Memori Flash. SSD. Jenis-jenis memori flash. kad memori

memori flash adalah jenis memori yang berpanjangan untuk komputer, di mana kandungan boleh diprogramkan semula atau mengeluarkan kaedah elektrik. Sebagai perbandingan dengan elektrik boleh dipadam Programmable Read Only Memory tindakan di atas ia boleh dilakukan dalam blok yang berada di tempat yang berbeza. memori flash kos jauh lebih rendah daripada EEPROM, jadi ia telah menjadi teknologi yang dominan. Terutamanya dalam situasi di mana anda memerlukan pemeliharaan data yang stabil dan jangka panjang. penggunaannya adalah dibenarkan dalam pelbagai keadaan: dalam pemain audio digital, kamera, telefon bimbit dan telefon pintar, di mana terdapat khas android aplikasi pada kad memori. Di samping itu, ia digunakan dalam USB melekat, secara tradisinya digunakan untuk menyimpan maklumat dan pemindahan antara komputer. Beliau menerima terkenal tertentu dalam dunia permainan, di mana ia sering dimasukkan ke dalam slip untuk menyimpan data mengenai kemajuan permainan.

perihalan am

memori flash adalah jenis yang mampu menyimpan maklumat pada kad anda untuk masa yang lama tanpa menggunakan kuasa. Di samping itu ia boleh diperhatikan akses tertinggi kelajuan data, dan rintangan kejutan kinetik yang lebih baik berbanding dengan cakera keras. Terima kasih kepada ciri-ciri tersebut, ia telah menjadi rujukan untuk peranti popular, dikuasakan oleh bateri dan akumulator. Satu lagi kelebihan yang tidak dapat dinafikan ialah apabila kad memori flash dimampatkan ke dalam pepejal, ia hampir mustahil untuk memusnahkan beberapa kaedah fizikal standard, jadi ia boleh menahan air dan tekanan tinggi mendidih.

akses data tahap rendah

kaedah akses data, bertempat di memori flash yang sangat berbeza daripada yang digunakan untuk jenis konvensional. akses peringkat rendah dilakukan oleh pemandu. RAM biasa segera bertindak balas kepada panggilan membaca maklumat dan rekod, kembali hasil operasi itu, dan peranti memori flash adalah seperti yang ia akan mengambil masa untuk renungan.

Peranti dan prinsip operasi

Pada masa ini, memori flash biasa, yang direka untuk odnotranzistornyh unsur-unsur dengan "terapung" pintu. Melalui ini, ia adalah mungkin untuk menyediakan simpanan data ketumpatan yang tinggi berbanding RAM dinamik, yang memerlukan sepasang transistor dan elemen kapasitor. Pada masa ini pasaran adalah penuh dengan pelbagai teknologi untuk membina unsur-unsur asas untuk jenis media, yang direka oleh pengeluar terkemuka. Perbezaannya ialah bilangan lapisan, kaedah menulis dan memadam maklumat dan struktur organisasi, yang biasanya dinyatakan dalam tajuk.

Pada masa ini, terdapat beberapa jenis kerepek yang paling biasa: NOR dan NAND. Dalam kedua-dua memori transistor sambungan dibuat ke barisan bit - selari dan dalam siri, masing-masing. Jenis pertama saiz sel agak besar, dan ada kemungkinan untuk capaian rawak cepat, membolehkan anda untuk melaksanakan program-program secara langsung dari ingatan. kedua ini dicirikan oleh saiz mesh kecil, serta akses jujukan pantas bahawa adalah lebih mudah apabila keperluan untuk membina sebuah peranti blok-jenis yang akan menyimpan sejumlah besar maklumat.

Kebanyakan peranti mudah alih SSD menggunakan jenis memori NOR. Sekarang, bagaimanapun, ia menjadi semakin popular peranti dengan antara muka USB. Mereka menggunakan memori NAND-jenis. Secara beransur-ansur ia menggantikan pertama.

Masalah utama - kerapuhan

Sampel pertama pengeluaran pemacu kilat siri tidak memuaskan hati pengguna kelajuan yang lebih tinggi. Sekarang, bagaimanapun, kelajuan rakaman dan membaca adalah pada tahap yang boleh dilihat filem penuh panjang atau berjalan pada sistem operasi komputer. Beberapa pengeluar telah menunjukkan mesin, di mana cakera keras digantikan dengan memori flash. Tetapi teknologi ini mempunyai kelemahan yang sangat ketara, yang menjadi penghalang kepada penggantian pembawa data daripada cakera magnet sedia ada. Oleh kerana sifat flash peranti memori ia membolehkan pemadaman dan maklumat bertulis bilangan yang terhad kitaran, yang boleh dicapai, walaupun untuk peranti kecil dan mudah alih, apatah berapa kerap ia dilakukan pada komputer. Jika anda menggunakan jenis media sebagai pemacu keadaan pepejal pada PC, kemudian dengan cepat datang keadaan kritikal.

