Flash memorija. Solid State Drive. Vrste flash memorije. Memorijska kartica

Flash memorija je vrsta trajne memorije za računala, u kojima se sadržaj može reprogramirati ili izbrisati električnom metodom. U usporedbi sa memorijom s mogućnošću programabilnog čitanja s mogućnošću izbrisivosti električne energije, akcije na njemu mogu se izvesti u blokovima koji se nalaze na različitim mjestima. Flash memorija košta puno manje od EEPROM-a, pa je postala dominantna tehnologija. Pogotovo u situacijama u kojima je potrebno održavanje i dugotrajno pohranjivanje podataka. Njegova je upotreba dopuštena u različitim slučajevima: digitalni audio svirači, foto i video kamere, mobilni telefoni i pametni telefoni, gdje na memorijskoj kartici postoje posebni Android aplikacije. Osim toga, također se koristi u USB bljesak Pogoni, tradicionalno se koristi za pohranu podataka i prijenos između računala. Poboljšana je popularnost u gamerskom svijetu, gdje se često koristi za skladištenje podataka o napretku igre.

Opći opis

Flash memorija je vrsta koja može pohraniti podatke na ploču dulje vrijeme bez korištenja energije. Osim toga, možete primijetiti najveću brzinu pristupa podacima, kao i bolju otpornost na kinetički šok u usporedbi s tvrdim diskovima. Zahvaljujući takvim karakteristikama postalo je popularno za uređaje s akumulatorima i baterijama. Još jedna nepobitna prednost je da kada je flash memorijske kartice zbijen u čvrstu, to je gotovo nemoguće uništiti neke standardne fizikalne metode, tako da može izdržati kipuće vode i visoki tlak.

Pristup podacima niskoj razini

Način pristupanja podacima pohranjenima u flash memoriji je vrlo različit od onoga što se koristi za konvencionalne poglede. Pristup niskoj razini osigurava se putem vozača. Normalni RAM odmah reagira na pozive za čitanje informacija i njegovih zapisa, vraća rezultate takvih operacija, a flash memorija je takva da treba vremena za razmišljanje.

Uređaj i načelo rada

Trenutačno se distribuira flash memorija, koja se stvara na elementima s jednim tranzistorima s "plutajućim" zatvaračem. Zahvaljujući tome, moguće je osigurati veću gustoću pohrane podataka u usporedbi s dinamičkim RAM-om, što zahtjeva par tranzistora i kondenzatorski element. Trenutačno tržište obiluje raznim tehnologijama za izgradnju osnovnih elemenata za ovu vrstu medija, koje su razvili vodeći proizvođači. Razlikuje se od broja slojeva, metoda snimanja i brisanja informacija, kao i organizacije strukture, što se obično naziva u naslovu.

U ovom trenutku postoji nekoliko tipova čipova koji su najčešći: NOR i NAND. U oba slučaja, veza s memorijskim tranzistorima je napravljena na binarnim linijama - paralelno i sekvencijalno. U prvom tipu veličine ćelija su prilično velike, a postoji i mogućnost brzog slučajnog pristupa koji vam omogućuje izravno izvršavanje programa iz memorije. Drugi karakterizira manja veličina ćelija, kao i brži slijedni pristup, što je mnogo prikladnije kada je u pitanju izgradnja blok-tip uređaja na kojima će biti spremljene velike informacije.

U većini prijenosnih uređaja, statički disk koristi vrstu memorije NOR. Međutim, sada su sve više i više popularni uređaji s USB sučeljem. Oni koriste memoriju NAND tipa. Postupno smanjuje prvi.

Glavni je problem krhkost

Prvi uzorci flash pogona masovne proizvodnje nisu zadovoljili korisnike s velikim brzinama. Međutim, sada je brzina pisanja i čitanja informacija na razini koju možete pogledati film pune duljine ili pokrenuti operacijski sustav na računalu. Broj proizvođača već je pokazao strojeve gdje je tvrdi disk zamijenjen flash memorijom. Ali ova tehnologija ima vrlo značajan nedostatak, što postaje zapreka za zamjenu trenutnog nosača s postojećim magnetskim diskovima. Zahvaljujući značajkama flash memorije, omogućuje vam brisanje i snimanje informacija za ograničeni broj ciklusa, što je moguće postići čak i za male i prijenosne uređaje, a da ne spominjemo koliko se često to radi na računalima. Ako ovu vrstu medija koristite kao statični disk na računalu, vrlo brzo dolazi do kritične situacije.

