从NOR转向使用CS SD NAND：为什么必须加入缓存（Cache）机制？
在传统使用 NOR Flash 的系统中，工程师通常习惯“随写随存”：写入数据粒度小，可以随机写入，不需要复杂的缓存或写入管理机制。不过随着使用场景发生转变，NOR Flash容量小，单位容量成本高，写入速度慢等成为瓶颈，很多工程师开始转向使用CS SD NAND这种NAND Flash产品. 在使用NAND过程中时如果仍然沿用 NOR 的写法，就容易遇到两个问题：
1️⃣ 寿命容易折损
2️⃣ 写入性能不稳定，出现延迟变慢
这些问题背后的根本原因就是：NAND Flash 不同于 NOR Flash，必须配合缓存（Cache/Buffer）来优化写入策略。
一、根本区别：写入粒度与擦除粒度完全不同
项目 | NOR Flash | NAND Flash（SD NAND） |
写入最小粒度 | Byte/Word 级 | Page（页）级，通常 2KB~16KB |
擦除粒度 | Sector（扇区，约4KB） | Block（块），通常包含 64~128 个 Page |
坏块管理 | 一般不需要 | 芯片内部已自带 |
写入策略 | 可随机写入 | 建议先缓存，再合并写入 |
是否需要管理算法 | 通常不需要 | 芯片内部已有FTL（Flash Translation Layer） |
→ 重点：NAND 的最小写入单位是 Page（NOR是Byte），而擦除单位是 Block，这决定了它必须配合缓存使用。
二、不用缓存的后果：写入放大（Write Amplification）
假设主机只写入 200 字节数据（Bytes），这小于 Page 大小，例如SD NAND内部存储单元的物理 page 为 4K。那么 SD NAND 必须执行：
1.把原始 Page 内容读取到 RAM 中
2.在 RAM 中修改那 200 字节
3.将整个 Page（4KB）重新写回
4.如果要写回的Block 已写满，还需要触发 Block 搬移与擦除（擦除一个新的Block，
然后将本次修改后的page数据和旧Block中有效page一个一个的写入新Block中！）（即 Block Copy / Block Merge）
于是就出现了“写入放大（Write Amplification）”：
主机写 200 Bytes 数据，NAND Flash 实际却写了 4KB 甚至更多 。
WA（写放大倍数）越高 → Flash 寿命消耗越快 → 性能越不稳定。
缓存机制的意义，就是把零碎数据先暂存，再“合并写入”，减少写入放大。
而NOR Flash由于写入最小颗粒度是Byte，直接写入200字节的数据就好，写入放大的问题比较轻微。只是写入耗时 相比 做了缓存的NAND会多很多。
三、写入放大的影响
1️⃣ 寿命加速折损（P/E Cycle 快速消耗）
NAND Flash 的寿命主要取决于擦写次数（P/E Cycle）。例如 SLC NAND 一般是 50K~100K 次，如果写入放大严重，实际擦写次数会远高于用户真实写入次数：
示例：
主机实际写入 1GB 数据，但 WA=4，
Flash 实际写入 4GB 数据，相当于寿命减少到 原来的 1/4。
我们在客户端碰到过一个极端例子，客户做数据记录设备，写入频次非常高也不做缓存，每次只往SD NAND写入几个字节，几个月以后发现产品寿命出现折损。客户按照自己的理论值推算，总写入量只有20~30GB，远没有达到产品的总写入量，我们预估这种场景下的WA至少是100~上千，因此寿命折损相当厉害
2️⃣ 响应延迟和写入速度变慢
当写入放大导致频繁的后台操作（GC 垃圾回收、Block Merge、Wear-Leveling 磨损均衡），会导致：
写入性能不稳定
存在明显的延迟（几百毫秒甚至更长）
有时主机以为“Flash 卡住了”
这些现象并不是 Flash 性能差，而是没有缓存 + 没有合理写入策略导致的。
具体在使用时会碰到：刚用的时候好好的，用一段时间感觉产品变卡了，响应变慢了也是这个原因。刚开始使用时flash里面都是空白，不太会触发以上操作，但满盘写入几次之后就开始触发频繁的后台操作，响应明显变慢。
四、加入缓存的好处：可控、可预测、可优化
是否使用缓存 | 写入性能 | 寿命 | 响应速度 | 是否便于调试 |
未使用 | 不稳定 | 快速下降 | 波动大 | 难定位问题 |
使用缓存 | 稳定 | 可评估 | 可预测 | 可持续优化 |
➡ 缓存不仅提升速度，更重要的是让系统行为变得“可控”和“可维护”。
➡ 对产品化非常重要。
五、SD NAND 的角色：不仅是 NAND，更是“简化控制器方案”
创世CS的 SD NAND已经内置了基础的 FTL、坏块管理与控制器逻辑，相比裸 NAND 更容易使用。但即便如此仍然建议：建立写入缓存（例如 4KB/8KB）
简言之：SD NAND 已经帮工程师做了一层管理，但它仍然不是 NOR，不建议 “随写随存”。
特别是针对数据记录和采集设备，医疗记录设备。都存在ms级别的数据采集，单次数据采集量都非常小（几个~几百字节）这种场景，一定要先做缓存再写入！
六、总结
从 NOR 转向 NAND（包含所有使用NAND Flash的产品，比如SD NAND, eMMC, SSD等） 时，为什么必须使用缓存？
✔ NAND 的写入必须以 Page 为单位、擦除必须以 Block 为单位
✔ 如果不做缓存，就会出现写入放大（Write Amplification）
✔ 写入放大会导致：
寿命快速折损
写入性能/响应速度不稳定
系统行为不可预测
采用缓存机制后，既能发挥NAND Flash容量大，价格便宜，写入速度快的优势，又得到一个可预测、可调优、可维护，使用寿命长的系统。
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