Ce este memoria flash pentru a explica copiilor. Volumul utilizabil al unităților flash: ce este? Caracteristici cheie ale unității flash USB

Ce este memoria flash?

Memorie flash/stick USB sau memorie flash este un dispozitiv de stocare în miniatură aplicabil ca mediu suplimentar de stocare și stocare. Dispozitivul se conectează la un computer sau alt cititor printr-o interfață USB.

Unitatea flash USB este concepută pentru a citi informațiile înregistrate pe ea în mod repetat pe o durată de viață specificată, care este de obicei de la 10 la 100 de ani. Memoria flash poate fi scrisă doar de un număr limitat de ori (aproximativ un milion de cicluri).

Memoria flash este considerată mai fiabilă și mai compactă decât hard disk-urile (HDD) deoarece nu are părți mecanice în mișcare. Acest dispozitiv este destul de utilizat pe scară largă în producția de digital dispozitive portabile: camere foto și video, înregistratoare de voce și playere MP3, PDA-uri și telefoane mobile. Odată cu aceasta, memoria flash este folosită pentru a stoca firmware în diverse echipamente, cum ar fi modemuri, PBX-uri, scanere, imprimante sau routere. Poate singurul dezavantaj al unităților USB moderne este volumul lor relativ mic.

Istoria memoriei flash

Prima memorie flash a apărut în 1984, a fost inventată de inginerul Toshiba Fujio Masuoka (Fujio Masuoka), al cărui coleg Shoji Ariizumi a comparat principiul de funcționare al acestui dispozitiv cu un bliț și a numit-o prima dată „flash”. Prezentarea publică a Flash Memory a avut loc în 1984 la Seminarul Internațional despre dispozitive electronice, care a avut loc la San Francisco, California, unde Intel a devenit interesat de această invenție. Patru ani mai târziu, specialiștii săi au lansat primul procesor flash tip comercial. Cei mai mari producători de unități flash la sfârșitul anului 2010 au fost Samsung, care ocupă 32% din această piață și Toshiba - 17%.

Cum funcționează o unitate flash USB

Toate informațiile scrise pe o unitate Flash și stocate în matricea acesteia, care constă din tranzistori cu poartă flotantă numite celule (celule). În dispozitivele cu celule convenționale cu un singur nivel, fiecare dintre ele „își amintește” doar un bit de date. Cu toate acestea, unele cipuri noi cu celule cu mai multe niveluri (celule cu mai multe niveluri sau celule cu trei niveluri) sunt capabile să stocheze mai multe informații. În acest caz, trebuie utilizată o altă sarcină electrică pe poarta plutitoare a tranzistorului.

Caracteristici cheie ale unității flash USB

Unitățile flash disponibile în prezent variază în dimensiune de la câțiva kilobytes la sute de gigabytes.

În 2005, specialiștii de la Toshiba și SanDisk au făcut o prezentare a unui procesor NAND, al cărui volum total a fost de 1 GB. La crearea acestui dispozitiv, au aplicat tehnologia celulelor multinivel, atunci când tranzistorul este capabil să stocheze mai mulți biți de date folosind o sarcină electrică diferită pe poarta plutitoare.

În septembrie a anului următor, Samsung a prezentat publicului un cip de 4 gigaocteți dezvoltat pe baza unui proces de 40 nm, iar la sfârșitul anului 2009, tehnologii Toshiba au anunțat crearea unei unități flash de 64 GB, care a fost lansată. în producţie de masă la începutul anului următor.a anului.

În vara anului 2010 a avut loc prezentarea primei unități USB de 128 GB din istoria omenirii, formată din șaisprezece module de 8 GB.

În aprilie 2011, Intel și Micron au anunțat crearea unui cip flash MLC NAND de 8 GB cu o suprafață de 118 mm, aproape jumătate din dimensiunea dispozitivelor similare, care a început producția în masă la sfârșitul anului 2011.

Tipuri de carduri de memorie și unități flash

Este folosit în principal în echipamentele video și foto profesionale, deoarece are dimensiuni destul de mari de 43x36x3,3 mm, drept urmare este destul de problematică instalarea unui slot Compact Flash în telefoane mobile sau playere MP3. În același timp, cardul este considerat nu foarte fiabil și, de asemenea, nu are o viteză mare de procesare a datelor. Dimensiunea maximă admisă a Compact Flash ajunge în prezent la 128 GB, iar viteza de copiere a datelor a crescut la 120 MB/s.

RS-MMC/Card Multimedia de dimensiuni reduse- un card de memorie care are jumătate din lungimea unui card MMC standard - 24x18x1,4 mm și cântărește aproximativ 6 grame. În același timp, toate celelalte caracteristici și parametri ai unui card MMC convențional sunt păstrate. Trebuie folosit un adaptor pentru a utiliza carduri RS-MMC.

MMCmicro- un card de memorie miniatural cu dimensiuni de doar 14x12x1,1 mm si conceput pentru dispozitive mobile. Pentru a-l folosi, trebuie să utilizați un slot MMC standard și un adaptor special.

În ciuda parametrilor și dimensiunilor de 32x24x2,1 mm, care sunt foarte asemănătoare cu cele ale cardului MMC, acest card nu poate fi utilizat cu slotul MMC standard.

Capacitate mare SDHC/SD este un card de memorie SD de mare capacitate cunoscut utilizatorilor moderni ca SD 1.0, SD 1.1 și SD 2.0 (SDHC). Acest aparat diferă în cantitatea maximă permisă de date care poate fi plasată pe ele. Deci există limite de capacitate sub formă de 4 GB pentru SD și 32 GB pentru SDHC. Cardul SDHC este compatibil cu SD. Ambele opțiuni sunt disponibile în trei formate de dimensiune fizică: standard, mini și micro.

card microSD/Micro Secure Digital- acesta este cel mai compact conform datelor din 2011 dispozitive detașabile memorie flash, dimensiunile sale sunt 11x15x1 mm, ceea ce vă permite să o utilizați telefoane mobile, comunicatoare etc. Comutatorul de protecție la scriere se află pe adaptorul microSD-SD, iar capacitatea maximă posibilă a cardului este de 32 GB.