To je zbog činjenice da je takav pogon izgrađen na svojstvu tranzistora s terenskim efektom koji se pohranjuju u "plutajuću" vrata električni naboj, odsutnost ili prisutnost koja se u tranzistoru smatra kao logička jedinica ili nula u binarnom sustav računanja. Snimanje i brisanje podataka u NAND-memoriji izvodi se elektronskim tunelima metodom Fowler-Nordheim uz sudjelovanje dielektričnog. To nije potrebno visoki napon, što vam omogućuje da napravite stanice minimalne veličine. Ali to je proces koji vodi do fizičko pogoršanje jer električna struja u ovom slučaju uzrokuje prodiranje elektrona u vrata, nadilazeći dielektričnu barijeru. Međutim, zajamčeni rok trajanja takve memorije je deset godina. Amortizacija čipa nije zbog čitanja informacija, već zbog operacija za njegovo brisanje i snimanje jer čitanje ne zahtijeva promjenu strukture ćelija nego samo prolazi električna struja.

Naravno, memorije proizvođači aktivno rade u smjeru povećanja radnog vijeka čvrstog stanja diskova ovog tipa: oni su fiksne kako bi se osigurala ujednačenost snimanja / brisanja procese u stanicama polja na jedan ne nosi više od drugih. Za jednoliku raspodjelu opterećenja pretežno se koriste softverski putevi. Na primjer, kako bi se uklonili ovaj fenomen, primjenjuje se tehnologija "izjednačavanja habanja". U tom slučaju podaci, koji se često mijenjaju, prelaze u adresni prostor flash memorije jer se snimanje izvodi na različitim fizičkim adresama. Svaki kontroler je opremljen vlastitim algoritmom poravnanja, pa je vrlo teško usporediti učinkovitost pojedinih modela, budući da se detalji o implementaciji ne otkrivaju. Kao i svake godine obujam flash diskovi postaju sve potrebno za korištenje učinkovitijih algoritme koji pomažu osigurati stabilnost izvedbe uređaja.

Rješavanje problema

Jedan vrlo učinkovit način za borbu protiv fenomena dao je određenu količinu memorije redundancije, kojim je osigurana ujednačenost tereta i ispravljanje pogrešaka pomoću posebnih algoritama za logično prosljeđivanje fizički blokira zamjenu javljaju pri intenzivnoj uporabi Memory Stick. Da bi se spriječio gubitak informacija, stanice koje nisu uspjele blokiraju ili zamjenjuju sigurnosne ćelije. Ova distribucija softvera blokova omogućuje da se osigura uniformnost tereta, povećavajući broj ciklusa za 3-5 puta, ali to nije dovoljno.

Memorijska kartica i druge vrste takvih pogona karakterizira činjenica da je stol u datotečnom sustavu pohranjen u svom području servisa. Ona sprječava poremećaje u čitanju informacija na logičkoj razini, na primjer, s pogrešnim isključivanjem ili s iznenadnim nestancima struje. A budući da sustav ne pruža predmemoriju pri korištenju prijenosnih uređaja, česte prebrisivanje ima najviše štetnih učinaka na tablicu raspodjele datoteka i sadržaj kataloga. A čak ni posebni programi za memorijske kartice ne mogu pomoći u ovoj situaciji. Na primjer, tijekom jednog poziva, korisnik kopirao je tisuću datoteka. Čini se, samo sam jednom primijenio blokove za snimanje gdje su smješteni. No, uslužna područja odgovarala su svakom ažuriranju bilo koje datoteke, tj. Tablice dodjele prošli su taj postupak tisuću puta. Iz tog razloga, prije svega, blokovi zauzeti ovim podacima neće uspjeti. Tehnologija "izravnavanja istrošenosti" također funkcionira s takvim blokovima, ali njegova učinkovitost je vrlo ograničena. A onda nije važno kakvu vrstu računala koristite, bljesak voziti neće uspjeti čak i kada ga stvara kreator.

