Flashminne är en typ av permanent minne för datorer där innehållet kan omprogrammeras eller raderas elektriskt. I jämförelse med elektriskt raderbart programmerbart skrivskyddat minne kan åtgärder på det utföras i block som finns på olika platser. Flashminne kostar mycket mindre än EEPROM, varför det har blivit den dominerande tekniken. Speciellt i situationer där stabil och långsiktig datalagring krävs. Användningen är tillåten i en mängd olika fall: i digitala ljudspelare, foto- och videokameror, mobiltelefoner och smartphones, där det finns speciella Android -applikationer på ett minneskort. Dessutom används den också i USB -minnen, traditionellt används för att spara information och överföra den mellan datorer. Hon har fått en viss ryktbarhet i spelvärlden, där hon ofta används i ett kort för att lagra data om spelets framsteg.

allmän beskrivning

Flashminne är en typ som kan lagra information på sitt kort under lång tid utan att använda ström. Dessutom kan man notera den högsta hastigheten på datatillgång, liksom bättre motståndskraft mot kinetisk chock jämfört med hårddiskar. Det är tack vare dessa egenskaper som det har blivit så populärt för enheter som drivs av batterier och ackumulatorer. En annan obestridlig fördel är att när flashminnet komprimeras till ett fast kort är det nästan omöjligt att förstöra det på något vanligt fysiskt sätt, så det tål kokande vatten och högt tryck.

Dataåtkomst på låg nivå

Sättet att komma åt data i flashminne skiljer sig mycket från vad som används för vanliga visningar. Lågnivååtkomst görs via föraren. Vanligt RAM -minne reagerar omedelbart på samtal för att läsa och skriva information, returnera resultaten av sådana operationer och utformningen av flashminne är sådan att det tar tid att tänka.

Anordning och funktionsprincip

För närvarande är flashminnet utbrett, vilket skapas på enkel-transistorelement med en "flytande" grind. Detta möjliggör en högre lagringstäthet jämfört med DRAM, vilket kräver ett par transistorer och ett kondensatorelement. För närvarande är marknaden fylld med en mängd olika tekniker för att bygga grundläggande element för denna typ av media, som utvecklats av ledande tillverkare. De kännetecknas av antalet lager, metoder för registrering och radering av information, samt organisationen av strukturen, som vanligtvis anges i namnet.

För närvarande finns det ett par typer av mikrokretsar som är vanligast: NOR och NAND. I båda är lagringstransistorerna anslutna till bitlinjerna - parallellt respektive i serie. I den första typen är cellstorlekarna ganska stora, och det finns en möjlighet för snabb slumpmässig åtkomst, vilket gör att du kan köra program direkt från minnet. Den andra kännetecknas av mindre cellstorlekar, liksom snabb sekventiell åtkomst, vilket är mycket bekvämare när det är nödvändigt att bygga enheter av blocktyp där stor information kommer att lagras.

I de flesta bärbara enheter använder SSD -enheten NOR -typ av minne. Men numera blir enheter med ett USB -gränssnitt mer och mer populära. De använder NAND -minne. Gradvis ersätter den den första.

Huvudproblemet är bräcklighet

De första proverna av massproducerade flash-enheter nöjde inte användare med höga hastigheter. Men nu är hastigheten på att skriva och läsa information på en sådan nivå att du kan titta på en film i full längd eller köra ett operativsystem på en dator. Ett antal tillverkare har redan demonstrerat maskiner där hårddisken ersätts med flashminne. Men denna teknik har en mycket betydande nackdel, vilket blir ett hinder för att ersätta befintliga magnetskivor med detta medium. På grund av flashminnets anordning tillåter den att radera och skriva information för ett begränsat antal cykler, vilket är möjligt även för små och bärbara enheter, för att inte tala om hur ofta det görs på datorer. Om du använder den här typen av media som en solid state -enhet på en dator kommer en kritisk situation mycket snabbt.

Detta beror på det faktum att en sådan enhet är byggd på egenskapen för fälteffekttransistorer för att hålla i en "flytande" grind, vars frånvaro eller närvaro i transistorn betraktas som en logisk enhet eller noll i en binär data inspelning och radering i NAND-minne utförs med hjälp av tunnlade elektroner med Fowler-Nordheim-metoden med deltagande av ett dielektrikum. Detta krävs inte, vilket gör att du kan skapa celler av minsta storlek. Men det är denna process som leder till cellerna, eftersom den elektriska strömmen sedan tvingar elektroner in i porten och övervinner den dielektriska barriären. Den garanterade hållbarheten för sådant minne är dock tio år. Slitage på en mikrokrets uppstår inte på grund av läsinformation, utan på grund av operationer för att radera och skriva den, eftersom läsning inte kräver förändring av cellstrukturen, utan bara passerar en elektrisk ström.