Memory Stick Micro/M2- un card de memorie, al cărui format concurează ca dimensiune cu microSD, dar avantajul rămâne la dispozitivele Sony.

  • Fizică,
  • Electronice pentru începători

    • cuvânt înainte

    An Nou- o sărbătoare plăcută, luminoasă, în care rezumam cu toții anul trecut, privim viitorul cu speranță și dăm cadouri. În acest sens, aș dori să mulțumesc tuturor locuitorilor pentru sprijin, ajutor și interes pentru articolele mele (, , ,). Dacă nu l-ai fi susținut o dată pe primul, nu ar fi existat următoarele (deja 5 articole)! Mulțumiri! Și, bineînțeles, vreau să fac un cadou sub forma unui articol de divulgare științifică și educațională despre cât de distractiv, interesant și benefic (atât personal, cât și public) poate fi folosit, destul de dur la prima vedere, echipamentul analitic. Astăzi, de Revelion, pe masa de operație festivă se află: o unitate USB-Flash de la A-Data și un modul SO-DIMM SDRAM de la Samsung.

    Partea teoretică

    Voi încerca să fiu cât mai succint, astfel încât să avem cu toții timp să pregătim salata Olivier cu o marjă pentru masa festivă, așa că o parte din material va fi sub formă de link-uri: dacă doriți, citiți pe îndelete .. .
    Ce fel de amintire există?
    Pe în prezent există multe opțiuni de stocare a informațiilor, unele dintre ele necesită o alimentare constantă cu energie electrică (RAM), unele sunt permanent „cusute” în microcircuitele de control ale tehnologiei din jurul nostru (ROM), iar unele combină calitățile ambelor (hibrid) . Flash aparține acestuia din urmă, în special. Pare a fi o memorie non-volatilă, dar legile fizicii sunt greu de anulat, iar periodic mai trebuie să rescrieți informații pe unități flash.

    Singurul lucru care, poate, poate uni toate aceste tipuri de memorie este mai mult sau mai puțin același principiu de funcționare. Există o matrice bidimensională sau tridimensională, care este umplută cu 0 și 1 aproximativ în acest fel și din care ulterior putem fie citi aceste valori, fie le înlocuim, adică. toate acestea sunt un analog direct al predecesorului - memorie pe inele de ferită.

    Ce este memoria flash și cum este aceasta (NOR și NAND)?
    Să începem cu memoria flash. Pe vremuri, pe notoriul ixbt, s-a publicat destul de mult despre ce este Flash și care sunt 2 soiuri principale ale acestui tip de memorie. În special, există NOR ( logic nu-și dacă) și NAND (logică non-și) memorie flash (totul este, de asemenea, descris în detaliu), care diferă oarecum în organizarea lor (de exemplu, NOR este bidimensional, NAND poate fi tridimensional), dar au una comună element - un obturator cu tranzistor plutitor.


    Reprezentare schematică a unui tranzistor cu poartă flotantă.

    Deci, cum funcționează această minune a ingineriei? Împreună cu câteva formule fizice, aceasta este descrisă. Pe scurt, între poarta de control și canalul prin care trece curentul de la sursă la scurgere, plasăm aceeași poartă plutitoare, înconjurată de un strat subțire de dielectric. Ca rezultat, atunci când curentul trece printr-un astfel de FET „modificat”, unii dintre electronii de înaltă energie tunel prin dielectric și ajung în interiorul porții plutitoare. Este clar că în timp ce electronii tuneleau și rătăceau în interiorul acestei porți, ei și-au pierdut o parte din energie și practic nu se pot întoarce înapoi.

    NB:"practic" - cuvânt cheie, pentru că fără a rescrie, fără a actualiza celulele cel puțin o dată la câțiva ani, Flash este „pus la zero” la fel ca RAM, după oprirea computerului.

    Din nou avem matrice bidimensională, care trebuie umplut cu 0 și 1. Deoarece acumularea de sarcină pe poarta plutitoare durează destul de mult perioadă lungă de timp, atunci în cazul RAM se aplică o soluție diferită. Celula de memorie constă dintr-un condensator și un tranzistor cu efect de câmp convențional. În același timp, condensatorul în sine are, pe de o parte, o primitivă dispozitiv fizic, dar, pe de altă parte, este implementat netrivial în hardware:


    Dispozitiv cu celule RAM.

    Din nou, ixbt are unul bun dedicat memoriei DRAM și SDRAM. Desigur, nu este atât de proaspăt, dar punctele fundamentale sunt descrise foarte bine.

    Singura întrebare care mă chinuiește este: poate DRAM-ul să aibă, ca flash, o celulă cu mai multe niveluri? Așa pare, dar totuși...

    Parte practică

    Flash
    Cei care folosesc de mult timp unități flash probabil au văzut deja o unitate „goală”, fără carcasă. Dar voi menționa în continuare pe scurt principalele părți ale unei unități flash USB:


    Elementele principale ale unei unități flash USB: 1. conector USB, 2. controler, 3. PCB-multistrat placă de circuit imprimat, 4. Modul de memorie NAND, 5. Oscilator cu cristal de frecvență de referință, 6. Indicator LED (acum, totuși, multe unități flash nu îl au), 7. Comutator de protecție la scriere (în mod similar, multe unități flash nu îl au), 8. .spațiu pentru cip de memorie suplimentar.

    Să trecem de la simplu la complex. Oscilator de cristal (mai multe despre principiul de funcționare). Spre profundul meu regret, în timpul lustruirii, placa de cuarț în sine a dispărut, așa că nu putem decât să admirăm carcasa.


