第1章 闪存和固态盘

《闪存数据库概念与技术》

厦门大学数据库实验室  林子雨  编著

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第1章 闪存和固态盘

闪存是一种新型的存储技术，已经在社会生产和生活的各个领域得到广泛应用。闪存具有速度快、体积小、质量轻、能耗低、抗震等特点，可以很容易被封装成各种存储产品，比如固态盘，取代传统硬盘作为各种应用系统的底层存储介质。

本章内容首先简要回顾计算机存储技术的发展历史，然后介绍闪存的分类、特性和应用，最后，介绍基于闪存的固态盘。

[概念区分]一般意义上的硬盘，包括机械式硬盘和固态硬盘。机械式硬盘，也称为普通硬盘，是磁盘的一种，靠盘片表面的磁性材料存储信息。当前PC机中配置的硬盘大都是机械式硬盘，这种机械式硬盘中包含了盘片、旋转轴和磁头，通过盘片的转动和磁头的移动来读取数据。固态硬盘，也可以简称为“固态盘”，是一种纯粹的电子存储设备，是一种半导体存储器，不包含任何机械部件，靠电路控制存储数据。固态盘可以采用多种不同类型的半导体存储芯片，比如闪存或者相变内存（PRAM），但是，当前市场上的绝大多数固态盘产品都采用闪存作为存储介质。因此，本书中的固态盘，特指采用闪存的固态盘。此外，为了避免两种不同类型的硬盘——机械式硬盘和固态硬盘——发生概念混淆，本书中，经常会用磁盘来指代机械式硬盘。

 

1.1    计算机存储技术

计算机已经广泛应用于人们的生产和日常生活，为人类社会的进步做出了巨大的贡献。从第一台现代意义的通用计算机EDVAC (Electronic Discrete variable Automatic Computer)，到当前最先进的计算机，都采用了冯.诺依曼体系结构，即一台计算机是由五个基本部分组成的，包括运算器、控制器、存储器、输入装置、输出装置，程序和数据放在一起存储，在程序的控制下自动完成操作。

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果等。存储器根据控制器指定的位置存入和取出信息。存储器为计算机赋予了记忆功能，保证计算机系统正常开展各项工作。

存储器按照用途来划分，可以分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。内存访问速度快，容量小，价格高，属于易失性存储，一旦断电，就会丢失所有信息，因此，通常用来暂时存放当前正在运行的程序和数据。外存访问速度要比内存慢许多，但是，容量大，价格低，属于非易失性存储，断电后也不会丢失信息，通常用来长期保存数据。

存储器按照存储介质来划分，可以分为半导体存储器和磁表面存储器。半导体存储器是由半导体器件组成的，主要包括随机存储器（RAM：Random Access Memory）、只读存储器（ROM：Read Only Memory）和高速缓存（Cache）：

l  随机存储器RAM：包括静态随机存储器SRAM（Static RAM）和动态随机存储器DRAM（Dynamic RAM）。SRAM不需要刷新电路就可以保存它内部存储的数据，相反，DRAM则要求每隔一段时间就要刷新充电一次，否则，内部的数据就会丢失，因此，SRAM具有较高的性能。但是，SRAM存在一个明显的缺点——集成度较低，这意味着，在设计产品时，在相同的容量下，DRAM内存产品体积较小，而SRAM却具有较大的体积，而且功耗较大。

l  只读存储器ROM：对于只读存储器ROM而言，在制造的时候，信息（数据或程序）就会被永久保存到ROM中，一般只能读出，不能写入，即使发生断电，ROM中的信息也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基础程序和数据，比如，BIOS就是一个永久保存在ROM中的一个软件，是操作系统输入输出管理系统的一部分，包含了自检程序、基本启动程序和基本的硬件驱动程序等，主要用来负责机器的启动和系统中重要硬件的控制和驱动，并为高层软件提供基层调用。

