Флеш-пам'ять
- Принцип дії правити
- NOR правити
- NAND правити
- Характеристики правити
- файлові системи правити
- Типи карт пам'яті правити
USB-накопичувач на флеш-пам'яті
Флеш-пам'ять ( англ. Flash-Memory) - різновид твердотільної напівпровідникової незалежної перезаписуваної пам'яті.
Не містить рухомих частин, так що, на відміну від жорстких дисків , Більш надійна і компактна.
Завдяки своїй компактності, дешевизні і низькому енергоспоживанні флеш-пам'ять широко використовується в портативних пристроях, що працюють на батарейках і акумуляторах - цифрових фотокамерах і відеокамерах , Цифрових диктофонах, MP3-плеєрах , КПК , мобільних телефонах , А також смартфонах і комунікаторах . Крім того, вона використовується для зберігання програмно-апаратних засобів в різних пристроях ( маршрутизаторах , Міні-АТС, принтерах , сканерах ), Різних контролерах.
Так само останнім часом широкого поширення набули USB флеш брелоки ( «флешка», USB-драйв, USB-диск), практично витіснили дискети і CD. [2]
На кінець 2008 р основним недоліком, що не дозволяє пристроям на базі флеш-пам'яті витіснити з ринку жорсткі диски, є високе співвідношення ціна / обсяг, що перевищує цей параметр у жорстких дисків в 2-3 рази. У зв'язку з цим і обсяги флеш-накопичувачів не такі великі. Хоча роботи в цих напрямках ведуться. Здешевлюється технологічний процес, посилюється конкуренція. Багато фірм вже заявили про випуск SSD накопичувачів об'ємом 256 ГБ і більше.
Ще один недолік пристроїв на базі флеш-пам'яті в порівнянні з жорсткими дисками - як не дивно, менша швидкість. Незважаючи на те, що виробники SSD накопичувачів запевняють, що швидкість цих пристроїв вище швидкості вінчестерів, в реальності вона виявляється відчутно нижче. Звичайно, SSD накопичувач не витрачає подібно вінчестера час на розгін, позиціонування головок і т. П. Але час читання, а тим більше записи, вічок флеш-пам'яті, використовуваної в сучасних SSD накопичувачах, більше. Що і призводить до значного зниження загальної продуктивності. Справедливості заради слід зазначити, що останні моделі SSD накопичувачів і за цим параметром вже впритул наблизилися до вінчестерам. Однак, ці моделі поки занадто дороги.
Принцип дії ![]()
правити
Програмування флеш-пам'яті
Стирання флеш-пам'яті
Флеш-пам'ять зберігає інформацію в масиві транзисторів з плаваючим затвором , Званих осередками ( англ. cell). У традиційних пристроях з однорівневими осередками ( англ. single-level cell, SLC), кожна з них може зберігати тільки один біт. Деякі нові пристрої з багаторівневими осередками ( англ. multi-level cell, MLC) можуть зберігати більше одного біта, використовуючи різний рівень електричного заряду на плаваючому затворі транзистора.
NOR ![]()
правити
В основі цього типу флеш-пам'яті лежить АБО-НЕ елемент ( англ. NOR), тому що в транзисторі з плаваючим затвором низька напруга на затворі позначає одиницю.
транзистор має два затвора: керуючий і плаваючий. Останній повністю ізольований і здатний утримувати електрони до 10 років. В осередку є також стік і джерело. При програмуванні напругою на керуючому затворі створюється електричне поле і виникає тунельний ефект . Деякі електрони туннелируют через шар ізолятора і потрапляють на плаваючий затвор, де і будуть перебувати. Заряд на плаваючому затворі змінює «ширину» каналу стік-витік і його провідність , Що використовується при читанні.
Програмування та читання осередків сильно розрізняються в енергоспоживанні: пристрої флеш-пам'яті споживають досить великий струм при записі, тоді як при читанні витрати енергії малі.
Для стирання інформації на керуючий затвор подається висока негативна напруга, і електрони з плаваючого затвора переходять (туннелируют) на джерело.
В NOR архітектурі до кожного транзистору необхідно підвести індивідуальний контакт, що збільшує розміри схеми. Ця проблема вирішується за допомогою NAND архітектури.
