flash系列-3-norflash实现XIP

什么是片内执行XIP?

xip,execute in place,即芯片内执行,指应用程序可以直接在flash闪存中运行,不必再把代码读到系统ram中。flash内执行是指norflash不需要初始化,可以直接在flash内执行代码,但往往只执行部分代码,比如初始化ram。

注意,片内执行不是说程序在存储器内执行哦,CPU的基本功能就是取指、译码、执行。norflash能在芯片内执行就是指CPU的取指模块能够执行直接从norflash中把指令取出来,供后面的译码和执行模块使用。


为什么norflash可以实现XIP,而nandflash就不可以???

解释一:嵌入式系统中代码的执行方式主要有3种:

①完全映射(fully shadowed)。嵌入式系统程序运行时,将所有的代码从非易失存储器(Flash、ROM等)复制到RAM中运行。

②按需分页(demand paging)。只复制部分代码到RAM中。这种方法对RAM中的页进行导入/导出管理,如果访问位于虚存中但不在物理RAM中会产生页错误,这时才将代码和数据映射到RAM中。

③ eXecute In Place (XIP)。在系统启动时,不将代码复制到RAM,而是直接在非易失性存储位置执行。RAM中只存放需要不断变化的数据部分,如下图所示。


如果非易失性存储器的读取速度与RAM相近,则XIP可以节省复制和解压的时间。NOR Flash和ROM的读取速度比较快(约100 ns),适合XIP;而NAND Flash的读操作是基于扇区的,速度相对很慢(μs级),因此不宜实现XIP系统。而NAND闪存写入速度比NOR快,更适合SND(存储和下载)系统。

解释二:

两种芯片的结构不同

NOR flash之所以可以片内执行,就是因为他符合CPU去指令译码执行的要求。CPU送一个地址出来,NORflash就能给一个数据让CPU执行,中间不需要额外的处理操作。

NAND flash不一样是因为nand flash有地址,数据,命令共用IO口的问题,cpu把地址发出来之后,并不能直接得到数据,还需要控制线的操作才能完成。就是他没有专用的SRAM接口。

解释三:

芯片内执行主要是是看芯片可不可以线性存储代码(假如硬件支持芯片接口),只要能保证芯片的存储空间是线性的(也就是无坏块),都可以片上执行

在读取Flash时候,容易出现“位翻转(bitconvert)

在Flash的位翻转(一个bit位发生翻转)现象上,NAND的出现几率要比NorFlash大得多。这个问题在Flash存储关键文件时是致命的,所以在使用NandFlash时建议同时使用EDC/ECC等校验算法。”

但是,如果能保证不出错,也还是可以进行XIP,可以在其上执行代码的:

“所谓XIP,就是CODE是在FLASH上直接运行. NANDFLASH只是不适合做XIP,但并不是不能做XIP“

要一段CODE能够正确的运行,要保证它的CODE是连续的,正确的.

由于一些电气特性的原因,NOR FLASH能够做到这一点,不存在坏道或坏块,所以能够做XIP.

而对于NAND FLASH, 它只保证它的BLOCK 0是好的,其他的块并不保证,虽然出错的几率比较低,但还是有出错的可能,所以CODE可能无法连续正确地执行.

但只要你有额外的保障措施,比如说在执行CODE之前去做一次ECC校验,来确保CODE是连续正确的.那你也可以做XIP. 有人这么做了,而且也证明是成功的

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