l  高速缓存(Cache)：是介于内存与CPU之间的一级存储器，速度接近于CPU，一般而言它不会采用DRAM技术，而是使用昂贵但较快速的SRAM技术。

磁表面存储器是由磁性材料做成，简称“磁盘”。当前比较常见的磁盘设备就是传统的机械式硬盘（HDD:Hard Drive Disk），或称为普通硬盘。机械式硬盘是计算机主要的存储媒介之一，既可以作为输入设备，也可作为输出设备。绝大多数机械式硬盘中，包括磁盘驱动器、适配器及盘片（如图[Hard-disk-drive](b)所示）在内的各个部件，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中（如图[Hard-disk-drive](a)所示），避免和外界物体直接基础，确保数据的安全存取。机械式硬盘通常由一个或者多个铝制或者玻璃制的盘片组成，这些盘片外表面覆盖着一层铁磁性材料，用来记录数据。盘片的表面会被划分成多个磁道，每个磁道又被划分成多个扇区，每个扇区的大小是固定的512字节。如图[Hard-disk-drive](c)所示，在存取数据时，通过磁头的移动和盘片的转动这二者相配合，就可以到达指定的扇区读取数据，这个过程被称为“寻址”。机械式硬盘的寻址过程是硬盘IO中最耗时的部分，因为，需要通过硬盘中的马达，带动磁头移动和盘片转动。因此，对于机械式硬盘而言，往往具有很高的顺序IO，而随机IO的性能却很差，因为，随机读写需要不断反复移动磁头进行寻址。

（a）外观

（b）内部

(c)存储原理示意图

图[Hard-disk-drive]机械式硬盘

 机械式硬盘凭借着较高的性价比（即容量大、每字节价格较低），一直以来都是永久性存储领域的首要选择，已经广泛地应用于个人和企业级存储解决方案中。但是，随着闪存技术的不断发展，机械式硬盘的地位开始动摇，基于闪存的固态盘已经有逐渐取代机械式硬盘的趋势。闪存是一种新兴的半导体存储器，从1989年诞生第一款闪存产品开始，闪存技术不断获得新的突破，并逐渐在计算机存储产品市场中确立了自己的重要地位。闪存是电可擦除可编程只读存储器（EEPROM：Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）的变种，比EEPROM的更新速度更快。闪存是一种非易失性存储器，即使发生断电也不会丢失数据，因此，可以作为永久性存储设备。但是，闪存不能像RAM一样以字节为单位改写数据，因此，闪存不能取代RAM。

1.2   闪存的原理、分类、特性和应用

本节将介绍闪存的工作原理、闪存的分类、闪存的结构、闪存的特性、闪存产品和应用。

1.2.1      闪存的工作原理

闪存是电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）的变种，最初是由日本东芝公司开发出来去代替磁盘的。关于闪存的名字中为什么使用“闪”字，有一种说法是[LeeK07]，一般的EEPROM需要逐一字节进行写入和擦除，而闪存可以在一次操作行为中同时写入一个页（包含512字节）或者擦除一个块（包含16或32个页）。

为了更好地理解闪存的工作原理，有必要首先了解可擦除可编程只读存储器（EPROM: Erasable Programmable Read-Only Memory）和电可擦除可编程只读存储器EEPROM。

EPROM由以色列工程师Dov Frohman发明的，是一种非易失性的半导体存储器，即断电后仍能保留数据。EPROM具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程，写入数据。因此，在写入数据前，必须用强紫外线照射来擦除里面的内容，采用的方法是：用紫外线照射芯片上面的透明擦除窗口（如图[EPROM]所示）。EPROM的编程是借助于编程器来完成的。编程器是用于产生EPROM编程所需要的高压脉冲信号的装置。在编程时需要将等待写入EPROM的数据首先送到随机存储器中，然后启动编程程序，编程器会把数据逐行地写入EPROM中。数据被写入到EPROM中以后，可以大约保持10～20年，并能无限次读取。同时，为了确保数据安全，擦除窗口必须保持覆盖，以防偶然被阳光擦除（阳光中包含紫外线）。

图[EPROM] 一款EPROM产品

图[EPROM-theory] EPROM工作原理

 

图[EPROM-theory]给出了EPROM的工作原理。EPROM常采用浮栅雪崩注入式MOS（Metal Oxide Semi-conductor）电路，它与MOS电路相似，在P型基片上生长出两个高浓度的N型区，通过欧姆接触分别引出源极和漏极。在源极和漏极之间有一个多晶硅栅极浮空在绝缘层中，与四周无直接电气联接，称为“浮栅”。这种电路以浮栅是否带电来表示存储1或者存储0。当需要往EPROM中写入数据时，在漏极加高压，电子从源极流向漏极，沟道充分开启。在高压的作用下，电子的拉力加强，能量使电子的温度极度上升，变为热电子，在控制栅施加高压时，热电子可以注入到浮栅中，使得浮栅带电。当浮栅带电以后，沟道就会处于关闭状态，在没有别的外力的情况下，电子会很好地保持在浮栅中。在需要清除电子时，可以利用紫外线进行照射，给电子足够的能量，使电子逃逸出浮栅，浮栅就不带电了。

