Memorie flash. SSD. Tipurile de memorie flash. card de memorie

Memoria flash este un tip de memorie de lungă durată pentru calculatoare, în care conținutul poate fi reprogramat sau elimina o metodă electrică. În comparație cu pot fi șterse electric programabile Acțiuni de memorie numai de mai sus poate fi realizată în blocurile care sunt în diferite locuri. Memoria flash costă mult mai puțin decât EEPROM, astfel încât a devenit tehnologia dominantă. Mai ales în situațiile în care aveți nevoie de o conservare a datelor de echilibru și pe termen lung. Utilizarea sa este permisă într-o varietate de situații: în playere audio digitale, camere video, telefoane mobile și smartphone-uri, în cazul în care există aplicații Android speciale de pe cartela de memorie. În plus, acesta este utilizat în stick USB, utilizat în mod tradițional pentru a stoca informații și transferul între calculatoare. Ea a primit o anumită notorietate în lumea jocurilor de noroc, în cazul în care este adesea inclus într-o alunecare pentru stocarea de date cu privire la progresul jocului.

descriere generală

Memoria Flash este un tip care este capabil de a stoca informațiile de pe cartela pentru o lungă perioadă de timp fără a utiliza puterea. În plus, se poate observa cel mai mare acces la date de viteză, și o mai bună rezistență la șocuri cinetice în comparație cu hard disk-urile. Datorită acestor caracteristici, a devenit o referință pentru dispozitivele populare, alimentate de baterii și acumulatori. Un alt avantaj incontestabil este faptul că atunci când un card de memorie flash este comprimat într-un solid, este practic imposibil de a distruge unele metode fizice standard, astfel încât să poată rezista la apă și presiune ridicată de fierbere.

accesul la date de nivel scăzut

o metodă de acces la date, situată în memoria flash este foarte diferită de cea aplicată la tipurile convenționale. acces de nivel scăzut se realizează de către conducătorul auto. RAM normal răspunde imediat la apeluri de citire de informații și de înregistrare, revenind rezultatele unor astfel de operațiuni, iar dispozitivul de memorie flash este de așa natură încât va fi nevoie de timp pentru reflecție.

Dispozitivul și principiul de funcționare

În acest moment, memorie flash de comună, care este proiectat pentru a odnotranzistornyh elemente cu un „plutitor“ poarta. Prin aceasta este posibil să se asigure o stocare a datelor de densitate ridicată în comparație cu RAM dinamic, care necesită o pereche de tranzistori și un element condensator. În acest moment piața este plin cu o varietate de tehnologii pentru construirea elementelor de bază pentru acest tip de mass-media, care sunt concepute de către producătorii de conducere. Diferența este numărul de straturi, metode de scriere și ștergerea informațiilor și structura organizatorică, care este de obicei indicată în titlu.

În momentul de față, există o serie de tipuri de chips-uri, care sunt cele mai frecvente: NOR și NAND. Atât în memoria tranzistorii se face legătura cu liniile de bit - în paralel și în serie, respectiv. Primul tip de dimensiuni de celule sunt destul de mari, și există o posibilitate de acces rapid aleatoriu, permițându-vă să execute programe direct din memorie. Al doilea este caracterizat prin dimensiunile ochiurilor mai mică, precum și accesul rapid secventiala, care este mult mai convenabil atunci când nevoia de a construi un dispozitive de tip bloc, care va stoca cantități mari de informații.

Cele mai multe dispozitive portabile SSD utilizează memorie de tip NOR. Acum, cu toate acestea, ea devine din ce în ce mai populare dispozitive cu o interfață USB. Ei folosesc memorie de tip NAND. Treptat-l înlocuiește primul.