Naturligtvis arbetar minnestillverkare aktivt för att öka livslängden för solid state-enheter av denna typ: de strävar efter att säkerställa enhetlighet i skriv / radera processer över arraycellerna, så att vissa inte slits ut mer än andra. För jämn lastfördelning används huvudsakligen mjukvaruvägar. Till exempel används tekniken ”slitageutjämning” för att eliminera detta fenomen. I detta fall flyttas data som ofta är föremål för ändringar till adressminnet i flashminnet, därför utförs inspelningen på olika fysiska adresser. Varje styrenhet är utrustad med sin egen utjämningsalgoritm, så det är mycket svårt att jämföra effektiviteten hos olika modeller, eftersom detaljerna i implementeringen inte avslöjas. Eftersom volymen av flash -enheter växer varje år är det nödvändigt att använda mer och mer effektiva algoritmer för att säkerställa enheternas stabilitet.

Felsökning

Ett av de mest effektiva sätten att bekämpa detta fenomen var reservationen av en viss mängd minne, på grund av vilken lastenhetlighet och felkorrigering säkerställs med hjälp av speciella logiska omdirigeringsalgoritmer för att ersätta fysiska block som uppstår under intensivt arbete med en flash -enhet . Och för att förhindra förlust av information blockeras eller ersätts celler som är ur funktion. Sådan programmerad blockfördelning gör det möjligt att säkerställa lastens enhetlighet, vilket ökar antalet cykler med 3-5 gånger, men detta är inte tillräckligt.

Och andra typer av sådana enheter kännetecknas av det faktum att en tabell med ett filsystem skrivs in i deras serviceområde. Det förhindrar misslyckanden vid läsning av information på en logisk nivå, till exempel vid en felaktig avstängning eller ett plötsligt avbrott i tillförseln av elektrisk energi. Och eftersom systemet inte möjliggör cachning vid användning av flyttbara enheter, har frekvent överskrivning den mest katastrofala effekten på filtilldelningstabellen och kataloginnehållet. Och även speciella program för minneskort kan inte hjälpa i denna situation. Till exempel, med ett enda samtal, har en användare skrivit över tusen filer. Och det verkar bara när jag använde blocken där de finns för inspelning. Men serviceområden skrevs över för varje uppdatering av en fil, det vill säga att fördelningstabellerna gick igenom denna procedur tusen gånger. Av den anledningen kommer först och främst de block som upptar denna data att misslyckas. Slitutjämningsteknik fungerar med sådana block, men dess effektivitet är mycket begränsad. Och här spelar det ingen roll vilken typ av dator du använder, flash -enheten kommer att misslyckas exakt när den tillhandahålls av skaparen.

Det är värt att notera att ökningen av kapaciteten för mikrokretsar för sådana anordningar bara har lett till att det totala antalet skrivcykler har minskat, eftersom cellerna blir mindre, därför krävs mindre och mindre spänning för att skingra oxidväggarna som isolerar den "flytande grinden". Och här utvecklas situationen så att med ökningen av kapaciteten hos de använda enheterna har problemet med deras tillförlitlighet blivit allt mer förvärrat, och minneskortets klass beror nu på många faktorer. Tillförlitligheten för en sådan lösning bestäms av dess tekniska egenskaper, liksom av den nuvarande marknadssituationen. På grund av hård konkurrens tvingas tillverkarna att sänka produktionskostnaderna på något sätt. Bland annat på grund av förenkling av konstruktionen, användningen av komponenter från en billigare uppsättning, försvagningen av kontrollen över tillverkningen och på andra sätt. Till exempel kommer ett Samsung-minneskort att kosta mer än sina mindre kända motsvarigheter, men dess tillförlitlighet väcker mycket färre frågor. Men även här är det svårt att tala om fullständig frånvaro av problem, och det är svårt att förvänta sig något mer av enheter från helt okända tillverkare.

Utvecklingsutsikter

Även om det finns uppenbara fördelar, finns det ett antal nackdelar som kännetecknar ett SD -minneskort, vilket hindrar ytterligare expansion av dess omfång. Det är därför det ständigt söks efter alternativa lösningar inom detta område. Naturligtvis försöker de först och främst förbättra de redan existerande typerna av flashminne, vilket inte kommer att leda till några grundläggande förändringar i den befintliga produktionsprocessen. Därför bör man inte bara tvivla på en sak: de företag som arbetar med tillverkning av dessa typer av enheter kommer att försöka utnyttja sin fulla potential innan de byter till en annan typ och fortsätter att förbättra den traditionella tekniken. Till exempel är Sony -minneskortet för närvarande tillgängligt i en mängd olika kapaciteter, så det antas att det kommer att fortsätta att säljas aktivt.