    Carcasă oscilator de cristal

    Din întâmplare, între timp, am găsit cum arată fibra de armare în interiorul textolitului și bilele care alcătuiesc textolitul în cea mai mare parte. Apropo, fibrele sunt încă așezate cu o răsucire, acest lucru se vede clar în imaginea de sus:


    Fibră de armare în interiorul textolitului (săgețile roșii indică fibre perpendiculare pe tăietură), din care constă cea mai mare parte a textolitului

    Și iată prima parte importantă a unității flash - controlerul:


    Controlor. Imaginea de sus a fost obținută prin combinarea mai multor micrografii SEM.

    Sincer să fiu, nu prea am înțeles ideea inginerilor care au plasat niște conductori suplimentari în umplerea cipului în sine. Poate fi mai ușor și mai ieftin să faci acest lucru din punct de vedere al procesului tehnologic.

    După procesarea acestei imagini, am strigat: „Yaaaaaaz!” și a alergat prin cameră. Deci, tehnologia procesului de 500 nm este prezentată atenției dumneavoastră în toată splendoarea ei, cu granițele perfect trasate ale drenului, sursei, porții de control și chiar și contactele au fost păstrate în relativa integritate:


    — Ide! microelectronică - tehnologie de proces de controler de 500 nm cu drenuri separate frumos urmărite (Drain), surse (Sursă) și porți de control (Gate)

    Acum să trecem la desert - cipuri de memorie. Să începem cu contactele care alimentează această amintire în cel mai adevărat sens al cuvântului. Pe lângă contactul principal (în figură cel mai „gros”) contact, există și multe mici. Apropo, „grasă”< 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:


    Imagini SEM ale pinii care alimentează cipul de memorie

    Dacă vorbim despre memorie în sine, atunci succesul ne așteaptă și aici. A fost posibil să se tragă blocuri individuale, ale căror limite sunt marcate cu săgeți. Privind imaginea cu mărire maximă, încercați să vă forțați ochii, acest contrast este foarte greu de distins, dar este pe imagine (pentru claritate, am marcat o celulă separată cu linii):


    Celulele de memorie 1. Granițele blocurilor sunt marcate cu săgeți. Liniile reprezintă celule individuale

    La început mi s-a părut un artefact al imaginii, dar după ce am procesat toate fotografiile acasă, mi-am dat seama că acestea fie sunt obloane de control alungite de-a lungul axei verticale cu o celulă SLC, fie sunt mai multe celule asamblate într-un MLC. Deși am menționat MLC mai sus, este încă o întrebare. Pentru referință, „grosimea” celulei (adică distanța dintre cele două puncte strălucitoare din imaginea de jos) este de aproximativ 60 nm.

    Pentru a nu dezasambla - iată fotografii similare din cealaltă jumătate a unității flash. Poza complet asemanatoare:


    Celulele de memorie 2. Granițele blocurilor sunt marcate cu săgeți. Liniile reprezintă celule individuale

    Desigur, cipul în sine nu este doar un set de astfel de celule de memorie, există și alte structuri în interiorul său, a căror apartenență nu am putut-o determina:


    Alte structuri din interiorul cipurilor de memorie NAND
     

    DRAM
    Desigur, nu am tăiat toată placa SO-DIMM de la Samsung, doar am „deconectat” unul dintre modulele de memorie cu ajutorul unui uscător de păr de construcție. Este de remarcat faptul că unul dintre sfaturile propuse chiar și după prima publicație a venit la îndemână aici - tăierea în unghi. Așadar, pentru o imersiune detaliată în ceea ce a văzut, trebuie să se țină seama de acest fapt, mai ales că tăierea la 45 de grade a făcut posibilă obținerea, parcă, de secțiuni „tomografice” ale condensatorului.

    Totuși, conform tradiției, să începem cu contactele. A fost plăcut să văd cum arată „cipul” BGA și care este lipirea în sine:


    Lipire BGA „Skol”.

    Și acum este timpul să strigăm „Ide!” pentru a doua oară, deoarece am reușit să vedem condensatori individuali cu stare solidă - cercuri concentrice în imagine, marcate cu săgeți. Ei sunt cei care stochează datele noastre în timp ce computerul funcționează sub forma unei încărcări pe plăcuțele lor. Judecând după fotografii, dimensiunile unui astfel de condensator sunt de aproximativ 300 nm lățime și aproximativ 100 nm grosime.

    Datorită faptului că cipul este tăiat la un unghi, unii condensatori sunt tăiați frumos la mijloc, în timp ce alții au doar „părți” tăiate:


    Memoria DRAM la cea mai bună calitate

    Dacă cineva se îndoiește că aceste structuri sunt condensatoare, atunci puteți vedea o fotografie mai „profesională” (deși fără un semn de scară).

    Singurul lucru care m-a derutat este că condensatorii sunt aranjați pe 2 rânduri (foto jos din stânga), adică. se dovedește că există 2 biți de informații pe 1 celulă. După cum am menționat mai sus, există informații despre înregistrarea pe mai mulți biți, dar cât de aplicabilă și utilizată este această tehnologie în industria modernă rămâne o întrebare pentru mine.

    Desigur, pe lângă celulele de memorie în sine, există și câteva structuri auxiliare în interiorul modulului, al căror scop îl pot doar ghici:


    Alte structuri în interiorul unui cip DRAM

    Postfaţă

    Pe lângă acele link-uri care sunt împrăștiate în text, în opinia mea, această recenzie este destul de interesantă (deși din 1997), site-ul în sine (și galeria foto, și chip-art, și brevete, și multe, multe lucruri) și acest birou, care de fapt s-a angajat în inginerie inversă.