Važno je napomenuti da je povećanje kapaciteta takvih uređaja je rezultiralo čips samo na činjenicu da je ukupan broj pisati ciklusa smanjio, jer je stanica postaju manji, zahtijevaju manje napona i rasipati oksida particija koja odvaja „plutajući vrata.” I ovdje je situacija takva da povećanje kapaciteta uređaja koristi se problem njihove pouzdanosti je postao sve više pogoršava i klasa kartica je sada ovisi o mnogim čimbenicima. Pouzdanost rada takvog rješenja određena je njegovim tehničkim značajkama, kao i situacijom na tržištu koji se trenutno razvio. Zbog teške konkurencije, proizvođači su prisiljeni smanjiti troškove proizvodnje na bilo koji način. Uključujući pojednostavljenjem dizajn, korištenje komponenti jeftiniji set, za kontrolu proizvodnje i slabljenja na druge načine. Na primjer, memorijska kartica Samsung košta više od manje poznatih analognih, ali njegova pouzdanost uzrokuje mnogo manje pitanja. Ali čak i ovdje je teško govoriti o potpunom odsustvu problema, a teško je očekivati ​​još nešto od uređaja potpuno nepoznatih proizvođača.

Izgledi za razvoj

S očitim prednostima, postoji niz nedostataka koji karakteriziraju SD memorijsku karticu, sprečavajući daljnje širenje njegovog opsega. Zbog toga stalno traži alternativna rješenja na tom području. Naravno, prije svega pokušavaju poboljšati postojeće vrste flash memorije, što neće dovesti do bilo kakvih temeljnih promjena u postojećem proizvodnom procesu. Stoga ne bismo trebali sumnjati u jednu stvar: tvrtke koje se bave proizvodnjom ovih vrsta pogona pokušat će iskoristiti svoj puni potencijal prije nego što se presele u drugu vrstu, nastavljajući poboljšavajući tradicionalnu tehnologiju. Na primjer, memorijska kartica tvrtke Sony trenutačno je dostupna u širokom rasponu svezaka, pa se pretpostavlja da će se i dalje aktivno prodavati.

Međutim, do sada je na pragu industrijske implementacije čitav niz tehnologija za alternativnu pohranu podataka, od kojih se neke mogu odmah provesti kada je povoljna tržišna situacija.

Ferroelektrična RAM (FRAM)

Predložena je tehnologija ferroelectric principle za pohranu podataka (Ferroelectric RAM, FRAM) s ciljem povećanja potencijala neizbrisive memorije. Smatra se da je mehanizam dostupne tehnologije, koja se sastoji u prepisati podatke u procesu čitanja za sve izmjene osnovnih komponenti, dovodi do određenog zadržavanje uređaja high-speed potencijala. FRAM je memorija koju karakterizira jednostavnost, visoka pouzdanost i brzina u radu. Ova svojstva sada su tipična za DRAM - nepostojan RAM, koji trenutno postoji. No, bit će dodano i mogućnost dugoročne pohrane podataka, koju karakterizira SD memorijska kartica. Među prednostima ove tehnologije mogu se razlikovati otpornost na različite vrste prodorno zračenje koje može biti tražen u posebnim uređajima koji se koriste za rad u uvjetima povećane radioaktivnosti ili u istraživanje svemira. Mehanizam za pohranu podataka ostvaren je ovdje zbog primjene feroelektričnog učinka. To podrazumijeva da je materijal sposoban održati polarizaciju u odsutnosti vanjskog električnog polja. Svaka FRAM memorijska ćelija formirana je postavljanjem hiperfina filma feroelektričnog materijala u obliku kristala između para ravnih metalnih elektroda koje tvore kondenzator. Podaci u ovom slučaju pohranjeni su unutar kristalne strukture. I to sprečava učinak curenja naboja, što uzrokuje gubitak informacija. Podaci u FRAM memoriji zadržani su čak i kada je napajanje isključeno.