Idag, på gränsen till industriell implementering, finns det dock en rad olika datalagringstekniker, varav några kan implementeras omedelbart när en gynnsam marknadsläge börjar.

Ferroelektriskt RAM (FRAM)

Ferroelektrisk RAM (FRAM) teknik föreslås öka potentialen hos icke-flyktigt minne. Det är allmänt accepterat att driftsmekanismen för befintlig teknik, som består i att skriva om data under läsningsprocessen med alla modifieringar av grundkomponenterna, leder till en viss begränsning av apparaternas hastighetspotential. Och FRAM är ett minne som kännetecknas av enkelhet, hög tillförlitlighet och driftshastighet. Dessa egenskaper är nu typiska för DRAM - icke -flyktigt slumpmässigt åtkomstminne som finns för tillfället. Men här kommer också möjligheten till långsiktig datalagring att läggas till, vilket kännetecknas. Bland fördelarna med denna teknik kan man särskilja motstånd mot olika typer av penetrerande strålning, som kan vara efterfrågad i specialanordningar som används för att arbete under ökad radioaktivitet eller vid utforskning av rymden. Informationslagringsmekanismen förverkligas här genom användning av den ferroelektriska effekten. Det förutsätter att materialet kan upprätthålla polarisering i frånvaro av ett externt elektriskt fält. Varje FRAM-minnescell bildas genom att placera en ultratunn film av ferroelektriskt material i form av kristaller mellan ett par platta metallelektroder som bildar en kondensator. Data i detta fall lagras inuti kristallstrukturen. Och detta förhindrar effekten av laddningsläckage, vilket blir orsaken till förlust av information. Data i FRAM behålls även om matningsspänningen kopplas bort.

Magnetiskt RAM (MRAM)

En annan typ av minne som anses vara mycket lovande idag är MRAM. Den kännetecknas av ganska hög hastighet och energioberoende. i detta fall placeras en tunn magnetfilm på ett kiselsubstrat. MRAM är statiskt minne. Det behöver inte skrivas om regelbundet, och informationen går inte förlorad när strömmen stängs av. För närvarande är de flesta experter överens om att den här typen av minne kan kallas nästa generations teknik, eftersom den befintliga prototypen visar ganska hög hastighet. En annan fördel med denna lösning är den låga kostnaden för chipsen. Flash -minne tillverkas med en specialiserad CMOS -process. Och MRAM -chips kan tillverkas med en standardtillverkningsprocess. Dessutom kan materialen fungera som de som används i konventionella magnetiska medier. Det är mycket billigare att producera stora partier av sådana mikrokretsar än alla andra. En viktig egenskap hos MRAM är möjligheten att slå på direkt. Och detta är särskilt värdefullt för mobila enheter. Faktum är att i denna typ bestäms värdet av en cell av en magnetisk laddning, och inte av en elektrisk, som i traditionellt flashminne.

Ovonic Unified Memory (OUM)

En annan typ av minne som många företag aktivt arbetar med är solid state -lagring baserad på amorfa halvledare. Den är baserad på fasövergångsteknik, som liknar principen för inspelning på konventionella skivor. Här ändras fastillståndet för en substans i ett elektriskt fält från kristallint till amorft. Och denna förändring kvarstår även i avsaknad av spänning. Sådana anordningar skiljer sig från traditionella optiska skivor genom att uppvärmning sker på grund av verkan av en elektrisk ström, och inte en laser. Avläsning i detta fall utförs på grund av skillnaden i ämnets reflektivitet i olika tillstånd, vilket uppfattas av enhetens sensor. I teorin har en sådan lösning en hög lagringstäthet och maximal tillförlitlighet, liksom ökad prestanda. Indikatorn för det maximala antalet omskrivningscykler är hög här, för vilken en dator används, flash -enheten i detta fall släpar efter i flera storleksordningar.

Chalcogenide RAM (CRAM) och Phase Change Memory (PRAM)

Denna teknik är också baserad på grunden när ämnet som används i bäraren i en fas fungerar som ett icke-ledande amorft material, och i det andra fungerar det som en kristallin ledare. Övergången av lagringscellen från ett tillstånd till ett annat utförs av elektriska fält och uppvärmning. Sådana chips kännetecknas av motstånd mot joniserande strålning.