EEPROM与EPROM相似，它是在EPROM基本单元电路的浮栅上面再生成一个浮栅，前者称为第一级浮栅，后者称为第二级浮栅。可以给第二级浮栅引出一个电极，使得第二级浮栅接某一电压VG。若VG为正电压，第一级浮栅与漏极之间产生隧道效应，使得电子注入第一级浮栅，即编程写入。若使VG为负电压，就会使得第一浮栅的电子散失，即擦除，擦除后可重新写入。

闪存通常包括NOR和NAND两种类型，其中，NAND闪存的基本单元电路与EEPROM类似，也是由双层浮栅MOS管组成。但是，NAND闪存的第一级浮栅的介质很薄，作为隧道氧化层。NAND闪存的写入方法与EEPROM相同，也是在第二级浮栅加正电压，使电子进入到第一级浮栅。当需要擦除EEPROM中的内容时，需要在源极加正电压，利用第一级浮栅与漏极之间的隧道效应，将注入到第一级浮栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除，因此，各单元的源极是连接在一起的，这样，擦除操作不能以字节为单位进行擦除，而是全片或者分块擦除，因此，NAND闪存的擦除代价较高。

1.2.2      闪存的分类

根据所采用的逻辑门类型的不同，闪存通常包括NOR和NAND两种类型。NOR闪存是由Intel公司开发的，是一种随机访问设备，具有专用的地址和数据线（和SRAM类似），以字节的方式进行读写，允许对存储器当中的任何位置进行访问，这使得NOR闪存是传统的只读存储器（ROM）的一种很好的替代方案，比如计算机的BIOS芯片。而NAND闪存则没有专用的地址线，不能直接寻址，是通过一个间接的、类似I/O的接口来发送命令和地址来进行控制的，这就意味着NAND闪存只能够以页的方式进行访问。相对于NOR闪存而言，NAND闪存只需要更少的逻辑门就可以存储相同数量的位，因此，NAND闪存比NOR闪存体积更小，存储密度更大。就读取速度而言，NOR闪存要比NAND闪存稍快一些；就写入速度而言，NAND闪存要比NOR闪存快许多。NAND闪存执行擦除操作比较简单，只需要擦除整个块即可。NOR闪存进行擦除时，需要把所有的位都写为1。NOR闪存虽然具备更快、更简单的访问过程，但是，存储能力比较低，因此，比较适合用来进行程序的存储。NAND闪存可以提供极高的单元存储密度（当前单个芯片具备了32GB的存储能力），比较适合存储大量的数据，并且写入和擦除的速度也很快；此外，NAND闪存的读写操作单元通常是一个扇区的大小（即512KB），这使得NAND闪存和磁盘的行为非常类似[InoueW04]。

在闪存发展的初期阶段，NOR闪存在市场上占据统治地位，但是，后来随着各种手持设备（比如MP3、手机和数码相机等）对数据存储量需求的快速增加，NAND闪存的市场占有率开始逐渐超越NOR闪存。作为NOR闪存的开发者，Intel公司也和生产NAND闪存的Micron科技公司合作成立了一个新的公司——IM闪存科技公司，涉足NAND闪存的生产。一些手机生产商也开始抛弃NOR闪存转而选择NAND闪存，而且，NAND闪存提供了和磁盘类似的标准访问接口，因此，目前市场上的存储产品很多采用了NAND闪存。

表[NAND-NOR] NAND和NOR闪存的比较

 

就可靠性而言，可以从位反转和坏块处理这两个方面来比较NOR闪存和NAND闪存[Xiang09]：

（1）位反转现象：是指某些情况下闪存芯片上的一个位(bit)发生了反转，这种现象在NOR闪存和NAND闪存上都可能出现，不过出现的概率很低，而且前者发生反转现象的概率要远小于后者。为了增强NAND闪存的可靠性，系统往往使用错误探查和更正算法。

（2）坏块问题：主要与NAND闪存有关。NAND闪存在生产过程中，由于生产环节的各种因素，会不可避免地产生坏块，坏块在闪存产品中是随机分布的，这些坏块性能很不稳定，如果在成品中使用，会造成用户数据的丢失。因此，产品在发布使用前，需要对整个闪存空间进行初始化扫描，如果发现坏块，就把它标记为无效不可用，这些坏块会被事先预备的区域来替代，或者可以直接改变映射表，隔离这些坏块。

