NAND dummy read/write的原理和应用

NAND闪存中，"dummy read"和"dummy write"操作是针对NAND闪存工作特性而进行的一些特殊控制操作，它们并不是真正意义上的数据读取或写入操作，而是为了满足NAND存储器内部工作流程所需的时间周期或信号同步要求。下面分别对这两种操作的原理、作用及应用场景进行详细解读：

NAND dummy Read（虚拟读取）

原理与作用：
在NAND闪存的操作过程中，尤其是在执行特定命令序列时，例如读取ID、状态寄存器或者进行读/写操作之前，有时需要发送一些不携带有效数据的“dummy”时钟周期。这是因为NAND闪存内部电路设计和通信协议的要求，其内部可能有固定的延迟时间或者等待状态转换完成的过程。

1. 时序匹配：NAND器件在执行读取操作前，通常需要经历一段固定延时以确保内部电路准备就绪。这种延时可以通过发送dummy读指令来填充，从而保持与控制器的时序一致性。
2. 物理特性补偿：由于NAND芯片内部传输速度差异，通过添加dummy read周期可以补偿不同芯片间的延迟差异，保证正确接收数据。
3. 信号稳定：有些NAND设备在读取真实数据前需要先读取一定数量的dummy字节，这有助于稳定内部电压和电流，以便后续准确读取实际数据。

NAND dummy Write（虚拟写入）

原理与作用：
类似地，NAND dummy write操作主要是在写入数据流中的某些点插入无意义的数据位，这些位不会被保存在闪存单元中，但它们的存在是为了满足以下目的：

1. 时序控制：在写入实际数据之前，发送dummy write字节可以用来填充必要的时钟周期，确保数据写入过程的时序符合NAND器件的工作规范。
2. 内部处理需求：NAND Flash在写入操作中可能存在一定的内部操作延迟，如编程算法的初始化阶段，这时会发送dummy字节以确保编程脉冲可以在正确的时序下开始。
3. 电荷平衡：在某些情况下，dummy write还用于调整并维持编程期间的电荷平衡，尤其对于多层单元（MLC, TLC）等更复杂结构的NAND闪存，以确保每个单元能够得到精确的电荷量。

应用场景：

• 在初始化NAND闪存接口或执行任何数据访问之前，驱动程序或控制器软件都会根据NAND设备的数据表（Datasheet）中的规定，执行相应的dummy read/write操作。
• 在进行固件升级、数据恢复或系统启动加载阶段，当需要从NAND闪存中读取或写入信息时，也会用到这些操作。
• 在高级的闪存管理算法中，例如磨损均衡、错误校正码（ECC）计算以及复杂的读写操作过程中，dummy read/write也是不可或缺的部分。

综上所述，无论是dummy read还是dummy write，都是为了确保NAND闪存与主机控制器之间的通信效率和数据完整性，同时也是为了适应NAND闪存独特的电气和物理特性所采取的技术措施。