NAND ![]()
правити
В основі NAND типу лежить І-НЕ елемент ( англ. NAND). Принцип роботи такий же, від NOR типу відрізняється тільки розміщенням осередків і їх контактами. В результаті вже не потрібно підводити індивідуальний контакт до кожної клітинки, так що розмір і вартість NAND чіпа може бути істотно менше. Так само запис і стирання відбувається швидше. Однак ця архітектура не дозволяє звертатися до довільної осередку.
NAND і NOR архітектури зараз існують паралельно і не конкурують один з одним, оскільки знаходять застосування в різних областях зберігання даних.
Флеш-пам'ять була винайдена Фудзі Масуока (Fujio Masuoka), коли він працював в Toshiba в 1984 році . Ім'я «флеш» було придумано також в Toshiba колегою Фудзі, Сьодзо Аріізумі (Shoji Ariizumi), тому що процес стирання вмісту пам'яті йому нагадав фотоспалах ( англ. flash). Масуока представив свою розробку на IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), що проходила в Сан Франциско , Каліфорнія . Intel побачила великий потенціал у винаході і в 1988 році випустила перший комерційний флеш-чіп NOR-типу.
NAND-тип флеш-пам'яті був анонсований Toshiba в 1989 році на International Solid-State Circuits Conference. У нього була більше швидкість запису і менше площа чіпа.
На кінець 2008 року, лідерами по виробництву флеш-пам'яті є Samsung (31% ринку) і Toshiba (19% ринку, включаючи спільні заводи з Sandisk). (Дані згідно iSupply на Q4'2008). Стандартизацією чіпів флеш-пам'яті типу NAND займається Open NAND Flash Interface Working Group (ONFI). Поточним стандартом вважається специфікація ONFI версії 1.0 [3] , випущена 28 грудня 2006 року . Група ONFI підтримується конкурентами Samsung і Toshiba у виробництві NAND чіпів: Intel , Hynix і Micron Technology . [4]
Характеристики ![]()
правити
Швидкість деяких пристроїв з флеш-пам'яттю може доходити до 100 Мб / с [5] . В основному флеш-карти мають великий розкид швидкостей і зазвичай маркуються в швидкостях стандартного CD-приводу (150 КБ / с). Так зазначена швидкість в 100x означає 100 × 150 КБ / с = 15 000 КБ / с = 14.65 МБ / с.
В основному обсяг чіпа флеш-пам'яті вимірюється від кілобайт до декількох гігабайт .
В 2005 році Toshiba і SanDisk представили NAND чіпи об'ємом 1 ГБ [6] , Виконані за технологією багаторівневих осередків, де один транзистор може зберігати кілька біт , Використовуючи різний рівень електричного заряду на плаваючому затворі.
компанія Samsung у вересні 2006 року представила 8 ГБ чіп, виконаний по 40-нм технологічному процесу [7] . В кінці 2007 року Samsung повідомила про створення першого в світі MLC (multi-level cell) чіпа флеш-пам'яті типу NAND, виконаного по 30-нм технологічному процесу. Ємність чіпа також становить 8 ГБ . Очікується, що в масове виробництво чіпи пам'яті надійдуть в 2009 році .
Для збільшення обсягу в пристроях часто застосовується масив з декількох чіпів. В основному на середину 2007 року USB пристрої і карти пам'яті мають об'єм від 512 МБ до 64 ГБ . Найбільший обсяг USB пристроїв становить 2 ТБ .
файлові системи ![]()
правити
Основне слабке місце флеш-пам'яті - кількість циклів перезапису. Ситуація погіршується також у зв'язку з тим, що ОС часто записує дані в один і той же місце. Наприклад, часто оновлюється таблиця файлової системи, так що перші сектора пам'яті витратять свій запас значно раніше. Розподіл навантаження дозволяє істотно продовжити термін роботи пам'яті.
Для вирішення цієї проблеми були створені спеціальні файлові системи: JFFS2 [8] і YAFFS [9] для GNU / Linux і exFAT для Microsoft Windows .
USB флеш-носії і карти пам'яті, такі як SecureDigital і CompactFlash мають вбудований контроллер, який виробляє виявлення та виправлення помилок і намагається рівномірно використовувати ресурс перезапису флеш-пам'яті. На таких пристроях не має сенсу використовувати спеціальну файлову систему і для кращої сумісності застосовується звичайна FAT .