虽然NOR闪存和NAND闪存在特性上存在很多差异，但是二者也存在共同点，比如，对于二者而言，写代价和擦除代价都要明显高于读代价，都需要进行“写前擦除”操作，都存在擦除次数的限制等。

NAND闪存包含两种类型：SLC（Single-Level Cell）和MLC(Multi-Level Cell)。SLC的全称是“单层式存储”，即在每个存储单元中存储1位；MLC的全称是“多层式存储”，它采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个块中记录两组位信息，这样就可以在理论上将原本SLC的存储密度提升一倍。因此，MLC比SLC的存储密度更高。由于MLC比SLC价格更低，容量更高，因此，它已经被用于很多低端的消费类电子产品中，比如移动电话、MP3播放器、PDA和数码相机等。但是，SLC结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传统的SLC NAND闪存可以经受10万次的读写。由于SLC比MLC具有更高的速度和寿命（寿命通常是MLC的10倍[ChenKZ09]），因此，SLC大多用于对性能和可靠性要求较高的工业化应用中。

1989年，日本东芝公司发布了NAND闪存的结构，此后，NAND闪存的发展非常迅速。从1996年开始，NAND闪存芯片的存储密度每年都会翻翻。Chang-gyu Hwang[Hwang03]曾在2003年做出预测，到2012年，每个NAND闪存芯片的容量可以达到250GB，到2014年，每个NAND闪存芯片的容量可以达到1TB。Chang-gyu Hwang对闪存发展的预测，到2012年为止一直都是成立的。

MLC NAND闪存的市场仍然在不断扩大，主要是因为它的容量迅速扩大，而且性能也不断得到提升。如果没有特殊说明，在本文后面的内容中，闪存专门是指MLC NAND闪存。

1.2.3      闪存的结构

闪存是一种纯粹的电子设备，不包含任何机械部件，靠电路控制进行存取操作，具备良好的物理特性，体积小，质量轻，能耗低，抗震性能好。闪存的能耗较低，一般假设闪存中一个操作的时间和它的电能消耗成正比。图[flash-chip-sumsung]显示了一款三星闪存芯片产品SAMSUNG KLMBG8EEGM-8001的外观。

图[flash-chip-sumsung] 一款三星闪存芯片产品外观

单个闪存芯片可以提供很高的性能，读操作速率可以达到40MB/秒，写操作的速率可以达到10MB/秒，并且具有很低的能耗。因此，几十个闪存芯片并行连接，可以提供每秒成百上千个IO。一个闪存设备是由闪存芯片构成的，这些芯片并行连接到控制器，控制器中通常包含一定数量的缓存，比如16MB到32MB。

如图[flash-structure]所示，闪存芯片是由一组数据存储单元阵列组成的，包含许多个“块”，每个块又包含许多个“页”（通常是32个页），一个页通常是512字节，因为闪存被开发出来时的最初目的就是为了取代磁盘，因此，一个闪存页的大小和磁盘扇区大小保持了一致。一个页不仅包括数据区域（通常是512字节），还包含了一个额外的、小的备用区域（通常是16字节），或者称为“带外数据（OOB：Out of Band）”区域，它是用来存储一系列的管理信息，包括：（1）错误纠正码；（2）和存储在数据区域中的数据对应的逻辑页面编号；（3）页面状态[KimKNMC02]。在写数据的同时，就可以顺便把管理信息写入这些备用区域，额外开销有时候可以忽略不计。每个闪存页的状态可以是以下三种状态中的一种：（1）有效；（2）无效；（3）自由/擦除。当没有数据被写入一个页时，这个页就处于“擦除”状态，这时，页中的所有位都是1。一个写操作只能针对处于擦除状态的页，然后把这个页的状态改变为“有效”。异地更新会导致一些页面不再有效，它们被称为“无效页”。

图[flash-structure] 闪存的结构

 闪存的一个块通常包含32个页，因此，一个块的大小通常是16KB，一般称这种闪存为“小块NAND闪存”。但是，一些高端应用需要更快的写和擦除速度，因此，闪存生产商开始生产“大块NAND闪存”，这类闪存中，一个块包含了64个页，每个页2212字节，因此，一个块的大小就是128KB。