    Din păcate, nu am putut găsi un număr mare de videoclipuri despre producția de Flash și RAM, așa că va trebui să vă mulțumiți cu asamblarea unităților USB-Flash:

    P.S.:Încă o dată, La mulți ani al Dragonului de Apă Neagră!!!
    Se dovedește ciudat: am vrut să scriu un articol despre Flash unul dintre primele, dar soarta a hotărât altfel. Încrucișăm degetele, să sperăm că următoarele, cel puțin 2, articole (despre bio-obiecte și afișaje) vor fi publicate la începutul lui 2012. Între timp, sămânța este bandă de carbon:


    Banda de carbon pe care au fost fixate probele de testat. Cred că banda adezivă normală arată la fel.

    Conceptul de construire a unui dispozitiv a rămas neschimbat din 1995, când unitățile flash au început să fie produse la scară industrială. Fără a intra în prea multe detalii, o unitate flash USB este formată din trei elemente cheie: * Conector USB -- cunoscutul conector care este interfața dintre unitatea flash și sistem informatic, indiferent dacă sistemul calculator personal, un centru multimedia sau chiar un radio auto; * Controlerul de memorie este un element foarte important al circuitului. Conectează memoria dispozitivului cu conectorul USB și gestionează transferul de date în ambele direcții; * Cipul de memorie este cea mai scumpă și importantă parte a unei unități flash USB. Determină cantitatea de informații stocate pe card, viteza de citire/scriere a datelor. Ce se poate schimba în această schemă? Practic nimic, dar industria modernă oferă mai multe opțiuni pentru o astfel de schemă; combinație de conectori eSATA și USB, doi conectori USB.

    1 -- conector USB; 2 - microcontroler; 3 -- puncte de control; 4 -- chip de memorie flash; 5 -- rezonator cu cuarț; 6 -- LED; 7 - comutator „protecție la scriere”; 8 - un loc pentru un cip de memorie suplimentar.

    Principiul de funcționare

    Memoria flash stochează informații într-o serie de tranzistori cu poartă flotantă numite celule. În dispozitivele tradiționale cu celule cu un singur nivel (SLC), fiecare celulă poate stoca doar un bit. Unele dispozitive noi cu celule cu mai multe niveluri (celulă multinivel în engleză, MLC; celulă cu trei niveluri, TLC) pot stoca mai mult de un bit folosind un nivel diferit incarcare electrica pe poarta plutitoare a tranzistorului.

    Tipuri de memorie flash

    NICI

    Acest tip de memorie flash se bazează pe un element NOR, deoarece într-un tranzistor cu poartă flotantă, o tensiune de poartă scăzută indică unul.

    Tranzistorul are două porți: de control și flotant. Acesta din urmă este complet izolat și este capabil să dețină electroni până la 10 ani. Celula are, de asemenea, un dren și o sursă. La programarea cu tensiune, se creează un câmp electric pe poarta de control și apare un efect de tunel. Unii dintre electroni traversează stratul izolator și lovesc poarta plutitoare. Încărcarea de pe poarta plutitoare modifică „lățimea” canalului sursă de scurgere și conductivitatea acestuia, care este utilizată la citire.

    Celulele de programare și citire sunt foarte diferite în ceea ce privește consumul de energie: dispozitivele de memorie flash consumă destul de mult curent la scriere, în timp ce la citire, consumul de energie este scăzut.

    Pentru a șterge informațiile, se aplică o tensiune negativă mare la poarta de control, iar electronii de la poarta plutitoare trec (tunel) la sursă.

    În arhitectura NOR, fiecare tranzistor trebuie conectat la un contact individual, ceea ce mărește dimensiunea circuitului. Această problemă este rezolvată folosind arhitectura NAND.

    NAND

    Tipul NAND se bazează pe elementul NAND. Principiul de funcționare este același, diferă de tipul NOR numai prin plasarea celulelor și a contactelor acestora. Ca urmare, nu mai este necesară aplicarea unui contact individual fiecărei celule, astfel încât dimensiunea și costul cipului NAND pot fi reduse semnificativ. De asemenea, scrierea și ștergerea sunt mai rapide. Cu toate acestea, această arhitectură nu permite accesarea unei celule arbitrare.

    Arhitecturile NAND și NOR există acum în paralel și nu concurează între ele, deoarece sunt utilizate în diferite domenii de stocare a datelor.

    Astăzi, producătorii produc mai multe tipuri de unități de memorie flash: acestea sunt carduri Compact Flash, SmartMedia, MultiMedia Card, SecureDigital Card, Memory Stick și chei USB.

    LA UNFlash. Primele unități de memorie flash care au apărut pe piață au fost cardurile ATA Flash . Aceste unități sunt realizate sub formă de carduri standard. Card PC . Pe lângă cipurile de memorie flash, în ele este instalat un controler ATA, iar în timpul funcționării emulează un convențional IDE -disc. Interfața acestor carduri este paralelă. Carduri ATA Flash nu sunt utilizate pe scară largă și sunt utilizate în prezent extrem de rar.

    CompactFlash. Carduri Compact Flash (CF ) au fost oferite de companie SanDisk ca o alternativă mai compactă și mai ușor de utilizat la carduri ATA Flash . Prin urmare, dezvoltatorii standardului CF a oferit posibilitatea de a lucra aceste carduri ca dispozitive PC Card sau ca IDE -dispozitive. În primul caz, cărțile funcționează ca de obicei Card PC dispozitivele și interfața lor „se transformă” într-un autobuz Card PC . În al doilea - cât de greu IDE discurile și interfața lor funcționează ca o magistrală ATA.

    Carduri CF a apărut pentru prima dată în 1994. Toate cardurile de acest tip au o interfață paralelă cu 50 de pini. Apropo, există hărți CF două tipuri - Touré I și Turul II . Carduri de tip Touré II cu doi milimetri mai gros și a apărut doar pentru că înaintea corpului cărților Touré eu nu a permis plasarea memoriei flash de volum mare în interior pentru fabricarea de medii încăpătoare CF . În prezent, nu există o astfel de nevoie și carduri Touré II părăsesc treptat piața. Rețineți că în drive-urile pentru cardurile Touré II puteți instala hărți Tur eu în timp ce inversul nu este posibil.