Ini adalah disebabkan oleh hakikat bahawa apa-apa pemacu yang dibina di atas harta transistor bidang-kesan untuk menyimpan dalam "terapung" pintu caj elektrik, ketiadaan atau kehadiran yang dalam transistor itu dilihat sebagai satu yang logik atau sifar dalam perduaan sistem nombor. Rakaman dan memadam data dalam elektron NAND ingatan tunneled dihasilkan oleh kaedah Fowler-Nordheim melibatkan dielektrik. Ia tidak memerlukan voltan tinggi, yang membolehkan anda untuk membuat saiz sel minimum. Tetapi betul-betul proses ini membawa kepada kemerosotan fizikal sel-sel, kerana arus elektrik dalam kes ini menyebabkan elektron menembusi pintu, pecah dielektrik halangan. Walau bagaimanapun, jangka hayat yang dijamin memori seperti itu adalah sepuluh tahun. cip susut nilai bukan kerana membaca maklumat, tetapi kerana operasi memadam dan menulis, kerana membaca tidak memerlukan perubahan dalam struktur sel, tetapi hanya Pas arus elektrik.

Sememangnya, pengeluar memori secara aktif berusaha ke arah meningkatkan hayat perkhidmatan pemacu keadaan pepejal jenis ini: ia ditegakkan untuk memastikan keseragaman rakaman / proses memadamkan dalam sel-sel array kepada salah satu tidak dipakai lebih daripada yang lain. Boleh program pengimbangan beban sebaik-baiknya digunakan. Sebagai contoh, untuk menghapuskan fenomena ini boleh digunakan untuk "haus meratakan" teknologi. Data yang sering tertakluk kepada perubahan, bergerak ruang alamat ingatan kilat, kerana rekod itu dijalankan mengikut alamat fizikal yang berbeza. Setiap pengawal dilengkapi dengan algoritma penjajaran sendiri, jadi ia adalah sangat sukar untuk membandingkan keberkesanan model yang berbeza seperti butiran pelaksanaan tidak didedahkan. Seperti setiap tahun jumlah pemacu kilat menjadi lebih perlu untuk menggunakan algoritma yang lebih cekap yang membantu memastikan kestabilan prestasi peranti.

penyelesaian masalah

Salah satu cara yang sangat berkesan untuk memerangi fenomena itu diberikan sejumlah lebihan memori, yang mana keseragaman beban dipastikan dan pembetulan ralat dengan menggunakan algoritma khas untuk penghantar logik fizikal blok penggantian berlaku dengan menggunakan berat memory stick. Dan untuk mengelakkan kehilangan maklumat sel, rosak, disekat atau diganti dengan sandaran. perisian itu membuat ia mungkin untuk menyekat pengagihan untuk memastikan keseragaman beban dengan meningkatkan bilangan kitaran sebanyak 3-5 kali, tetapi ini tidak mencukupi.

kad memori dan peranti simpanan yang serupa dicirikan oleh fakta bahawa di kawasan perkhidmatan mereka disimpan dengan jadual sistem fail. Ia menghalang maklumat membaca kegagalan di peringkat logik, sebagai contoh, tidak betul atau mencabut pemberhentian secara tiba-tiba bekalan tenaga elektrik. Dan sejak bila menggunakan peranti mudah alih yang disediakan oleh sistem caching, penggantian yang kerap mempunyai kesan paling buruk kepada peruntukan fail meja dan direktori kandungan. Dan juga program-program khas untuk kad memori tidak dapat membantu dalam situasi ini. Sebagai contoh, untuk pengendalian pengguna tunggal disalin beribu-ribu fail. Dan, nampaknya, hanya sekali digunakan untuk blok rakaman di mana mereka ditempatkan. Tetapi kawasan perkhidmatan mengenai dengan setiap kemas kini mana-mana fail, iaitu, jadual peruntukan telah menjalani prosedur ini beribu-ribu kali. Atas sebab ini, di tempat pertama akan gagal blok diduduki oleh data ini. Teknologi "memakai meratakan" kerja-kerja dengan unit-unit itu, tetapi keberkesanannya adalah terhad. Dan kemudian ia tidak kira apa yang anda menggunakan komputer anda, pemacu denyar akan rosak walaupun ia disediakan oleh pencipta.

