网上有很多文章写道，nand flash的读写操作是以page为单位，还有文章说些nand flash时必须按page0、page1、page2…的顺序写，必须先写完前面的page才能写后面的page。难道nandflash就不能随机读到某个字节吗？只能一次性读一页？为啥写要按顺序写？不就是选中某根字线的事吗？明明可以做到随机选中啊，大家在学习过程中是否有这些疑问，今天尝试解答一下。
先来回顾一下nand flash的阵列结构：
通常以32或64个存储单元组成一个漏源相接的存储串，每个串的两头各有一个源线SL和位线BL选通管。32或64根字线连接存储单元的控制栅。一组这样的存储串组成一个block，也就是说32或64根字线下挂的所有存储单元组成一个block，而一根字线下挂的所有存储单元组成一个page或多个page。通常情况下，对SLC来说，一个字线对应一个Page; MLC则对应2个Page，这两个Page是一对（Lower Page和UpperPage）; TLC对应3个Page（Lower Page、UpperPage和Extra Page，不同闪存厂家叫法不一样）。一个Page有多大，那么字线上面就有多少个存储单元，就有多少个位线。还有将位线以奇偶划分的，此时的page数会翻倍。
一个 LUN（die）至少包含一个page寄存器和一个plane，也有一个LUN内含2个或4个plane。 每个plane对应一个page寄存器。通常，为了加快读写吞吐量，每个plane还会增加一个cache 寄存器，Cache读支持在传输前一个Page数据给主控的时候（Cache Register→主控），可以从闪存介质读取下一个主控需要读的Page的数据到Page Register（闪存介质→Page Register），这样数据在闪存总线传输的时间就可以隐藏在读闪存介质的时间里（或者相反，取决于哪个时间更长）; Cache Program也是如此，它支持闪存写前一个Page数据的同时（Page Register→闪存介质），传输下一个要写的数据到CacheRegister（主控→Cache Register），这样数据在闪存总线传输可以隐藏在前一个Page的写时间里。当然，有两个Register的闪存也支持正常的读写模式，这时候，用户可以把Cache Register和Page Register看成是一个缓存。
再来回顾一下nandflash的寻址，ONFI协议规定了两种地址类型：列地址和行地址，列地址用来访问一个page中的字节和字。行地址用于寻址page，block或者LUN。看到这里大家就有疑问了，这不是有列地址可以访问一个page中的字节吗？如果是以page为基本读写操作单位，那要列地址干什么？
首先，nand flash的读写操作是以page为单位，这句话从nand阵列本身来说是没错的，我们分情况举例说明：
1、如果是操作一个连续存储的大文件，主机通过READ PAGE（00h–30h）命令，选中相应字线后，整个字线上的所有存储单元（就是一个page）的状态（管子是通还是断）就会呈现在各自的位线上，位线上的电平信息会全部传输到与page大小相同的cache寄存器中，这时并不关注列地址是多少，等到第一页全部传输到缓存寄存器后，再通过列地址寻址，在缓存寄存器中定位到列地址指示的字节，然后开始输出到IO，这个列地址之前的数据就不会输出了。之后可以继续发送READ PAGE（00h–30h）命令读接下来的页，接下来的列地址就都为0，就可以完成整页整页输出。为了加大吞吐量，可以使用cache操作，使用READ PAGE CACHE SEQUENTIAL (31h)命令，就可以在cache寄存器输出当前页的同时，将下一页的数据移动到page寄存器中，这里是自动寻址到下一页，不用每次再写地址，同时将IO传输时间段与阵列操作时间段重叠，可以有效提升吞吐量，读大文件通常用此命令。
2、如果是读一些分散的小文件，比如先读page0的第8个字节，然后再读page0的第1个字节。假设每次读都在阵列上做列寻址，那第一次用一个读命令，定位到第8个字节，将这个字节传输到cache寄存器中，然后通过IO输出这个字节，再读第1字节的时候，又要重复发命令、地址，最关键的是还要做一次阵列到cache寄存器的数据搬运，这个搬运的时间是比较长的，造成效率很低，显然开发者不会这么去设计一个存储器。再者，怎么做到从nand阵列里只移动某一个字节的数据出去也是个问题，我们知道ONFI规定的读命令里，只给了一个起始地址，并没有给要读多长的数据信息，读多少就看外部读使能信号RE或者时钟发多少周期，所以在nand flash芯片内部的地址解码，只能解出来page地址（也就是选中哪根字线）和列地址（缓存寄存器中的页内偏移），列地址并不是用来选中位线，因为列地址只是一个起始偏移，并不能告诉阵列是要选中这个偏移开始的8根位线，还是这个偏移开始之后的所有位线。所以综合来看，一定是先把一整页全部移动到cache寄存器中，然后再在寄存器里做页内偏移寻址，这样就在第一个读第8个字节的命令下，就把整页数据都移动到cache寄存器了，下一次读第1个字节就不用再访问阵列了，直接使用RANDOM DATA READ (05h-E0h)命令，改变缓存的列地址，就可以读第1个字节了。
所以综上所述，nand flash的读写操作是以page为单位，说的是nand阵列操作的确是以page为基本单位，同时nand flash也能随机访问到某个字节，操作原理是在cache寄存器中做偏移寻址。正是因为nand flash这种操作机制，他的小文件随机读写效率不高，要多次发命令、地址，数据在整个IO传输中的占比较低，不经济。但是它操作大文件很合适，效率很高。
接下来看nand flash时必须按page0、page1、page2…的顺序写吗？这句话也没错，但是得分情况，如果是MLC、TLC这些一个cell存放多个bit的情况，就需要按顺序写Page0、Page1、Page2…，原因是MLC一个存储单元包含两个bit，要先写Lower Page，再写UpperPage，这是工艺决定的，但是对于读操作就没有这个限制，同时，如果是SLC，也没有这个限制。
最后仍有一个疑问：既然阵列操作是整页进行的，用不着去选中位线，那位线上的位线选择器和源线选择器是干什么的？这个疑问求大佬赐教。