    Printre cardurile flash, liderul incontestabil în performanță a fost Cardul CF CompactFlash Transcend Ultra Performance 25 x 256 MB, care poate fi considerat pe bună dreptate un punct de referință pentru rata unităților flash moderne. Viteza de scriere secvenţială/aleatorie a acestui card flash ajunge la 3,6/0,8 MB/s, viteza de citire este de 4,0/3,7 MB/s.

    Viteza CF - cardurile încetinesc odată cu creșterea volumului, ceea ce se vede clar în exemplul cardurilor flash512 MB. Dublarea capacității are ca rezultat o scădere cu 30% a performanței. cu excepția vitezei de scriere aleatoare, care a crescut de 2,5 ori, pare destul de ciudat și neașteptat.

    Caracteristicile vitezei CF -cardurile sunt, de asemenea, foarte dependente de producător. La Kingston CompactFlash 256 MB - viteza mica scrie (scriere secvențială / aleatorie - 1,4 / 0,3 MB / s), dar în ceea ce privește viteza de citire a fost lider (4,4 / 3,8 MB / s). Hartă PQI Compact Flash de mare viteză 256 MB au arătat performanță medie în ambele cazuri: scriere - 2,1 / 0,7 MB / s, citire - 3,8 / 3,3 MB / s. Carduri SanDisk CompactFlash 256MB și SanDisk CompactFlash 512 MB au funcționat foarte lent: scriere - 1,1 / 0,2 și 0,9 / 0,5 MB / s, citire - 2,3 / 2,1 și 1,8 / 1,7 MB / s. O hartă256 MB au înregistrat și au citit date la fel de bine.

    Dacă comparăm CF -carduri cu alte tipuri de unități, se dovedește că memoria flash nu este atât de lentă pe cât se crede în mod obișnuit! În ceea ce privește performanța, cele mai rapide mostre de memorie flash (vom lua ca referință un card Transcend Ultra Performance 25x CompactFlash 256 MB) sunt comparabile cu Iomega Zip 750 MB, iar în ceea ce privește viteza de scriere secvențială, chiar depășesc această unitate de peste 1,5 ori! Flash depășește unitățile hard disk în viteza de scriere secvențială CD-RW De 2 ori, in viteza de citire secventiala - cu 10%! Memoria flash depășește discurile MO în viteza de scriere secvențială - de 2 ori - și viteza de citire aleatorie - cu 10%, dar rămâne în urmă cu viteza de citire secvențială și viteza de scriere aleatorie - cu 20%. Memoria flash rămâne în urmă în ceea ce privește viteza de scriere secvențială DVD - discuri (când se „arde” în modul 4x) - de 1,4 ori.

    Rețineți că dacă CF - cardul este folosit într-o cameră digitală, atunci viteza este importantă în primul rând pentru aceasta consistentînregistrare - cu cât este mai mare, cu atât mai repede camera va reveni la starea de funcționare după „capturarea” cadrului și „resetarea” acestuia pe cardul flash. Cu toate acestea, viteza de citire CF -cardurile în acest caz sunt, de asemenea, importante, deși nu atât de critice - cu cât datele sunt citite mai repede, cu atât mai repede camera va funcționa în modul de revizuire a filmului.

    media inteligentă . Design card SmartMedia (SM ) este extrem de simplu. Pe hartă SM nu există un controler de interfață încorporat și, de fapt, este vorba de unul sau două cipuri de memorie flash „împachetate” într-o carcasă de plastic. Standard SM a fost dezvoltat de companii Toshiba și Samsung în 1995 Map Interface SM - paralel, cu 22 de pini, dar numai opt linii sunt folosite pentru transmiterea datelor.

    Multimedia card . Carduri Multi-Media (MMC) ) au o interfață serială cu 7 pini care poate funcționa la până la 20 MHz. În interiorul carcasei de plastic a cardului există un cip de memorie flash și un controler de interfață MMC. Standardul MMC a fost propus în 1997 de companii Hitachi, SanDisk și Siemens.

    Securitate digitala card . Card SecureDigital (SD ) este cel mai tânăr standard de carduri flash: a fost dezvoltat în 2000 de companii Matsushita, SanDisk și Toshiba. De fapt SD - aceasta este o dezvoltare ulterioară a standardului MMC, astfel încât cardurile MMC pot fi instalate în unități SD (reversul ar fi fals). Interfață SD - Serial-paralel cu 9 pini (datele pot fi transmise pe rând,două sau patru linii în același timp), funcționează la o frecvență de până la 25 MHz. Carduri SD sunt echipate cu un comutator pentru a proteja conținutul lor de scriere (standardul prevede și modificarea fără un astfel de comutator).

    USB - memorie flash. Memorie flash USB (USB -memorie) - un tip complet nou de suport de memorie flash care a apărut pe piață în 2001. Potrivit formular USB -memoria seamănă cu un breloc de formă alungită, constând din două jumătăți - un capac de protecție și unitatea în sine cu USB - conector (unul sau două cipuri de memorie flash sunt plasate în interiorul acestuia și controler USB).

    Lucrați cu USB - memoria este foarte convenabilă - nu necesită niciuna dispozitive suplimentare. Este suficient să aveți un PC în funcțiune Windows cu USB inactiv -port pentru a „a ajunge” la conținutul acestei unități în câteva minute. În cel mai rău caz, va trebui să instalați drivere USB -memoria la maxim - nou USB -dispozitivul și discul logic vor apărea automat în sistem. Posibil în viitor USB -memoria va deveni principalul tip de dispozitive pentru stocarea și transferul unor cantități mici de date.