Perlu diingat bahawa peningkatan kapasiti peranti sedemikian telah menyebabkan cip hanya kepada fakta bahawa jumlah bilangan kitaran tulis menurun, kerana sel menjadi lebih kecil, yang memerlukan voltan kurang dan untuk menghilangkan sekatan oksida yang mengasingkan "pintu terapung." Dan di sini keadaan itu dalam keadaan bahawa peningkatan dalam kapasiti peranti yang digunakan masalah kebolehpercayaan mereka telah menjadi semakin teruk dan kad kelas kini bergantung kepada banyak faktor. operasi yang boleh dipercayai apa-apa keputusan ditentukan oleh ciri-ciri teknikal serta keadaan pasaran semasa pada masa ini. Disebabkan oleh persaingan yang sengit memaksa pengeluar untuk mengurangkan kos pengeluaran dalam apa jua cara. Termasuk dengan memudahkan reka bentuk, penggunaan komponen set yang lebih murah, untuk mengawal pengeluaran dan kelemahan dalam cara lain. Sebagai contoh, kad memori "Samsung" akan lebih mahal daripada rakan-rakan yang kurang dikenali, tetapi kebolehpercayaan adalah isu-isu yang lebih kurang. Tetapi di sini, terlalu sukar untuk bercakap tentang tiada langsung masalah, dan hanya pada peranti sepenuhnya pengeluar tidak diketahui adalah sukar untuk menjangkakan sesuatu yang lebih.

prospek pembangunan

Walaupun terdapat kelebihan yang jelas, terdapat beberapa kelemahan yang mencirikan kad SD-ingatan, mencegah perkembangan selanjutnya permohonannya. Oleh itu, adalah dikekalkan carian berterusan untuk penyelesaian alternatif di kawasan ini. Sudah tentu, pertama sekali cuba untuk meningkatkan jenis yang sedia ada dalam memori flash, yang tidak membawa kepada beberapa perubahan asas dalam proses pengeluaran yang sedia ada. Jadi tidak syak lagi hanya satu: syarikat yang terlibat pembuatan jenis pemacu, akan cuba menggunakan potensi sepenuhnya, sebelum beralih kepada jenis yang berbeza untuk terus meningkatkan teknologi tradisional. Sebagai contoh, Sony Kad Memori dihasilkan pada masa ini dalam pelbagai jilid, oleh itu ia diandaikan bahawa ia adalah dan akan terus dijual secara aktif.

Walau bagaimanapun, setakat ini, pelaksanaan perindustrian ambang adalah pelbagai keseluruhan teknologi penyimpanan alternatif, ada yang boleh dilaksanakan segera apabila berlaku keadaan pasaran yang menggalakkan.

RAM ferroelektrik (FRAM)

Teknologi prinsip simpanan ferroelektrik (ferroelektrik RAM, FRAM) dicadangkan untuk membina kapasiti memori yang tidak menentu. Adalah dipercayai bahawa mekanisme teknologi yang ada, yang terdiri dalam menulis ganti data dalam proses membaca untuk semua pengubahsuaian komponen asas, membawa kepada penahanan tertentu potensi peranti berkelajuan tinggi. A FRAM - memori, ciri-ciri kesederhanaan, kebolehpercayaan yang tinggi dan kelajuan operasi. Ciri-ciri ini kini ciri DRAM - RAM tidak menentu yang wujud pada masa ini. Tetapi kemudian akan ditambah lagi, dan kemungkinan jangka panjang penyimpanan data, yang mempunyai ciri-ciri kad memori SD. Antara kelebihan teknologi ini boleh menjadi rintangan yang cemerlang kepada jenis sinaran menembusi yang boleh dituntut dalam alat-alat khas yang digunakan untuk bekerja dalam keadaan peningkatan radioaktif atau dalam penyelidikan angkasa. mekanisme penyimpanan maklumat direalisasikan dengan menggunakan kesan feroelektrik. Ia menunjukkan bahawa bahan yang mampu mengekalkan polarisasi dalam ketiadaan medan elektrik luaran. Setiap sel ingatan FRAM dibentuk dengan meletakkan filem ultrathin bahan ferroelektrik dalam bentuk kristal antara sepasang elektrod logam rata membentuk sebuah kapasitor. Data dalam kes ini disimpan dalam struktur kristal. Ini menghalang kesan kebocoran caj, yang menyebabkan kehilangan maklumat. Data dalam FRAM ingatan dikekalkan walaupun voltan kuasa.