图[Flash-chip] K9G8G08U0M芯片的阵列组织结构

图[Flash-chip]给出了一款来自三星公司的闪存芯片产品（K9G8G08UOM芯片）的阵列组织结构图[Samsung2006]，从图中可以看出，这款闪存芯片一共包含4096个块，每个块包含128个页，每个页的数据区域大小是2KB，备用区域的大小是64B，因此，可以计算得到这款闪存芯片的容量是8448MB。

1.2.4      闪存的特性

闪存在最初始阶段，所有位都被设置成1，闪存的三种典型操作是读操作、写操作和擦除操作，三者对位的操作具体如下：

l  读操作：返回被读取目标页的所有位；

l  写操作：把目标页中选中的一些位从1变成0；

l  擦除操作：把目标块的所有位都设置为1。

闪存中的每个操作的能耗分别大约是:24uJ(读操作)、763uJ(写操作)和425uJ(擦除操作) [ZhengGSZJKW03]。

从技术角度而言，NAND闪存具有不同于磁盘的几个显著特点：

（1）没有机械延迟：和磁盘不同，闪存中不存在任何机械部件，就是一个纯粹的电子设备，可以通过电路实现直接寻址，读取数据，不需要像磁盘那样进行耗时的寻址。对于闪存而言，不管是顺序读取，还是随机读取，性能都没有区别，都可以获得较快的速度。因此，在闪存中，访问数据的时间开销几乎和要访问的数据量成正比，而与数据在闪存中的物理位置无关。

（2）写操作最小单元是页：一个写操作的最小单元是一个页，只对一个页的一部分进行写操作是不可能的。对于不同的产品，一个页的大小可能是2KB或者4KB[LeeKWCK09]。页面在块内部会被顺序写入，即当一个块中的第i页被写入后，块中的第j页（1<j<i）就不能被写入，直到这个块被擦除。

（3）写前擦除：闪存和磁盘在更新时采用两种不同的方式，前者采用“就地更新”，后者采用“异地更新”，两种方式的主要区别在于逻辑页是否总是被写入到同一个物理地址。磁盘采用“就地更新”的方式，在更新一个数据项时，首先找到这个数据项的存储位置，然后，就在原地执行更新操作，可以直接覆盖原来的数据。但是，闪存的更新方式则不同，并不支持对原来数据的直接覆盖，为了对存储在闪存中的现有数据项进行更新，必须在写入数据之前执行一个耗时的擦除操作，然后在这个擦除过的页面上写入新数据，擦除操作的平均延迟是1500微秒[AgrawalPWDMP08]，比写操作慢得多。闪存的这个特性，严重制约了写操作的性能。为了避免每次更新操作都带来代价高昂的擦除操作，闪存一般采用“异地更新”的方式（如图[out-of-place-update]所示），即在更新数据时，把更新操作引导到其他空闲页执行，原来的旧数据所在的页可以暂时不擦除，只要简单设置为“无效”即可，只需要等到垃圾回收的时候才统一执行擦除操作。

图[out-of-place-update] 异地更新

为了提高闪存性能，还应该通过各种其他方式尽量减少由写操作引起的擦除操作的数量，这个问题通常是由FTL机制来解决的（见本书第3章关于FTL的介绍）。对于封装了闪存芯片的固态盘而言，FTL作为核心组件会被固化到ROM中，而对于直接使用闪存芯片的掌上设备（如手机）而言，则是由操作系统（比如Windows Mobile）中的软件来实现FTL功能。一旦一个闪存设备中已经写入数据的页需要被更新，并且没有可用的擦除页，FTL必须执行下列操作：（1）确定一个要被擦除的块；（2）从这个块中读取所有有效的页到内存；（3）擦除这个块；（4）把有效页写回这个块；（5）把更新的页写入这个块。擦除操作是很慢的，同时，转移有效页也会增加额外的开销。因此，一个擦除操作的总代价取决于两个方面的因素：（1）擦除操作的代价被分摊到多少个写操作上面和（2）在每次擦除操作中，有多少个有效页被转移。比较理想的情况是，不需要拷贝任何有效页，在更新一个完整的擦除块时只需要进行一次擦除操作。

（4）擦除操作粒度比写操作粒度大很多：擦除操作的粒度通常要比写操作大许多，因为，写操作的最小单元是页，而擦除操作并不是有选择性地针对某个数据项或者页，而是必须擦除包含该数据项的整个块，这个块被称为“擦除块”，擦除块的尺寸要比页大得多，通常一个擦除块包含64个页或者128个页。此外，对于一个块而言，擦除次数是有限的。如果一个块被擦除的次数超过一定数量，这个块就会老化掉，变得不稳定。