Information-flerskiktad präglad CArd (Info-MICA)

Driften av enheter baserade på denna teknik utförs enligt principen om tunnfilmsholografi. Informationen registreras enligt följande: först bildas en tvådimensionell bild, som överförs till hologrammet med hjälp av CGH-teknik. Data läses genom att fixera laserstrålen vid kanten av ett av lagren som ska registreras, som fungerar som optiska vågledare. Ljus sprider sig längs en axel som är parallell med lagrets plan och bildar vid utgången en bild som motsvarar den information som registrerats tidigare. De initiala uppgifterna kan erhållas när som helst tack vare den inversa kodningsalgoritmen.

Denna typ av minne jämförs positivt med halvledarminne på grund av att det ger hög inspelningstäthet, låg strömförbrukning, samt låg kostnad för media, miljösäkerhet och skydd mot obehörig användning. Men ett sådant minneskort tillåter inte omskrivning av information, därför kan det bara tjäna som en långtidslagring, en ersättning för pappersmedier eller ett alternativ till optiska skivor för distribution av multimediainnehåll.

Det är ingen hemlighet att information i den moderna världen är en av de mest relevanta varorna. Och den, precis som alla andra produkter, måste lagras och överföras. Bärbara lagringsenheter har skapats för detta ändamål. Under det senaste förflutna spelades en sådan roll av disketter och CD -skivor, som kan lagra en mycket liten mängd information med stora dimensioner. Med utvecklingen av datorteknik har informationsbärarna successivt minskat i storlek, men mängden data som lagras i dem har ökat många gånger. Detta ledde till uppkomsten av en ny bärbar lagringsenhet, USB -flashenheten.

Flashminne- en speciell typ av icke-flyktigt, omskrivbart halvledarminne.

Låt oss ta en närmare titt: icke -flyktig - kräver inte extra energi för lagring av data (energi krävs endast för inspelning), omskrivningsbar - tillåter modifiering (överskrivning) av data som lagras i den och halvledare (halvledare), det vill säga , den innehåller inte mekaniskt rörliga delar (som vanliga hårddiskar eller CD), byggda på basis av integrerade kretsar (IC-Chip).

Bokstavligen inför våra ögon har flashminnet utvecklats från ett exotiskt och dyrt lagringsmedium till ett av de mest populära lagringsmedierna. Solid state-minne av denna typ används ofta i bärbara spelare och fickdatorer, i kameror och miniatyrminne. De första produktionsproverna fungerade med låg hastighet, men i dag kan hastigheten för att läsa och skriva data till flashminne se en film i full längd lagrad i en miniatyrmikrokrets eller köra ett "tungt" operativsystem som Windows XP.

På grund av sin låga strömförbrukning, kompakthet, hållbarhet och relativt höga hastighet är flashminnet perfekt för användning som lagringsenhet i bärbara enheter som digitala foto- och videokameror, mobiltelefoner, bärbara datorer, MP3 -spelare, digitala röstinspelare och etc.

Historia

Ursprungligen var SSD-skivor konstruerade för höghastighetsservrar och användes för militära ändamål, men som vanligtvis började de med tiden användas för civila datorer och servrar.

Två klasser av enheter dök upp: i ett fall offrade de raderingskretsar för högdensitetsminne, och i det andra tillverkade de en fullt fungerande enhet med mycket mindre kapacitet.

Följaktligen var ingenjörernas ansträngningar inriktade på att lösa problemet med raderingskedjornas täthet. De kröntes med framgång genom uppfinningen av Toshiba -ingenjören Fujio Masuoka 1984. Fujio presenterade sin utveckling på International Electron Devices Meeting i San Francisco, Kalifornien. Intel blev intresserad av denna uppfinning och släppte fyra år senare 1988 den första kommersiella NOR -flashprocessorn. NAND-flasharkitekturen tillkännagavs ett år senare av Toshiba vid 1989 International Solid-State Circuits Conference. NAND -chipet hade mer skrivhastighet och mindre kretsarea.

Det sägs ibland att namnet Flash i relation till typen av minne översätts som "flash". I själva verket är detta inte sant. En av versionerna av dess utseende säger att för första gången 1989-90 använde Toshiba ordet Flash i samband med "snabb, omedelbar" när de beskrev sina nya mikrokretsar. Generellt anses Intel vara uppfinnaren, som introducerade flashminne med NOR -arkitekturen 1988.