Principala problemă - fragilitate

Primele mostre de producție memorii flash de serie nu au fost pe placul utilizatorilor viteze mai mari. Acum, cu toate acestea, viteza de înregistrare și de citire este la un nivel care poate fi vizualizat film complet sau de a rula pe sistemul de operare al calculatorului. Un număr de producători au demonstrat deja aparatul, în cazul în care unitatea hard disk se înlocuiește cu memorie flash. Dar această tehnologie are un dezavantaj foarte important, care devine un obstacol în calea înlocuirii suportului de date a discurilor magnetice existente. Datorită naturii dispozitivelor de memorie flash permite ștergerea și informații scris un număr limitat de cicluri, care este realizabil, chiar și pentru dispozitive mici și portabile, să nu mai vorbim de cât de des se face pe computere. Dacă utilizați acest tip de mass-media ca un solid-state drive pe un PC, apoi vine rapid o situație critică.

Acest lucru se datorează faptului că o astfel de unitate este construit pe proprietatea tranzistori cu efect de câmp pentru a stoca în „plutitoare“ poarta de sarcină electrică, absența sau prezența care în tranzistorul este văzută ca o logică unu sau zero , în binar sistem numeric. Înregistrarea și ștergerea datelor din NAND-memorie tunneled electronii produse prin metoda de Fowler-Nordheim care implică dielectric. Ea nu are nevoie de înaltă tensiune, care vă permite să facă o dimensiune minimă de celule. Dar exact acest proces duce la deteriorarea fizică a celulelor, deoarece curentul electric în acest caz face ca electronii penetrează poarta, de rupere dielectric barieră. Cu toate acestea, un termen de valabilitate garantată de o astfel de memorie este de zece ani. Amortizarea cip nu este din cauza citirea informațiilor, dar din cauza operațiunilor de ștergere și a scrie, pentru că lectura nu necesită modificări în structura celulelor, dar trece doar un curent electric.

Desigur, producătorii de memorie lucrează în mod activ în direcția de creștere a duratei de viață a unităților în stare solidă de acest tip: acestea sunt fixate pentru a asigura uniformitatea înregistrării / ștergerea proceselor în celulele din matrice una care nu sunt purtate mai mult decât altele. Pentru calea de program de echilibrare a sarcinii sunt utilizate de preferință. De exemplu, pentru a elimina acest fenomen se aplică la „uzură nivelare“ tehnologie. Datele sunt de multe ori pot modifica, muta spațiul de adrese de memorie flash, pentru că înregistrarea se efectuează în conformitate cu diferite adrese fizice. Fiecare controler este echipat cu propriul algoritm de aliniere, astfel încât este foarte dificil de a compara eficacitatea diferitelor modele ca detaliile de implementare nu au fost dezvăluite. Ca în fiecare an, volumul de memorii flash sunt din ce în ce mai necesar să se utilizeze algoritmi mai eficiente care să contribuie la asigurarea stabilității performanței dispozitivului.

Depanarea

O modalitate foarte eficientă de a combate fenomenul a fost dat o anumită cantitate de memorie redundanță, prin care se asigură uniformitatea sarcinii și corectarea erorilor prin intermediul unor algoritmi speciali pentru expediere logică fizică substituție blocuri care apar cu utilizarea grele de memorie stick. Și pentru a preveni pierderea de informații în celulă, defecte, blocate sau înlocuite cu copia de rezervă. O astfel de software face posibilă blocarea de distribuție pentru a asigura uniformitatea sarcinii prin creșterea numărului de cicluri de 3-5 ori, dar acest lucru nu este suficient.

Card de memorie și alte dispozitive de stocare similare sunt caracterizate prin faptul că , în zona lor de serviciu este stocată cu tabelul de sistem de fișiere. Acesta previne informații citește eșecuri la nivel logic, de exemplu, incorecte sau deconectării încetarea bruscă a furnizării de energie electrică. Și, din moment ce atunci când se utilizează dispozitive mobile furnizate de sistemul de cache, frecvent suprascrierea are efectul cel mai devastator pe masă și conținutul de director de alocare a fișierelor. Și chiar și programe speciale pentru carduri de memorie nu sunt în măsură să ajute în această situație. De exemplu, pentru un singur utilizator de manipulare a copiat mii de fișiere. Și, se pare, doar o singură dată aplicată blocurilor de înregistrare în care sunt plasate. Dar zona de serviciu a corespuns cu fiecare actualizare orice fișier, care este, tabelul de alocare au fost supuse acestei proceduri de mii de ori. Din acest motiv, în primul rând, nu va reuși blocuri ocupate de aceste date. Tehnologie „nivelare uzură“ lucrează cu astfel de unități, dar eficacitatea sa este limitată. Și atunci nu contează ce utilizați computerul, unitatea flash va fi deteriorat chiar și atunci când este furnizat de către creatorul.