（5）读写速度不对称：在闪存中，读取数据时，只需要获得闪存中某个存储单元的状态即可；相反，在写入数据时，则需要往相应的存储单元中填充电子直到达到一个稳定的状态。由此可知，闪存的读取数据和写入数据的速度是不相同的，前者要比后者快一个数量级。一般来说，读操作和写操作的访问延迟分别为25微秒和200微秒[AgrawalPWDMP08]。

表[flash-HDD-DRAM]中给出了不同类型的存储介质的每种操作的时间开销，可以看出，DRAM和磁盘都具有读写操作对称性，即读操作和写操作的时间开销都相同，而闪存则表现出了读写操作的不对称性，写操作的时间开销要比读操作高一个数量级。而且闪存中存在耗时的擦除操作，擦除操作的时间开销比读操作开销高两个数量级，而DRAM和磁盘中则不存在擦除操作。

 

表[flash-HDD-DRAM] 不同类型的存储介质的每种操作的时间开销

 

（6）存在快慢块的现象：即不是所有块的读写速度都一样。图[SSD-3-test-result]给出了一款由OCZ公司生产的固态盘产品在不同块大小时的测试结果[FanLM12]，该款固态盘容量为60GB，采用了MLC NAND闪存芯片，接口类型为SATA2。图[SSD-3-test-result]中曲线显示了该固态盘产品的请求响应延迟随着请求偏移位置的变化而变化的情况。从图中可以看出，随着请求偏移大小的变化，请求响应延迟都会随着请求位置的增加而呈现出周期性的变化，并且在一个变化周期内，出现快慢两个阶段，这就说明这款固态盘产品具有快慢块的现象，即不是所有块的读写速度都一样。

图[SSD-3-test-result] 某款固态盘在不同块大小时的测试结果

1.2.5      闪存产品和应用

闪存由于具备体积小、质量轻、能耗低、抗震性能好等优良特性，已经被广泛应用于各类消费电子设备中作为存储介质，包括数码相机、手机、PDA、MP3等小型数码产品。在这些设备中，闪存被制作成一张小的“卡片”，直接插入到设备插槽里，所以被称为“闪存卡”。根据不同的生产厂商和不同的应用，闪存卡的类型也不大相同（如图[flash-device]所示），主要包括SmartMedia（SM卡）、Compact Flash（CF卡）、MultiMediaCard（MMC卡）、microSD（TF卡）、Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（记忆棒）、XD-Picture Card（XD卡）和微硬盘（MICRODRIVE）。虽然这些闪存卡在外观和规格上存在着很大的区别，但是底层的技术原理都是相同的。此外，闪存芯片还别封装制作成U盘和固态盘，前者主要用于个人新的存储，后者则越来越多地应用于企业级别的数据存储。闪存由于具有很好的抗震性能，因此，它在一些对抗震和防热要求较高的领域也得到了广泛的应用，比如应用在坦克和飞机中携带的嵌入式设备中。

目前市场上生产闪存产品的主要厂商包括金士顿、索尼、晟碟、Kingmax、鹰泰、创见、爱国者、纽曼、威刚、联想、台电等。

图[flash-device] 采用闪存的电子设备

需要指出的是，不同类型的磁盘产品的性能差别不大，因为，它们内部都是包含类似的磁头和碟片，寻址时间和旋转速度差异不大。但是，对于基于闪存的存储产品而言，不同产品的性能差异却是比较大的，如表[HDD-flash-performance]所示。廉价的低端闪存存储产品，比如USB存储棒或者相机存储卡，只能提供适中的读带宽，但是写性能很差。具有SATA接口的固态盘产品则能够提供更好的性能，比最好的磁盘速度还要快3倍以上，这主要归功于固态盘的内部设计，比如智能的块映射机制、对多个闪存芯片的并行IO访问和写缓冲等等。一些高端的固态盘产品的速度更快，采用了PCI-e连接接口，并且具有专用的设备驱动，而不是采用现有的SATA驱动。不同闪存产品的性能差异主要来自两个方面：首先，固态盘可以充分利用内部并行特性提高吞吐量；其次，固态盘可以利用智能的FTL机制来减少闪存“写前擦除”的代价。

表[HDD-flash-performance] 磁盘和不同闪存产品的性能比较