    Cat despre USB -memorie flash, atunci aceasta este, fără îndoială, o soluție mai convenabilă pentru transferul de date decât cardurile flash - nu este necesară o unitate flash suplimentară. Cu toate acestea, performanța unităților testate de acest tip este - Transcend JetFlash 256MB și Transcend JetFlashA 256 MB - limitat la mic debitului interfata USB 1.1. prin urmare, performanța lor la testele de viteză a fost destul de modestă. Dacă USB - memorie flash pentru a dota cu o interfață rapidă USB 2.0, atunci în ceea ce privește „rata de foc” aceste unități, desigur, nu vor ceda celor mai bune carduri flash.

    Este interesant de observat că în ceea ce privește viteza de scriere secvențială, memoria flash depășește Discuri Iomega Zip 750 CD-RW și MO-purtători și numai al doilea după DVD -discuri. Acest lucru subliniază încă o dată faptul că dezvoltatorii de memorie flash au căutat în primul rând să mărească viteza consistentînregistrare, deoarece memoria flash a fost concepută inițial pentru utilizarea în camerele digitale, unde acest indicator este în primul rând important.

    Drept urmare, putem concluziona că memoria flash este liderul incontestabil în ceea ce privește fiabilitatea, mobilitatea și consumul de energie între unitățile de capacitate mică și medie, care are, de asemenea, performanțe bune și volum suficient (carduri flash cu o capacitate de până la 2 GB). sunt deja disponibile pe piață astăzi). Fără îndoială, acesta este un tip foarte promițător, dar utilizarea lor pe scară largă este încă constrânsă de prețurile ridicate.

    Memoria flash este un tip de memorie durabilă pentru computere care poate fi reprogramată sau ștearsă electric. În comparație cu memoria de numai citire programabilă ștergabilă electric, acțiunile pot fi efectuate asupra acesteia în blocuri care se află în locuri diferite. Memoria flash costă mult mai puțin decât EEPROM, motiv pentru care a devenit tehnologia dominantă. Mai ales în situațiile în care este necesară stocarea stabilă și pe termen lung a datelor. Utilizarea sa este permisă într-o mare varietate de cazuri: în playere audio digitale, camere foto și video, telefoane mobile și smartphone-uri, unde există aplicații speciale Android pe un card de memorie. În plus, este folosit și în unitățile flash USB, folosite în mod tradițional pentru a salva informații și a le transfera între computere. A câștigat o oarecare notorietate în lumea jucătorilor, unde este adesea folosit într-o gafă pentru a stoca datele despre progresul jocului.

    descriere generala

    Memoria flash este un tip care poate stoca informații pe placa sa pentru o lungă perioadă de timp, fără a utiliza energie. În plus, putem observa cea mai mare viteză de acces la date, precum și cea mai bună rezistență la șocul cinetic în comparație cu hard disk-urile. Datorită acestor caracteristici, a devenit atât de popular pentru dispozitivele alimentate cu baterii și acumulatori. Un alt avantaj incontestabil este că atunci când memoria flash este comprimată într-un card solid, este aproape imposibil să o distrugi cu un anumit standard. prin mijloace fizice, astfel încât să reziste la apă clocotită și la presiune mare.

    Acces la date la nivel scăzut

    Metoda de accesare a datelor din memoria flash este foarte diferită de cea folosită pentru vizualizările convenționale. Accesul la nivel scăzut este asigurat prin intermediul șoferului. RAM convențională răspunde imediat la apelurile pentru a citi și scrie informații, returnând rezultatele unor astfel de operațiuni, dar designul memoriei flash este de așa natură încât este nevoie de timp pentru a gândi.

    Dispozitiv și principiu de funcționare

    Pe acest moment memoria flash este larg răspândită, care este creată pe elemente cu un singur tranzistor cu o poartă „plutitoare”. Acest lucru permite o densitate de stocare mai mare decât DRAM, care necesită o pereche de tranzistori și un element condensator. În acest moment, piața este plină cu diverse tehnologii pentru construirea elementelor de bază pentru acest tip de medii, care sunt dezvoltate de producători de top. Ceea ce le distinge este numărul de straturi, metodele de înregistrare și ștergere a informațiilor, precum și organizarea structurii, care este de obicei indicată în nume.

    În prezent, există câteva tipuri de microcircuite care sunt cele mai comune: NOR și NAND. În ambele, tranzistoarele de stocare sunt conectate la magistralele de biți - în paralel și, respectiv, în serie. Primul tip are celule de dimensiuni destul de mari și există posibilitatea unui acces rapid aleator, care permite executarea programelor direct din memorie. Al doilea este caracterizat de celule de dimensiuni mai mici, precum și de acces secvențial rapid, ceea ce este mult mai convenabil dacă este necesar să se construiască dispozitive de tip bloc unde vor fi stocate informații mari.

    Cele mai multe dispozitive portabile unitate SSD folosește tipul de memorie NOR. Cu toate acestea, acum dispozitivele USB devin din ce în ce mai populare. Ei folosesc memorie NAND. Treptat, îl înlocuiește pe primul.

    Problema principală este fragilitatea

    Primele mostre de unități flash produse în serie nu au mulțumit utilizatorilor cu viteze mari. Cu toate acestea, acum viteza de scriere și citire a informațiilor este la un asemenea nivel încât puteți viziona un film de lungă durată sau puteți rula un sistem de operare pe computer. O serie de producători au demonstrat deja mașini în care hard disk-ul este înlocuit cu memorie flash. Dar această tehnologie are un dezavantaj foarte semnificativ, care devine un obstacol în calea înlocuirii discurilor magnetice existente cu acest suport. Datorită caracteristicilor dispozitivului de memorie flash, acesta permite ștergerea și scrierea informațiilor pentru un număr limitat de cicluri, ceea ce este realizabil chiar și pentru dispozitive mici și portabile, ca să nu mai vorbim de cât de des se face acest lucru pe computere. Dacă utilizați acest tip de suport ca o unitate SSD pe un computer, atunci o situație critică va veni foarte repede.