Magnetski RAM (MRAM)

Druga vrsta memorije, koja se danas smatra vrlo obećavajućima, je MRAM. Karakterizira ga prilično velika brzina indikatora i nestabilnost. Elementarna ćelija u ovom slučaju je tanki magnetski film smješten na silicijskom supstratu. MRAM je statična memorija. Nije potrebno periodično prebrisati, a informacije neće biti izgubljene kad je napajanje isključeno. Trenutačno većina stručnjaka slaže se da se ova vrsta memorije može nazvati tehnologijom sljedeće generacije, jer postojeći prototip pokazuje prilično velike indikatore brzine. Još jedna prednost ovog rješenja je niska cijena čipova. Flash memorija je proizvedena u skladu s specijaliziranim CMOS procesom. MRAM čips mogu biti proizvedeni u standardnom postupku. A materijali mogu poslužiti onima koji se koriste u konvencionalnim magnetskim medijima. Proizvodnja velikih količina takvih čipova mnogo je jeftinija od ostalih. Važno svojstvo MRAM-a je sposobnost da se odmah uključi. A to je osobito vrijedno za mobilne uređaje. Uostalom, u ovoj vrsti vrijednosti ćelije određuje magnetski naboj, a ne električni naboj, kao u tradicionalnoj flash memoriji.

Unified Memory Ovonic (OUM)

Druga vrsta memorije, nad kojom mnoge tvrtke aktivno rade, je solid-state disk koji se temelji na amorfnim poluvodičima. Temelji se na tehnologiji fazne tranzicije, koja je slična principu snimanja na konvencionalnim diskovima. Ovdje faza stanja materije u električnom polju varira od kristalnog do amorfnog. I ta se promjena održava čak iu nedostatku napetosti. Iz tradicionalnih optičkih diskova takvi se uređaji razlikuju po tome što se zagrijava zbog djelovanja električne struje, umjesto lasera. Čitanje u ovom slučaju provodi se zbog razlike u reflektivnosti tvari u različitim stanjima, što percipira senzor pogona. Teoretski, ovo rješenje ima visoku gustoću pohrane podataka i maksimalnu pouzdanost, kao i povećanu brzinu. Visoka ovdje je pokazatelj maksimalnog broja ciklusa ponovnog pisanja, za koji se računalo koristi, bljesak voziti zaostaje za nekoliko redova veličine u ovom slučaju.

Kalcogenidni RAM (CRAM) i memorija promjene faze (PRAM)

Ova tehnologija temelji na temelju faznih prijelaza faze kad se tvar koristi u nosač služi kao neprovodljivoj amorfnog materijala, a drugi konduktorski je kristalna. Prijelaz stanica za pohranu iz jedne države u drugu postiže se električnim poljima i grijanjem. Takve čipove karakterizira otpornost na ionizirajuće zračenje.

Informacija - višeslojni ispisani CArd (Info-MICA)

Rad uređaja izgrađenih na temelju ove tehnologije provodi se na principu holografije tankog filma. Informacija je zabilježena ovako: prvo se stvara dvodimenzionalna slika koja se prenosi na hologram pomoću CGH tehnologije. Podaci se očitavaju učvršćivanjem laserske zrake na rubu jednog od slojeva za snimanje koji služe kao optički valovodi. Svjetlo se širi uzduž osi, koja je postavljena paralelno s ravninom sloja, stvarajući sliku na izlazu koji odgovara prethodno snimljenim informacijama. Početni podaci se mogu dobiti u bilo kojem trenutku zahvaljujući algoritmu inverznog kodiranja.

Ova vrsta memorije povoljno s poluvodiča zbog činjenice da osigurava visoku gustoću podataka, niska potrošnja energije i niske cijene prijevoznika, sigurnost okoliša i zaštitu od neovlaštene uporabe. Ali prepisivanjem informacije kao memorijsku karticu ne dopušta, dakle, može poslužiti samo kao dugoročno skladištenje, zamijenite medij papira ili alternativni optičkih diskova za distribuciju multimedijalnih sadržaja.