Флеш-карти різних типів ( сірник відображена для оцінки розмірів)
Флеш-пам'ять найбільш відома застосуванням в USB флеш-носіях ( англ. USB flash drive). В основному застосовується NAND тип пам'яті, яка підключається через USB по інтерфейсу USB mass storage device (USB MSC). Даний інтерфейс підтримується всіма ОС сучасних версій.
Завдяки великій швидкості, обсягом і компактним розмірам USB флеш-носії повністю витіснили з ринку дискети. Наприклад, компанія Dell з 2003 року перестала випускати комп'ютери з дисководом гнучких дисків [10] .
В даний момент випускається широкий асортимент USB флеш-носіїв, різних форм і кольорів. На ринку присутні флешки з автоматичним шифруванням записуються на них даних. Японська компанія Solid Alliance навіть випускає флешки у вигляді їжі [11] .
Є спеціальні дистрибутиви GNU / Linux і версії програм , Які можуть працювати прямо з USB носіїв, наприклад, щоб користуватися своїми додатками в інтернет-кафе .
технологія ReadyBoost в Windows Vista здатна використовувати USB-флеш носій або спеціальну флеш-пам'ять, вбудовану в комп'ютер, для збільшення швидкодії [12] . На флеш-пам'яті також грунтуються карти пам'яті, такі як SecureDigital (SD) і Memory Stick , Які активно застосовуються в портативній техніці (фотоапарати, мобільні телефони). Укупі з USB носіями флеш-пам'ять займає більшу частину ринку переносних носіїв даних.
NOR тип пам'яті частіше застосовується в BIOS і ROM-пам'яті пристроїв, таких як DSL модеми, маршрутизатори і т. Д. Флеш-пам'ять дозволяє легко оновлювати прошивку пристроїв, при цьому швидкість запису і обсяг для таких пристроїв не так важливі.
Зараз активно розглядається можливість заміни жорстких дисків на флеш-пам'ять. В результаті збільшиться швидкість включення комп'ютера, а відсутність рухомих деталей збільшить термін служби. Наприклад, в XO-1 , «Ноутбуці за 100 $», який активно розробляється для країн третього світу, замість жорсткого диска буде використовуватися флеш-пам'ять об'ємом 1 ГБ [13] . Поширення обмежує висока ціна за ГБ і менший термін придатності, ніж у жорстких дисків через обмежену кількість циклів запису.
Типи карт пам'яті ![]()
правити
Існують кілька типів карт пам'яті, використовуваних в стільникових телефонах.
MMC (MultiMedia Card) : Картка в форматі MMC має невеликий розмір - 24 × 32 × 1,4 мм. Розроблено спільно компаніями SanDisk і Siemens. MMC містить контролер пам'яті і володіє високою сумісністю з пристроями самого різного типу. У більшості випадків карти MMC підтримуються пристроями зі слотом SD.
RS-MMC (Reduced Size MultiMedia Card) : Карта пам'яті, яка вдвічі коротша стандартної карти MMC. Її розміри становлять 24 × 18 × 1,4 мм, а вага - близько 6 г, всі інші характеристики не відрізняються від MMC. Для забезпечення сумісності зі стандартом MMC при використанні карт RS-MMC потрібен адаптер. DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card) : Карти пам'яті DV-RS-MMC з подвійним живленням (1,8 і 3,3 В) відрізняються зниженим енергоспоживанням, що дозволить працювати мобільному телефону трохи довше. Розміри карти збігаються з розмірами RS-MMC, 24 × 18 × 1,4 мм. MMCmicro : Мініатюрна карта пам'яті для мобільних пристроїв з розмірами 14 × 12 × 1,1 мм. Для забезпечення сумісності зі стандартним слотом MMC необхідно використовувати перехідник.SD Card (Secure Digital Card) : Підтримується фірмами SanDisk , Panasonic і Toshiba . Стандарт SD є подальшим розвитком стандарту MMC. За розмірами і характеристиками карти SD дуже схожі на MMC, тільки трохи товщі (32 × 24 × 2,1 мм). Основна відмінність від MMC - технологія захисту авторських прав: карта має криптозащиту від несанкціонованого копіювання, підвищений захист інформації від випадкового стирання або руйнування і механічний перемикач захисту від запису. Незважаючи на спорідненість стандартів, карти SD можна використовувати в пристроях зі слотом MMC.