    Acest lucru se datorează faptului că o astfel de unitate este construită pe proprietatea tranzistorilor cu efect de câmp de a stoca într-o poartă „plutitoare”, a cărei absență sau prezență în tranzistor este considerată una logică sau zero în binar. Înregistrarea și ștergerea datelor din memoria NAND se realizează folosind electroni tunelați folosind metoda Fowler-Nordheim.cu ajutorul unui dielectric. Acest lucru nu este necesar, ceea ce vă permite să faceți celule de dimensiune minimă. Dar tocmai acest proces duce la celule, deoarece curentul electric în acest caz face ca electronii să pătrundă în poartă, depășind bariera dielectrică. Cu toate acestea, durata de valabilitate garantată a unei astfel de memorii este de zece ani. Uzura microcircuitului se produce nu din cauza citirii informațiilor, ci din cauza operațiunilor de ștergere și scriere a acestora, deoarece citirea nu necesită modificarea structurii celulelor, ci doar trece un curent electric.

    Desigur, producătorii de memorie lucrează activ pentru creșterea duratei de viață a unităților SSD. de acest tip: au ca scop asigurarea uniformității proceselor de scriere/ștergere în celulele matricei, astfel încât unele să nu se uzeze mai mult decât altele. Căile software sunt utilizate în principal pentru a distribui uniform încărcarea. De exemplu, pentru a elimina acest fenomen, se folosește tehnologia „nivelării uzurii”. În acest caz, datele care sunt adesea supuse modificărilor sunt mutate în spațiul de adrese al memoriei flash, astfel încât înregistrarea se efectuează la diferite adrese fizice. Fiecare controler este echipat cu propriul algoritm de aliniere, deci este foarte dificil să se compare eficiența anumitor modele, deoarece detaliile de implementare nu sunt dezvăluite. Deoarece volumul unităților flash crește în fiecare an, este necesar să se aplice algoritmi din ce în ce mai eficienți pentru a asigura stabilitatea dispozitivelor.

    Depanare

    Una dintre modalitățile foarte eficiente de combatere a acestui fenomen a fost rezervarea unei anumite cantități de memorie, care asigură uniformitatea încărcării și corectarea erorilor prin algoritmi speciali de redirecționare logică pentru înlocuirea blocurilor fizice care apar în timpul lucrului intens cu o unitate flash. Și pentru a preveni pierderea de informații, celulele care nu sunt în funcțiune sunt blocate sau înlocuite cu altele de rezervă. O astfel de distribuție software a blocurilor face posibilă asigurarea uniformității sarcinii prin creșterea numărului de cicluri de 3-5 ori, dar acest lucru nu este suficient.

    Și alte tipuri de astfel de unități se caracterizează prin faptul că un tabel cu Sistemul de fișiere. Previne eșecurile în citirea informațiilor la nivel logic, de exemplu, în cazul unei opriri incorecte sau a unei întreruperi bruște a furnizării de energie electrică. Și, deoarece sistemul nu asigură stocarea în cache atunci când se utilizează dispozitive amovibile, suprascrierea frecventă are cel mai dăunător efect asupra tabelului de alocare a fișierelor și a conținutului directorului. Și chiar programe speciale pentru cardurile de memorie nu pot ajuta în această situație. De exemplu, cu un singur acces, utilizatorul a rescris o mie de fișiere. Și, s-ar părea, folosit doar o dată pentru înregistrarea blocurilor în care sunt amplasate. Dar zonele de servicii au fost suprascrise cu fiecare actualizare a oricărui fișier, adică tabelele de alocare au trecut prin această procedură de o mie de ori. Din acest motiv, blocurile ocupate de aceste date anume vor eșua în primul rând. Tehnologia de nivelare a uzurii funcționează cu astfel de blocuri, dar eficacitatea sa este foarte limitată. Și indiferent de computerul pe care îl utilizați, unitatea flash va eșua exact atunci când este furnizată de creator.

    Trebuie remarcat faptul că o creștere a capacității microcircuitelor dispozitive similare a dus doar la o reducere a numărului total de cicluri de scriere pe măsură ce celulele devin mai mici, astfel încât este necesară din ce în ce mai puțină tensiune pentru a disipa barierele de oxid care izolează poarta plutitoare. Și aici situația este astfel încât, odată cu creșterea capacității dispozitivelor utilizate, problema fiabilității acestora s-a agravat din ce în ce mai mult, iar clasa cardului de memorie depinde acum de mulți factori. Fiabilitatea unei astfel de soluții este determinată de caracteristicile sale tehnice, precum și de situația actuală a pieței. Din cauza concurenței acerbe, producătorii sunt nevoiți să reducă costurile de producție în orice fel. Inclusiv datorită simplificării designului, utilizarea componentelor dintr-un set mai ieftin, slăbirea controlului asupra producției și în alte moduri. De exemplu, un card de memorie Samsung va costa mai mult decât analogii mai puțin cunoscuți, dar fiabilitatea sa ridică mult mai puține întrebări. Dar chiar și aici este dificil să vorbim despre absența completă a problemelor și este greu să ne așteptăm la ceva mai mult de la dispozitive de la producători complet necunoscuți.

    Perspective de dezvoltare

    Cu avantaje evidente, există întreaga linie deficiențe care caracterizează cardul de memorie SD, împiedicând extinderea ulterioară a domeniului său de aplicare. De aceea există o căutare constantă de soluții alternative în acest domeniu. Desigur, în primul rând, încearcă să îmbunătățească tipurile existente de memorie flash, ceea ce nu va duce la nicio modificare fundamentală în procesul de producție existent. Prin urmare, nu există nicio îndoială doar cu privire la un singur lucru: companiile implicate în fabricarea acestor tipuri de unități vor încerca să își folosească întregul potențial înainte de a trece la un alt tip, continuând să îmbunătățească tehnologia tradițională. De exemplu, harta memorie Sony este produsă în prezent într-o gamă largă de volume, așa că este de așteptat ca va continua să vândă activ.