Este de remarcat faptul că o creștere a capacității de astfel de dispozitive a dus la jetoane numai la faptul că numărul total de cicluri de scriere a scăzut, din moment ce celula devin mai mici, care necesită mai puțin de tensiune și să se disipeze partiții de oxid care izolează „poarta plutitoare.“ Și aici situația este de așa natură încât o creștere a capacității de dispozitive folosite pentru problema fiabilității lor a devenit din ce în forma agravată și carte de clasă este acum depinde de mai mulți factori. funcționare fiabilă a unui astfel de decizie este determinată de caracteristicile sale tehnice, precum și de situația existentă pe piață în acest moment. Din cauza concurenței acerbe forțat producătorii să reducă costurile de producție în nici un fel. Inclusiv prin simplificarea proiectarea, utilizarea componentelor unui set mai ieftin, pentru controlul de fabricație și o slăbire în alte moduri. De exemplu, cardul de memorie „Samsung“ va costa mai mult decât omologii mai puțin cunoscute, dar fiabilitatea este mult mai putine probleme. Dar aici, prea greu pentru a vorbi despre absența completă a problemelor, și numai pe dispozitivele în întregime necunoscute producătorilor este dificil să se aștepte ceva mai mult.

perspective de dezvoltare

În timp ce există avantaje evidente, există o serie de dezavantaje care caracterizează cardul SD de memorie, prevenind extinderea în continuare a cererii sale. Prin urmare, este menținută constantă pentru căutarea de soluții alternative în acest domeniu. Desigur, în primul rând să încerce să îmbunătățească tipurile existente de memorie flash, care nu duce la unele schimbări fundamentale în procesul de producție existente. Deci, fără îndoială, numai una singură: companiile implicate fabricarea acestor tipuri de unități, vor încerca să utilizeze pe deplin potențialul său, înainte de a trece la un alt tip de a continua pentru a îmbunătăți tehnologia tradițională. De exemplu, Card de memorie Sony produsă în prezent într-o gamă largă de volume, prin urmare, se presupune că este și va continua să fie vândute în mod activ.

Cu toate acestea, până în prezent, cu privire la punerea în aplicare industrială a pragului este o întreagă gamă de tehnologii de stocare alternative, dintre care unele pot fi puse în aplicare imediat după apariția unor condiții de piață favorabile.

RAM feroelectric (FRAM)

Principiul Tehnologie de stocare feroelectric (Ferroelectric RAM, FRAM), se propune să construiască o capacitate de memorie non-volatilă. Se crede că mecanismul de tehnologii disponibile, care constă în suprascriu datele în procesul de citire pentru toate modificările componentelor de bază, conduce la o anumită izolare de potențial dispozitive de viteză mare. Un FRAM - o memorie, caracterizată prin simplitate, fiabilitate ridicată și viteză de operare. Aceste proprietăți sunt acum caracteristice DRAM - RAM volatilă care există în acest moment. Dar atunci mai mult vor fi adăugate, precum și posibilitatea de stocare pe termen lung a datelor, care se caracterizează printr - un card de memorie SD. Printre avantajele acestei tehnologii poate fi o rezistență distins la diferite tipuri de radiații penetrante, care pot fi revendicate în dispozitive speciale, care sunt folosite pentru a lucra în condiții de radioactivitate crescută sau în cercetarea spațială. Mecanismul de stocare a informațiilor se realizează prin aplicarea efectului feroelectric. Aceasta implică faptul că materialul este capabil să mențină polarizarea în absența câmpului electric extern. Fiecare celulă de memorie FRAM este format prin plasarea filmului ultrasubtire de material feroelectric sub formă de cristale între o pereche de electrozi metalici plate care formează un condensator. Datele din acest caz sunt păstrate în structura cristalină. Acest lucru previne efectul de scurgere de încărcare, care determină pierderea de informații. Datele din FRAM-memorie sunt reținute, chiar dacă tensiunea de alimentare.