RAM magnet (MRAM)

Satu lagi jenis ingatan, yang hari ini dianggap sebagai sangat cerah, adalah MRAM. Ia mempunyai ciri-ciri prestasi kelajuan yang agak tinggi dan tidak turun naik. sel unit dalam kes ini adalah filem magnet nipis diletakkan di atas substrat silikon. MRAM adalah memori statik. Ia tidak memerlukan penulisan semula berkala, dan maklumat yang tidak akan hilang apabila kuasa dimatikan. Pada masa ini, kebanyakan pakar bersetuju bahawa memori jenis ini boleh dipanggil teknologi generasi akan datang sebagai prototaip yang sedia ada menunjukkan prestasi kelajuan yang agak tinggi. Satu lagi kelebihan penyelesaian ini adalah kos rendah cip. memori flash dibuat selaras dengan proses CMOS khusus. Satu cip MRAM boleh dihasilkan oleh proses pembuatan standard. Selain itu, bahan-bahan boleh berkhidmat sebagai yang digunakan dalam media magnet konvensional. Menghasilkan kelompok besar cip ini adalah jauh lebih murah daripada yang lain. Penting ciri MRAM ingatan adalah keupayaan untuk membolehkan segera. Ini adalah penting terutamanya untuk peranti mudah alih. Malah, dalam jenis ini sel ditentukan oleh nilai caj magnet, dan bukan elektrik, seperti dalam memori flash konvensional.

Ovonic Memory Disatukan (OUM)

Satu lagi jenis ingatan, di mana banyak syarikat yang bekerja secara aktif - ia adalah satu semikonduktor amorfus berasaskan pemacu keadaan pepejal. Pada dasarnya terletak teknologi peralihan fasa yang serupa dengan prinsip rakaman pada cakera konvensional. Di sini nyatakan fasa bahan dalam medan elektrik ditukar daripada kristal untuk amorfus. Dan perubahan ini disimpan dalam ketiadaan voltan. Dari konvensional cakera optik , peranti itu mempunyai ciri-ciri dalam pemanasan yang berlaku oleh tindakan arus elektrik, tidak laser. Bacaan dilakukan dalam kes ini disebabkan oleh perbezaan dalam bahan keupayaan reflektif di negeri-negeri yang berbeza, yang dilihat oleh sensor pemacu. Secara teorinya, apa-apa penyelesaian mempunyai simpanan kepadatan tinggi data dan kebolehpercayaan maksimum, dan juga kelajuan meningkat. angka tinggi bilangan maksimum kitaran menulis, yang menggunakan pemacu komputer, flash, dalam kes ini jauh ketinggalan oleh beberapa magnitud.

Chalcogenide RAM (CRAM) dan Fasa Tukar memori (PRAM)

Teknologi ini juga berdasarkan atas dasar peralihan fasa apabila satu fasa bahan yang digunakan di dalam bekas tersebut berfungsi sebagai bahan amorfus bukan konduktif, dan konduktor kedua ialah kristal. Peralihan sel memori dari satu negeri ke negeri lain dijalankan oleh medan elektrik dan pemanasan. cip tersebut mempunyai ciri-ciri rintangan kepada sinaran mengion.

Maklumat-berbilang Imprinted Kad (Info-MICA)

peranti Kerja dibina atas dasar teknologi ini, berdasarkan prinsip Holografi filem nipis. maklumat yang direkodkan seperti berikut: pertama membentuk imej dua dimensi dihantar kepada hologram teknologi CGH. Membaca data adalah disebabkan oleh penetapan pancaran laser di pinggir salah satu daripada lapisan rakaman, pekerja pandu gelombang optik. Cahaya merambat di sepanjang paksi yang selari diatur untuk satah lapisan, membentuk imej output yang sepadan dengan maklumat yang direkodkan sebelumnya. Data awal boleh diperolehi pada bila-bila melalui algoritma pengekodan songsang.

memori jenis ini baik dengan semikonduktor disebabkan oleh hakikat yang memastikan ketumpatan tinggi data, penggunaan kuasa yang rendah dan kos rendah pengangkut, keselamatan alam sekitar dan perlindungan daripada digunakan tanpa izin. Tetapi menulis semula maklumat kad memori tersebut tidak membenarkan, oleh itu, boleh berfungsi hanya sebagai simpanan jangka panjang, menggantikan medium kertas atau cakera optik alternatif untuk pengedaran kandungan multimedia.