    Cu toate acestea, în prezent, o întreagă gamă de tehnologii alternative de stocare a datelor este pe punctul de a fi implementate în mod industrial, unele dintre ele putând fi implementate imediat la apariția unei situații favorabile pe piață.

    RAM ferroelectric (FRAM)

    Tehnologia Ferroelectric RAM (FRAM) este propusă pentru a crește potențialul memoriei nevolatile. Este general acceptat că mecanismul de funcționare al tehnologiilor existente, care constă în rescrierea datelor în procesul de citire cu toate modificările componentelor de bază, duce la o anumită reținere a potențialului de viteză al dispozitivelor. Și FRAM este o memorie caracterizată prin simplitate, fiabilitate ridicată și viteză de funcționare. Aceste proprietăți sunt acum caracteristice DRAM - un non-volatil memorie cu acces aleator care există în prezent. Dar există și posibilitatea depozitare pe termen lung date, care se caracterizează Printre avantajele acestei tehnologii, se poate evidenția rezistența la tipuri diferite radiații penetrante, care pot fi solicitate în dispozitivele speciale care sunt utilizate pentru a funcționa în condiții de radioactivitate crescută sau în explorarea spațiului. Mecanismul de stocare a informațiilor este implementat aici prin utilizarea efectului feroelectric. Aceasta implică faptul că materialul este capabil să mențină polarizarea în absența unui câmp electric extern. Fiecare celulă de memorie FRAM este formată prin plasarea unei pelicule ultra-subțiri de material feroelectric sub formă de cristale între o pereche de electrozi metalici plati care formează un condensator. Datele în acest caz sunt stocate în interiorul structurii cristaline. Și acest lucru previne efectul scurgerii de încărcare, care provoacă pierderea de informații. Datele din memoria FRAM sunt păstrate chiar și atunci când sursa de alimentare este oprită.

    RAM magnetică (MRAM)

    Un alt tip de memorie care este considerat astăzi foarte promițător este MRAM. Se caracterizează prin performanță la viteză destul de mare și independență energetică. în acest caz, se folosește o peliculă magnetică subțire plasată pe un substrat de siliciu. MRAM este o memorie statică. Nu trebuie să fie suprascris periodic, iar informațiile nu se vor pierde atunci când alimentarea este oprită. În acest moment, cei mai mulți experți sunt de acord că acest tip de memorie poate fi numit tehnologie de generație următoare, deoarece prototipul existent demonstrează performanțe la viteză destul de mare. Un alt avantaj al acestei soluții este costul scăzut al cipurilor. Memoria flash este fabricată conform unui proces CMOS specializat. Și cipurile MRAM pot fi produse folosind un proces de fabricație standard. Mai mult, materialele pot servi ca cele utilizate în mod convențional medii magnetice. Este mult mai ieftin să produci loturi mari de astfel de microcircuite decât toate celelalte. O proprietate importantă a memoriei MRAM este capacitatea de a porni instantaneu. Și acest lucru este deosebit de valoros pentru dispozitivele mobile. Într-adevăr, la acest tip, valoarea celulei este determinată de sarcina magnetică, și nu de sarcina electrică, ca în memoria flash tradițională.

    Ovonic Unified Memory (OUM)

    Un alt tip de memorie la care multe companii lucrează activ este unitatea solidă bazată pe semiconductori amorfi. Se bazează pe tehnologia de tranziție de fază, care este similară cu principiul înregistrării pe discuri convenționale. Aici starea de fază a materiei într-un câmp electric se schimbă de la cristalin la amorf. Și această schimbare persistă chiar și în absența tensiunii. Din tradițional discuri optice astfel de dispozitive diferă prin faptul că încălzirea are loc datorită acțiunii curent electric si nu un laser. Citirea în acest caz se realizează datorită diferenței de reflectivitate a substanței în diferite stări, care este percepută de senzorul de antrenare. Teoretic, o astfel de soluție are o densitate mare de stocare și o fiabilitate maximă, precum și o viteză crescută. Indicatorul numărului maxim de cicluri de rescriere este mare aici, pentru care se folosește un computer, unitatea flash în acest caz rămâne în urmă cu câteva ordine de mărime.

    RAM cu calcogenă (CRAM) și memorie cu schimbare de fază (PRAM)

    Această tehnologie se bazează și pe baza când într-o fază substanța utilizată în purtător acționează ca un material amorf neconductor, iar în a doua servește ca un conductor cristalin. Trecerea celulei de stocare de la o stare la alta se realizează datorită câmpurilor electrice și încălzirii. Astfel de cipuri se caracterizează prin rezistență la radiațiile ionizante.

    Informații-Cartel imprimat cu mai multe straturi (Info-MICA)

    Funcționarea dispozitivelor construite pe baza acestei tehnologii se realizează conform principiului holografiei cu peliculă subțire. Informațiile sunt înregistrate după cum urmează: în primul rând, se formează o imagine bidimensională, care este transferată într-o hologramă folosind tehnologia CGH. Datele sunt citite prin fixarea fasciculului laser pe marginea unuia dintre straturile care sunt înregistrate, care servesc drept ghiduri optice de undă. Lumina se propagă de-a lungul unei axe care este paralelă cu planul stratului, formând o imagine de ieșire corespunzătoare informațiilor înregistrate mai devreme. Datele inițiale pot fi obținute în orice moment datorită algoritmului de codare inversă.

    Acest tip de memorie se compară favorabil cu memoria semiconductoare datorită faptului că oferă o densitate mare de înregistrare, un consum redus de energie, precum și un cost redus al suportului, siguranță pentru mediu și protecție împotriva utilizării neautorizate. Dar un astfel de card de memorie nu permite rescrierea informațiilor, prin urmare poate servi doar ca stocare pe termen lung, înlocuitor pentru suportul de hârtie sau alternativă. discuri optice pentru distribuția de conținut multimedia.