闪存 闪存是一种非易失性存储技术，它允许在断电后保留数据，并能够通过电信号进行擦除和重复写入。其核心原理基于浮栅晶体管结构。 浮栅晶体管与普通MOSFET类似，但在栅极（控制栅）和沟道之间嵌入了一个被绝缘层（通常是二氧化硅）完全包围的浮置栅极。当在控制栅施加足够高的正电压时，沟道中的电子会获得足够能量，穿过隧穿氧化层，被捕获在浮栅上，这个过程称为“编程”或“写入”，它改变了晶体管的阈值电压，使其代表数据“0”。反之，通过施加负电压或利用 Fowler-Nordheim 隧穿效应，可以将电子从浮栅拉出，使其复位为“1”，即“擦除”操作。数据的读取则通过施加一个参考电压检测晶体管是否导通来实现。 根据存储单元的组织架构和连接方式，闪存主要分为两种类型： NOR Flash ：其内存单元以并行方式连接，允许对每个存储单元进行随机访问。这种特性使得CPU可以直接从NOR Flash中读取并执行代码（称为XIP，就地执行），因此它通常用于存储设备固件、引导程序等对执行速度要求高但容量需求不大的场景。但其写入和擦除速度较慢，且容量相对较小。 NAND Flash ：其内存单元以串联方式连接（类似NAND逻辑门），仅支持按“页”进行读写，按“块”进行擦除。这种结构使其存储密度远高于NOR Flash，成本更低，且在写入和擦除速度上具有优势。然而，它不支持XIP，必须将代码和数据先加载到RAM中才能执行。因此，NAND Flash是现代大容量存储设备（如SSD、eMMC、U盘、存储卡）的主流技术。 为了在有限的物理单元上存储更多数据，闪存发展出不同的存储层次： SLC ：每个存储单元只存储1比特数据（1或0）。它速度快、耐用性（可擦写次数）极高、可靠性好，但成本最高。 MLC ：每个存储单元存储2比特数据（00, 01, 10, 11）。通过精确控制浮栅上的电子数量来区分四种状态。它在容量、成本和性能间取得平衡，但耐用性低于SLC。 TLC ：每个存储单元存储3比特数据（8种状态）。进一步提升了存储密度和降低了成本，但代价是写入速度更慢、耐用性更低。 QLC ：每个存储单元存储4比特数据（16种状态）。拥有最高的存储密度和最低的单位成本，但耐用性和写入速度是所有类型中最差的。 由于NAND Flash的物理特性（必须先擦除才能写入，且擦除以块为单位），以及随着制程微缩和MLC/TLC/QLC的普及带来的可靠性挑战，直接管理原始闪存变得非常复杂。因此，在实际应用中，需要一个专门的控制器和一套复杂的固件算法，即 闪存转换层 。FTL负责逻辑区块地址到物理区块地址的映射、磨损均衡、垃圾回收、坏块管理以及纠错码等关键功能，将原始的、有缺陷的NAND Flash模拟成一个可靠、易用的块设备提供给操作系统。你之前学过的 固态硬盘控制器 就是执行FTL功能的硬件核心。