Fördelarna med USB -minnen jämfört med andra enheter är uppenbara:

små dimensioner,

mycket lätt,

ljudlöshet i arbetet,

omskrivbar,

bra motståndskraft mot mekanisk spänning, till skillnad från CD-skivor och disketter (5-10 gånger högre än det högsta tillåtna för konventionella hårddiskar),

tål allvarliga temperaturförändringar,

inga rörliga delar, vilket håller energiförbrukningen till ett minimum,

inga problem med anslutning - USB -utgångar finns i nästan vilken dator som helst,

stor mängd minne,

skriva information till minnesceller,

informationslagringstid upp till 100 år.

Flash-minne förbrukar betydligt (cirka 10-20 eller fler gånger) mindre ström under drift.

Det bör också noteras att inga tredjepartsprogram, adaptrar etc. krävs för att fungera med ett USB-minne. Enheten känns igen automatiskt.

Om du skriver till en flash -enhet 10 gånger om dagen, kommer det att hålla i cirka 30 år.

Driftsprincip

Funktionsprincipen för halvledar -flashminne -teknik är baserad på förändring och registrering av en elektrisk laddning i ett isolerat område (ficka) i en halvledarstruktur.

Laddningsändringen ("skriv" och "radera") utförs genom att tillämpa en stor potential mellan porten och källan så att den elektriska fältstyrkan i det tunna dielektrikummet mellan transistorkanalen och fickan är tillräcklig för att tunneleffekten ska inträffa. För att öka effekten av elektrontunnel i fickan under inspelning, appliceras en liten acceleration av elektroner genom att leda en ström genom kanalen i fälteffekttransistorn.

Schematisk framställning av en flytande porttransistor.

Mellan styrporten och kanalen genom vilken strömmen strömmar från källa till avlopp, placerar vi samma flytande grind omgiven av ett tunt lager dielektrikum. Som ett resultat, när strömmen strömmar genom en sådan "modifierad" fälteffekttransistor, tunnlar några av högenergie-elektronerna genom dielektrikummet och hamnar inuti den flytande grinden. Det är klart att medan elektronerna tunnlade och vandrade inuti den här porten förlorade de en del av energin och kunde praktiskt taget inte återvända. SLC- och MLC -enheter

Det finns enheter där en enhetscell lagrar en bit information och flera. I enkelbitsceller skiljer man bara två laddningsnivåer på den flytande grinden. Sådana celler kallas singelnivå (eng. cell på en nivå, SLC). I flerbitsceller skiljer sig fler laddningsnivåer, de kallas flernivå (eng. cell på flera nivåer, MLC). MLC är billigare och mer rymliga än SLC, men åtkomsttider och omskrivningar är sämre.

Ljudminne

Den naturliga utvecklingen av idén om MLC -celler var tanken på att spela in en analog signal i cellen. Sådana analoga blixtmikrokretsar används mest i ljudåtergivning. Sådana mikrokretsar används ofta i alla typer av leksaker, ljudkort, etc.

Inte heller flashminne

Design INTE HELLER använder en klassisk tvådimensionell matris av ledare ("rader" och "kolumner") där en cell är installerad vid korsningen. I detta fall var ledarens rader ansluten till transistorns avlopp och kolonnernas ledare till den andra grinden. Källan var ansluten till ett gemensamt substrat för alla. Med denna design var det lätt att läsa av tillståndet för en viss transistor genom att applicera en positiv spänning en kolumn och en rad.

Denna typ av flashminne är baserad på OR-NOT-algoritmen (på engelska. NOR), eftersom i en flytande grindtransistor betyder för lite grindspänning en. Denna typ av transistor består av två portar: flytande och kontroll. Den första grinden är helt isolerad och har förmågan att hålla elektroner i upp till tio år. Cellen består också av ett avlopp och en källa. När spänning appliceras på styrporten genereras ett elektriskt fält och den så kallade tunnelingseffekten uppstår. De flesta elektroner transporteras (tunnlas) genom isolatörskiktet och tränger igenom den flytande grinden. Laddningen på transistorns flytande grind ändrar avlopp till källa "bredd" och kanalkonduktans, som används för avläsning. Skriv- och läsceller skiljer sig mycket åt i strömförbrukning: till exempel förbrukar flash -enheter mer ström när du skriver än när du läser (mycket lite ström förbrukas). För att radera (radera) data appliceras en tillräckligt hög negativ spänning på styrporten, vilket leder till motsatt effekt (elektroner från den flytande grinden överförs till källan med hjälp av tunneleffekten). I NOR -arkitekturen finns det ett behov av att ta med en kontakt till varje transistor, vilket kraftigt ökar processorns storlek. Detta problem åtgärdas med en ny NAND -arkitektur.

