત્રિત કરેલા નિશાનમાંથી કાઢવામાં આવેલી ઍક્સેસ પેટર્ન અનુસાર, પ્રક્રિયા આગાહી માહિતી પેદા કરે છે, જેને આગાહી આલેખ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આગાહી આલેખ NOR (અથવા NAND) પર એપ્લિકેશન એક્ઝેક્યુશનની ઍક્સેસ પેટર્નમાં LBA ના ક્રમનો સમાવેશ થાય છે. જેમ જેમ એપ્લિકેશન ઘણી વખત ચાલે છે, એપ્લિકેશન એક્ઝેક્યુશનની સંભવિત ઍક્સેસ પેટર્નનું "વર્ચ્યુઅલ" સંપૂર્ણ ચિત્ર દેખાઈ શકે છે. મોટાભાગની એપ્લિકેશન એક્ઝેક્યુશન ઇનપુટ-આધારિત અથવા ડેટા-સંચાલિત હોવાથી, આપેલ એલ. બી. એ. ને અનુસરતા એકથી વધુ અનુગામી એલ. બી. એ. હોઈ શકે છે, જ્યાં દરેક એલ. બી. એ. ગ્રાફમાં એક નોડને અનુરૂપ હોય છે. એકથી વધુ અનુગામી એલ. બી. એ. ધરાવતા નોડને શાખા નોડ કહેવામાં આવે છે, અને અન્યને નિયમિત નોડ કહેવામાં આવે છે. ઍક્સેસ પેટર્નને અનુરૂપ ગ્રાફને ચોક્કસ એપ્લિકેશનના આગાહી ગ્રાફ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જો એન. એ. એન. ડી. ફ્લેશમાંના પૃષ્ઠોને સમયસર પૂર્વનિર્ધારિત કરી શકાય અને કેશીંગ માટે પૂરતી એસ. આર. એ. એમ. જગ્યા હોય, તો તમામ ડેટા એક્સેસ એસ. આર. એ. એમ. પર કરી શકાય છે. ઓવરહેડ્સ (એસઆરએએમ ક્ષમતા) સાથે ફ્લેશ મેમરી પર આગાહી ગ્રાફને સાચવવા માટે, દરેક નિયમિત નોડની અનુગામી એલબીએ માહિતી અનુરૂપ પૃષ્ઠના ફાજલ વિસ્તારમાં સાચવવામાં આવે છે. તેનું કારણ એ છે કે વર્તમાન અમલીકરણમાં પૃષ્ઠના ફાજલ વિસ્તારમાં બિનઉપયોગી જગ્યા હોય છે, અને પૃષ્ઠનું વાંચન સામાન્ય રીતે તેના ડેટા અને ફાજલ વિસ્તારોને એક સાથે વાંચવા સાથે આવે છે. આ રીતે, નિયમિત નોડની અનુગામી એલ. બી. એ. માહિતીની પહોંચ કોઈ વધારાના ખર્ચ વિના આવે છે. શાખા નોડમાં એકથી વધુ અનુગામી એલ. બી. એ. હોવાથી, સંબંધિત પૃષ્ઠના ફાજલ વિસ્તારમાં માહિતી સંગ્રહિત કરવા માટે પૂરતી ખાલી જગ્યા ન હોઈ શકે. આમ, તમામ શાખા ગાંઠોની અનુગામી એલ. બી. એ. માહિતીને સાચવવા માટે શાખા કોષ્ટક જાળવવામાં આવે છે. શાખા નોડને અનુરૂપ શાખા કોષ્ટકનું પ્રારંભિક પ્રવેશ સરનામું સંબંધિત પૃષ્ઠના ફાજલ વિસ્તારમાં સાચવી શકાય છે. પ્રારંભિક એન્ટ્રી શાખા નોડના અનુગામી એલ. બી. એ. ની સંખ્યાને રેકોર્ડ કરે છે, અને અનુગામી એલ. બી. એ. પ્રારંભિક એન્ટ્રી પછીની એન્ટ્રીઓમાં સંગ્રહિત થાય છે. શાખા ટેબલને ફ્લેશ મેમરી પર સાચવી શકાય છે. રન ટાઇમ દરમિયાન, વધુ સારા પ્રદર્શન માટે સમગ્ર ટેબલને SRAM માં લોડ કરી શકાય છે. જો ત્યાં પૂરતી SRAM જગ્યા ન હોય, તો ટેબલના ભાગોને માંગ પ્રમાણે લોડ કરી શકાય છે. પ્રીફેચ પ્રક્રિયા પ્રીફેચ પ્રક્રિયાનો ઉદ્દેશ આપેલ આગાહી આલેખના આધારે NAND માંથી ડેટા પ્રીફેચ કરવાનો છે જેથી મોટાભાગના ડેટા એક્સેસ SRAM પર થાય. મૂળભૂત વિચાર ગ્રાફમાં એલ. બી. એ. ક્રમને અનુસરીને માહિતી મેળવવાનો છે. કેશમાં પસંદ કરેલ પૃષ્ઠને અસરકારક રીતે જોવા માટે, કેશ વ્યવસ્થાપનમાં ચક્રીય કતાર અપનાવવામાં આવે છે. એન. એ. એન. ડી. ફ્લેશમાંથી પ્રીફેચ કરેલો ડેટા એન્ક્વીવ કરવામાં આવે છે, જ્યારે બીજી તરફ યજમાનને ટ્રાન્સફર કરાયેલ ડેટા ડીક્વીવ કરવામાં આવે છે. પ્રિફેચ પ્રક્રિયા લોભી રીતે કરવામાં આવે છેઃ P1 ને છેલ્લું પ્રિફેચ કરેલું પૃષ્ઠ બનાવો. જો P1 નિયમિત નોડને અનુરૂપ હોય, તો પછી જે પૃષ્ઠ અનુગામી LBA ને અનુરૂપ હોય તે પૂર્વનિર્ધારિત હોય છે. જો પી1 શાખા નોડને અનુરૂપ હોય, તો પ્રક્રિયાએ સમાન આધાર અને રાઉન્ડ-રોબિન રીતે તમામ સંભવિત આગામી એલ. બી. એ. લિંક્સને અનુસરીને પૃષ્ઠોને પૂર્વનિર્ધારિત કરવા જોઈએ. 2D NAND દ્વારા 3D NAND રિપ્લેસમેન્ટ 2021 સુધીમાં, 2D NAND દ્વારા 3D NAND રિપ્લેસમેન્ટ શરૂ થઈ ગયું છે. 3ડી એન. એ. એન. ડી. માં પ્રતિ બીટ ઓછી કિંમત અને વધુ સારી વિશ્વસનીયતા માટે નવીનતમ નિયંત્રક તકનીકના ફાયદા છે. પરિણામે, નીચા જીબી સ્તરે પણ, 3D NAND એ કોડ સંગ્રહ માટે પસંદગીનો વિકલ્પ છે. સંદર્ભો NAND ફ્લેશ મેમરી NAND વિરુદ્ધ NOR સેમસંગ વનએન્ડ ફ્લેશ બાહ્ય લિંક્સ ફ્લેશ-મેમરી રિસર્ચ ગ્રુપ A નોનવોલેટાઇલ મેમરી ઝાંખી NAND ફ્લેશ NAND ફ્લેશ એપ્લિકેશન્સ સોલિડ-સ્ટેટ કમ્પ્યુટર સ્ટોરેજ મીડિયા કમ્પ્યુટર મેમરી નોન-વોલેટાઇલ મેમરી