RAM magnetice (MRAM)

Un alt tip de memorie, care este în prezent considerat a fi foarte promițătoare, este MRAM. Acesta este caracterizat prin performanță relativ mare viteză și non-volatilitate. Unitatea de celule în acest caz este filmul magnetic subțire plasat pe un substrat de siliciu. MRAM este o memorie statică. Ea nu are nevoie de rescrierea periodice, iar informațiile nu se vor pierde atunci când alimentarea este oprită. În prezent, cei mai mulți experți sunt de acord că acest tip de memorie poate fi numit următoarea generație de tehnologie ca prototip existent demonstrează o performanță destul de mare viteză. Un alt avantaj al acestei soluții este costul redus de chips-uri. Memoria flash este făcută în conformitate cu procesul de CMOS de specialitate. Un cip MRAM poate fi fabricat prin procedeul standard de fabricație. Mai mult decât atât, materialele pot servi ca cele utilizate în medii magnetice convenționale. Produce loturi mari de aceste chip-uri este mult mai ieftin decât toate celelalte. caracteristică importantă MRAM-memorie este abilitatea de a activa instantanee. Acest lucru este deosebit de important pentru dispozitivele mobile. Într-adevăr, în acest tip de celule este determinată de valoarea de încărcare magnetic și nu electrice, la fel ca în memoria flash convențională.

Memorie Unified Ovonic (OUM)

Un alt tip de memorie, pe care multe companii lucrează în mod activ - este o bază de solid-state drive semiconductori amorfe. La baza acestuia se află tehnologia de tranziție de fază, care este similară cu principiul înregistrării pe discuri convenționale. Aici starea de fază a substanței într-un câmp electric este schimbat din cristalin la amorf. Și această schimbare este stocată în absența tensiunii. Din convenționale discuri optice , astfel de dispozitive sunt caracterizate prin aceea că încălzirea are loc prin acțiunea curentului electric, nu cu laser. Citirea se face în acest caz, din cauza diferenței de substanțe cu aptitudini reflectorizante în diferite stări, care este percepută de către senzorul de antrenare. Teoretic, o astfel de soluție are o mare densitate de stocare a datelor și de fiabilitate maximă, precum și o viteză sporită. cifra mare este numărul maxim de cicluri de scriere, care utilizează o unitate de calculator, flash, în acest caz se situează de mai multe ordine de mărime.

RAM calcogenură (CRAM) și Schimbare de memorie faza (PRAM)

Această tehnologie se bazează, de asemenea, pe baza tranzițiilor de fază atunci când o singură substanță de fază utilizată în purtătorul servește ca un material amorf non-conductor, iar al doilea conductor este cristalin. Tranziția celulei de memorie de la o stare la alta este realizată de câmpul electric și de încălzire. Aceste cipuri sunt caracterizate prin rezistență la radiații ionizante.

Informații-întipărită mai multe straturi card (Info-MICA)

Dispozitivele de lucru construite pe baza acestei tehnologii, bazate pe principiul holografie în film subțire. Informația este înregistrată după cum urmează: în primul rând formarea unei imagini bidimensionale transmise holograma tehnologiei CGH. Citirea datelor se datorează fixarea razei laser pe marginea unuia dintre straturile de înregistrare, ghiduri de undă optice angajaților. Lumina se propagă de-a lungul unei axe care este aranjată paralel cu planul stratului, care formează imaginea de ieșire corespunzătoare informațiilor înregistrate anterior. Datele inițiale pot fi obținute în orice moment, prin algoritmul de codificare inversă.

Acest tip de memorie favorabil cu semiconductoare datorită faptului că asigură o densitate mare de date, un consum redus de energie și costuri reduse de transport, de siguranță a mediului și de protecție împotriva utilizării neautorizate. Dar rescrierea informații card de astfel de memorie nu permite, prin urmare, poate servi doar ca un depozit pe termen lung, înlocuiți mediul de hârtie sau o alternativă discuri optice pentru distribuirea de conținut multimedia.