Vad är Flash -minne?

Flashminne / USB -minne eller flashminneär en miniatyrlagringsenhet användbar som ytterligare informationsbärare och lagring. Enheten är ansluten till en dator eller annan läsare via USB -gränssnittet.

Ett USB -minne är utformat för att kunna läsa informationen som spelats in på det många gånger under en viss livslängd, som vanligtvis sträcker sig från 10 till 100 år. Det är möjligt att skriva till flashminne ett begränsat antal gånger (cirka en miljon cykler).

Flashminne anses vara mer pålitligt och kompakt än hårddiskar (HDD) eftersom det inte har några rörliga mekaniska delar. Denna enhet används i stor utsträckning vid tillverkning av digitala bärbara enheter: foto- och videokameror, röstinspelare och MP3 -spelare, handdatorer och mobiltelefoner. Tillsammans med detta används Flash-minne för att lagra firmware i olika utrustningar som modem, mini-PBX, skannrar, skrivare eller routrar. Kanske är den enda nackdelen med moderna USB -enheter deras relativt små storlek.

Flashminnehistorik

Det första blixtminnet dök upp 1984, det uppfanns av en Toshiba -ingenjör Fujio Masuoka, vars kollega Shoji Ariizumi jämförde funktionsprincipen för denna enhet med en fotoblix och för första gången kallade det "blixt". Den offentliga presentationen av Flash Memory ägde rum 1984 vid det internationella seminariet om elektroniska enheter, som hölls i San Francisco, Kalifornien, där Intel blev intresserad av denna uppfinning. Fyra år senare släppte dess specialister den första blixtprocessorn av kommersiell typ. De största tillverkarna av flash -enheter i slutet av 2010 var Samsung, som innehar 32% av denna marknad, och Toshiba, 17%.

Hur ett USB -minne fungerar

All information skrivs till Flash -enheten och lagras i dess array, som består av flytande gate -transistorer som kallas celler. I konventionella enheter med ennivåceller "memorerar" någon av dem bara en bit data. Vissa nyare chips med flernivåceller (eller celler på tre nivåer) kan dock lagra mer information. I detta fall måste en annan elektrisk laddning användas på transistorns flytande grind.

Viktiga funktioner i USB -minne

Volymen för för närvarande presenterade flash -enheter mäts från några kilobyte till hundratals gigabyte.

År 2005 höll specialister från Toshiba och SanDisk en presentation av NAND -processorn, vars totala volym var 1 GB. När de skapade denna enhet använde de tekniken för flernivåceller när transistorn kan lagra flera bitar data med olika elektriska laddningar på den flytande grinden.

I september nästa år presenterade Samsung för allmänheten ett 4-gigabyte-chip utvecklat på grundval av en 40-nm teknisk process, och i slutet av 2009 meddelade Toshiba-tekniker skapandet av en 64 GB flash-enhet, som lanserades i massproduktion i början av nästa år.

Sommaren 2010 ägde rum för den första i mänsklighetens historia 128 GB USB-enhet, bestående av sexton 8 GB moduler.

I april 2011 tillkännagav Intel och Micron ett 8 GB MLC NAND -flashchip med en yta på 118 mm, nästan halva storleken på liknande enheter, som började massproduktion i slutet av 2011.

Typer av minneskort och flash -enheter

Den används främst i professionell video- och fotoutrustning, eftersom den har en ganska stor storlek på 43x36x3,3 mm, vilket gör att det är ganska problematiskt att installera en Compact Flash -plats i mobiltelefoner eller MP3 -spelare. Samtidigt anses kortet inte vara särskilt tillförlitligt och har inte heller en hög databehandlingshastighet. Den högsta tillåtna volymen för Compact Flash når för närvarande 128 GB och hastigheten för datakopiering har ökat till 120 MB / s.

RS-MMC / multimediekort i reducerad storlek- ett minneskort som är halva längden på ett vanligt MMC -kort - 24x18x1,4 mm och väger cirka 6 gram. Samtidigt bevaras alla andra egenskaper och parametrar för ett konventionellt MMC -kort. En adapter måste användas för att använda RS-MMC-kort.

MMCmicro- ett miniatyrminneskort med dimensioner på endast 14x12x1,1 mm och avsett för mobila enheter. För att använda den måste du använda en vanlig MMC -plats och en speciell adapter.

Trots parametrarna och måtten på 32x24x2,1 mm som liknar MMC -kortet, kan detta kort inte användas med en vanlig MMC -kortplats.