SD (Trans-Flash) і SDHC (High Capacity) : Старі карти SD так звані Trans-Flash і нові SDHC (High Capacity) і влаштування їх читання розрізняються обмеженням на максимальну ємність носія, 2 ГБ для Trans-Flash і 32 ГБ для High Capacity (Високої Ємності). Пристрої читання SDHC сумісні з SDTF, тобто SDTF карта буде без проблем прочитана в пристрої читання SDHC, але в пристрої SDTF побачиться тільки 2 ГБ від ємності SDHC більшої ємності, або не буде читатися зовсім. Передбачається, що формат TransFlash буде повністю витіснений форматом SDHC. Обидва суб-формату можуть бути представлені в будь-якому з трьох форматів фіз. розмірів (Стандартний, mini і micro). miniSD (Mini Secure Digital Card) : Від стандартних карт Secure Digital відрізняються меншими розмірами 21,5 × 20 × 1,4 мм. Для забезпечення роботи карти в пристроях, оснащених звичайним SD-слотом, використовується адаптер. microSD (Micro Secure Digital Card) : Є на даний момент (2008) найкомпактнішими знімними пристроями флеш-пам'яті (11 × 15 × 1 мм). Використовуються, в першу чергу, в мобільних телефонах, комунікаторах, і т. П., Так як, завдяки своїй компактності, дозволяють істотно розширити пам'ять пристрою, не збільшуючи при цьому його розміри. Перемикач захисту від запису винесено на адаптер microSD-SD.MS Duo (Memory Stick Duo) : Даний стандарт пам'яті розроблявся і підтримується компанією Sony . Корпус досить міцний. На даний момент - це найдорожча пам'ять з усіх представлених. Memory Stick Duo був розроблений на базі широко розповсюдженого стандарту Memory Stick від тієї ж Sony, відрізняється малими розмірами (20 × 31 × 1,6 мм.).
MS Duo (Memory Stick Duo) : Даний формат є конкурентом формату microSD (за аналогічним розміром), зберігаючи переваги карт пам'яті Sony.- ↑ http://www.3dnews.ru/news/micron_i_sun_anonsirovali_flesh_pamyat_s_millionom_tsiklov_zapisi/
- ↑ Компакт-диски: особливості та історія появи музичних носіїв
- ↑ http://www.onfi.org/docs/ONFI_1_0_Gold.pdf
- ↑ http://www.onfi.org/onfimembers.html
- ↑ shtml?09/69/12> http://www.ixbt.com/news/all/index.shtml?09/69/12
- ↑ http://www.toshiba.co.jp/about/press/2005_02/pr0802.htm
- ↑ http://www.infoworld.com/article/06/09/11/Samsung32gbflash_1.html
- ↑ http://www.linuxdevices.com/articles/AT7478621147.html
- ↑ http://www.linuxdevices.com/articles/AT9680239525.html
- ↑ http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/2905953.stm
- ↑ http://www.solidalliance.com/product.html
- ↑ http://blogs.msdn.com/tomarcher/archive/2006/04/14/576548.aspx
- ↑ http://www.laptop.org/laptop/hardware/specs.shtml
bg: Флаш-памет bs: Flash memorija ca: Memòria flaix cs: Flash paměť da: Flash-lager de: Flash-Speicher en: Flash memory eo: Fulmomemoro es: Memoria flash fi: Flash-muisti fr: Mémoire flash he: זיכרון הבזק hi: फ्लैश मेमोरी hu: Flash memória ia: Memoria flash id: Memori kilat it: Memoria flash ja:フラッシュメモリ ko: 플래시 메모리 ms: Ingatan kilat nl: Flashgeheugen no: Flashminne pl: Pamięć flash pt: Memória flash ro: Memorie Flash simple: Flash memory sk: Flash pamäť sq: Kujtesa rrufe sr: Флеш меморіја sv: Flashminne ta: திடீர் நினைவகம் tr: Flaş bellek uk: Флеш-пам'ять ur: لمعی حافظہ vi: Bộ nhớ flash zh:闪存
Shtml?