SDHC / SD hög kapacitetär ett SD -minneskort med hög kapacitet som är känt för moderna användare som SD 1.0, SD 1.1 och SD 2.0 (SDHC). Dessa enheter skiljer sig åt i den högsta tillåtna mängden data som kan placeras på dem. Så det finns gränser för kapacitet i form av 4 GB för SD och 32 GB för SDHC. SDHC -kortet är dock bakåtkompatibelt med SD. Båda alternativen finns i tre fysiska storlekar: standard, mini och micro.

microSD / Micro Secure Digital Card-det här är den mest kompakta flyttbara flashminnet från 2011, dess dimensioner är 11x15x1 mm, vilket gör att den kan användas på mobiltelefoner, kommunikatörer etc. Skrivskyddsomkopplaren sitter på microSD-SD-adaptern och högsta möjliga kortstorlek är 32 GB.

Memory Stick Micro / M2- minneskort, vars format konkurrerar i storlek med microSD, men fördelen kvarstår med Sony -enheter.

Det har blivit oumbärligt i mobila enheter (handdatorer, surfplattor, smartphones, spelare). Baserat på flashminne har USB -minnen och minneskort för elektroniska enheter (SD, MMC, miniSD, etc.) utvecklats.

Definition 1

Flashminne(Flash-minne)-halvledar, icke-flyktigt och omskrivbart minne.

Det är möjligt att läsa information från flashminnet ett stort antal gånger inom enhetens livslängd (från $ 10 $ år), men antalet skrivprocesser är begränsat (cirka $ 100 000 $ omskrivningscykler).

Flashminne anses vara en mer tillförlitlig typ av lagringsmedium, eftersom innehåller inte rörliga mekaniska delar (t.ex. på en hårddisk).

Fördelar med flashminne:

• hög hastighet för dataåtkomst;
• låg energiförbrukning;
• vibrationsmotstånd;
• enkel anslutning till en dator;
• Kompakt storlek;
• billighet.

Nackdelar med flashminne:

• begränsat antal skrivcykler;
• känslighet för elektrostatisk urladdning.

Flashminnehistorik

Flashminne uppfanns först 1984 $.

Namnet "flash" kommer från engelska "flash", eftersom radering av data var som en blixt.

År 1988 släpptes den första kommersiella NOR -flashprocessorn. Året därpå utvecklades NAND -flasharkitekturen, som innehöll snabbare skrivhastigheter och mindre kretsar.

Funktionsprincip

Lagringsenhetscellen är en flytande porttransistor som kan hålla elektroner (laddning) är datalagringsenheten i flashminne. Huvudtyperna av NAND- och NOR -flashminne har utvecklats på basis av transistorn. Funktionsprincipen bygger på förändring och registrering av en elektrisk laddning i ett isolerat område ("ficka") i en halvledarstruktur.

Figur 1. NOR -minnesarkitektur

Figur 2. NAND -minnesarkitektur

Tillverkare av flashminne använder $ 2 $ typ av minnesplatser:

• MLC(Multi -Level Cell - multi -level memory cells) - mer rymliga celler och billigare, men kännetecknas av en längre åtkomsttid och ett litet antal skriv- / raderingscykler (cirka $ 10 000 $);
• SLC(Single -Level Cell - single -level memory cells) - celler med kortare åtkomsttid och maximalt antal skriv- / raderingscykler ($ 100 \ 000 $).

Figur 3. Huvudelementen i ett USB -minne: $ 1 $ - USB -kontakt, $ 2 $ - styrenhet, $ 3 $ - kretskort, $ 4 $ - NAND -minnesmodul, $ 5 $ - kristalloscillator, $ 6 $ - LED -indikator, $ 7 $ - skrivskyddsbrytare, $ 8 $ - plats för ytterligare ett minneskort.

Ansökan

Existera Det finns två huvudsakliga användningsområden för flashminne:

• som en mobildatabärare;
• som ett arkiv för programvara för digitala enheter.

Båda metoderna kombineras ofta i en enhet.

Användningen av NOR-minne, som har en relativt liten volym, är för att ge snabb åtkomst till slumpmässiga adresser och garantera frånvaron av felaktiga element (standard ROM-chips för arbete med en mikroprocessor, datorstartchips (POST och BIOS), medium- datalagringschips, till exempel DataFlash). Typiska volymer är från $ 100 KB till $ 256 MB. NAND -minne används i mobila enheter och lagringsmedier som kräver stora mängder lagring. I grund och botten är det här USB -minnen och minneskort av alla slag, liksom mobila enheter (telefoner, kameror, spelare). NAND -minne är inbäddat i hushållsapparater: mobiltelefoner och tv -apparater, nätverksrouter, åtkomstpunkter, spelkonsoler, fotoramar och navigatorer.

Figur 4. Flashkort av olika typer

Typer och typer av minneskort och flash -enheter

Anmärkning 1

CF(Compact Flash) är den äldsta standarden för minnestyp. Den har hög tillförlitlighet, en ganska stor volym ($ 128 GB och mer) och en hög dataöverföringshastighet ($ 120 MB / s). På grund av sin stora storlek används den i professionell video- och fotografisk utrustning.

MMC (Multimedia Card) har en liten storlek, hög kompatibilitet med olika enheter och innehåller en minneskontroller. SD -kort (Secure Digital Card) är resultatet av utvecklingen av MMC -standarden. Kortet har krypteringsskydd mot obehörig kopiering, ökat skydd av information från oavsiktlig radering eller förstörelse och en mekanisk skrivskyddsbrytare. Maximal kapacitet upp till $ 4 GB. SDHC (SD High Capacity) har en maximal lagringskapacitet på $ 32 GB.

Det finns också miniSD- och microSD -kort.

Anmärkning 2

De huvudsakliga tillverkarna av NAND -flashminne är Micron / Intel, SK Hynix, Toshiba / SanDisk, Samsung. De huvudsakliga tillverkarna av NAND-flashkontroller är Marvell-, LSI-SandForce- och NAND-minnestillverkare.

Modern teknik utvecklas ganska snabbt, och det som verkade som perfektionens höjd igår passar oss inte alls. Detta gäller särskilt för moderna typer av datorminne. Det finns en konstant brist på minne eller medias hastighet är mycket låg med modern standard.

Flashminne dök upp relativt nyligen, men med många fördelar pressar det allvarligt andra typer av minne.

Flashminne är en typ av fast tillstånd, icke-flyktigt, skrivbart minne. Till skillnad från en hårddisk har en flash -enhet en hög läshastighet, som kan nå upp till 100 Mb / s, och är mycket liten. Den kan enkelt transporteras när den ansluts via en USB -port.

Det kan användas som RAM, men till skillnad från RAM lagrar flashminne data när strömmen är avstängd, autonomt.

Idag erbjuder marknaden flash -enheter från 256 megabyte till 16 gigabyte. Men det finns också bärare med stor volym.

Ytterligare funktioner för flashminne inkluderar kopieringsskydd, en fingeravtrycksläsare, en krypteringsmodul och mer. Om moderkortet också stöder uppstart via USB -porten kan det användas som en startenhet.

Nya blixttekniker inkluderar UЗ. Detta medium känns igen av datorn som två diskar, där data lagras på en, och datorn startas från den andra. Fördelarna med denna teknik är uppenbara, du kan arbeta på vilken dator som helst.

Den lilla storleken gör att den här typen av minne kan användas mycket brett. Dessa är mobiltelefoner, kameror, videokameror, röstinspelare och annan utrustning.

I beskrivningen av de tekniska egenskaperna hos någon mobil enhet anges typen av flashminne och det är ingen slump, eftersom inte alla typer är kompatibla. Baserat på detta är det nödvändigt att välja flash -enheter som är ganska vanliga på marknaden för att inte ha problem med någon enhet.
För vissa typer av flashkort finns det adaptrar som utökar dess kapacitet.

Befintliga typer av flashminne

Moderna flashkort kan indelas i sex huvudtyper.

Den första och vanligaste typen är CompactFlash (CF), det finns två typer av CF typ I och CF typ II. Har bra hastighet, kapacitet och pris.
Nackdelarna inkluderar storleken 42 * 36 * 4 mm. Det är ganska mångsidigt och används i många enheter.

IBM Microdrive-billigt, men mindre pålitligt och förbrukar mer än vanligt energi, vilket är anledningen till dess begränsningar.

SmartMedia- tunn och billig, men inte hög raderingsskydd.

Multimediakort (MMC)- liten storlek (24x32x1.4mm), låg strömförbrukning, används i miniatyrenheter. Nackdelen är låg hastighet.

SecureDigital (SD) med jämförbara storlekar med multimediakortet har det en större volym och hastighet. Men dyrare.

USB-minne- har bra informationsskydd, hastighet, men inte särskilt stor kapacitet.

Idag är de vanligaste CompactFlash och SD / MMC, men
förutom de listade korten finns det andra typer av flashkort

Det är värt att välja ett flash -kort baserat på dina behov, med tanke på att ju större volym och hastighet, desto dyrare är flash -kortet.