Flash-minne. SSD. De typer flashminne. minnekort

Flash-minne er en form for langvarig minne for datamaskiner, hvor innholdet kan omprogrammeres eller fjerne en elektrisk metode. Sammenlignet med elektrisk slettbare Programmable Read Only Memory handlinger over det kan utføres i blokker som er på forskjellige steder. Flash-minne koster langt mindre enn EEPROM, så det har blitt den dominerende teknologien. Spesielt i situasjoner der du trenger en jevn og langsiktig data bevaring. Bruken er tillatt i en rekke forhold: i digitale audio spillere, kameraer, mobiltelefoner og smarttelefoner, der det er spesielle Android-programmer på minnekortet. I tillegg er det brukt i USB-stick, tradisjonelt brukt til å lagre informasjon og overføre mellom datamaskiner. Hun fikk en viss beryktet i spillverdenen, der det er ofte inkludert i en slip for lagring av data på fremdriften i spillet.

generell beskrivelse

Flashminne er en type som er i stand til å lagre informasjon på kortet ditt i lang tid uten å bruke makt. I tillegg kan det nevnes høyeste hastighet datatilgang, og bedre kinetisk sjokk motstand sammenlignet med harddisker. Takket være slike egenskaper, har det blitt en referanse for populære enheter, drevet av batterier og akkumulatorer. En annen unektelig fordel er at når et flash-minnekort er komprimert til et fast stoff, er det praktisk talt umulig å ødelegge noen standard fysikalske metoder, slik at den tåler kokende vann og høyt trykk.

Low-level datatilgang

en dataaksess-metode, som ligger i flash-minnet er meget forskjellig fra det som anvendes for konvensjonelle typer. Lavnivå tilgang utføres av føreren. Normal RAM umiddelbart svare på samtaler lese informasjon og registrering, returnerer resultatene av slike operasjoner, og flash-minneenhet er slik at det vil ta tid for refleksjon.

Anordningen og driftsprinsipp

For øyeblikket, til felles flash-minne, som er utformet odnotranzistornyh elementer med en "flytende" gate. Gjennom dette er det mulig å tilveiebringe en høy tetthet datalagring sammenlignet med den dynamiske RAM, noe som krever et par av transistorer og en kondensator-element. I øyeblikket er markedet er fylt med en rekke teknologier for å konstruere de grunnleggende elementene for denne type medier, som er designet av ledende produsenter. Forskjellen er antallet lag, metoder for å skrive og slette informasjon og organisasjonsstruktur, som vanligvis er angitt i tittelen.

For øyeblikket er det et par typer chips som er mest vanlig: NOR og NAND. I begge minne transistorer forbindelse er opprettet til bitlinjene - i parallell og i serie, henholdsvis. Den første typen cellestørrelser er ganske stor, og det er en mulighet for rask tilfeldig tilgang, slik at du kan kjøre programmer direkte fra minnet. Den andre er kjennetegnet ved mindre maskestørrelser, samt rask sekvensiell tilgang som er mye mer praktisk når behovet for å bygge en blokk-type enheter som vil lagre store informasjonsmengder.

De fleste bærbare enheter SSD bruker minnetype NOR. Nå, derimot, er det stadig mer populære enheter med USB-grensesnitt. De bruker NAND-type minne. Gradvis det erstatter første.

Hovedproblemet - skjørhet

De første prøvene av minnepinner serieproduksjon ikke behage brukere høyere hastigheter. Nå, derimot, opptakshastighet og lesing er på et nivå som kan ses i full lengde film eller kjøre på datamaskinen operativsystemet. En rekke produsenter har allerede demonstrert maskinen, der harddisken er byttet ut med flash-minne. Men denne teknologi har en meget betydelig ulempe, som blir en hindring for utskiftningen av databæreren av de eksisterende magnetiske disker. På grunn av beskaffenheten av flash-minneenheter det tillater sletting og skriver informasjon et begrenset antall sykluser, som er oppnåelig, selv for små og bærbare enheter, for ikke å snakke om hvor ofte det er gjort på datamaskiner. Hvis du bruker denne typen medier som en solid-state drive på en PC, deretter raskt kommer en kritisk situasjon.

Dette skyldes det faktum at en slik stasjon er bygget på stedet av felteffekttransistorer som skal lagres i den "flytende" gate elektrisk ladning, fravær eller tilstedeværelse av hvilken i transistoren blir sett på som en logisk en eller null i binært tallsystem. Opptak og slette data i NAND-minnetunnelerte elektroner som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge Fowler-Nordheim involverer dielektrisk. Det krever ikke høy spenning, noe som gjør det mulig å gjøre et minimum cellestørrelse. Men nettopp denne prosessen fører til fysisk forringelse av celler, siden den elektriske strøm som i dette tilfelle fører til at elektronene trenger inn i porten, bryte barrieren dielektrikum. Men en garantert holdbarhet på et slikt minne er ti år. Avskrivning chip er ikke på grunn av å lese informasjonen, men på grunn av driften av dens slette og skrive, fordi avlesning krever ikke endringer i strukturen av celler, men bare passerer en elektrisk strøm.

Naturligvis er minne produsenter arbeider aktivt i retning av å øke levetiden til solid state drives av denne typen: de er fast for å sikre ensartethet av opptaket / sletting prosesser i cellene i matrisen til en ikke slitt mer enn andre. For lastbalansering programbanen blir fortrinnsvis anvendt. For eksempel, for å eliminere dette fenomenet gjelder å "slite utjevning" -teknologi. Dataene er ofte endres, flytte adresserommet til flashminne, fordi posten blir utført i henhold til ulike fysiske adresser. Hver styring er utstyrt med sin egen justeringsalgoritme, slik at det er meget vanskelig å sammenligne effektiviteten av forskjellige modeller som implementeringsdetaljene ikke offentliggjort. Som hvert år volumet av flash-stasjoner blir mer nødvendig å bruke mer effektive algoritmer som bidrar til å sikre stabiliteten i enhetens ytelse.

feilsøking

En meget effektiv måte å bekjempe fenomenet ble gitt en viss mengde minne redundans, ved hvilken jevnheten lasten sikres og feilkorrigering ved hjelp av spesielle algoritmer for logisk videresending fysisk blokker substitusjon forekommer ved omfattende bruk av minnepinne. Og for å hindre tap av cellen informasjon, defekt, blokkert eller erstattet av backup. Slik programvare gjør det mulig å blokkere distribusjon for å sikre ensartethet av belastningen ved å øke antall sykluser 3-5 ganger, men dette er ikke nok.

Minnekort og andre lignende lagringsenheter er karakterisert ved det faktum at i deres tjenesteområde er lagret med filsystemet tabellen. Det forhindrer lese informasjon svikt på logisk nivå, for eksempel, feilaktige eller frakople plutselig opphør av tilførsel av elektrisk energi. Og siden når du bruker flyttbare enheter som tilbys av caching system, har hyppige skriving den mest ødeleggende effekt på File Allocation Table og katalogen innholdet. Og selv spesielle programmer for minnekort er ikke i stand til å hjelpe i denne situasjonen. For eksempel, for en enkelt bruker håndtering kopiert tusenvis av filer. Og tilsynelatende, bare en gang brukt til innspillingen blokkene der de er plassert. Men tjenesten området samsvarer med hver oppdatering en fil, som har Allocation Table gått denne prosedyren tusenvis av ganger. Av denne grunn, i første omgang vil mislykkes blokker okkupert av disse dataene. Technology "slitasje leveling" arbeider med slike enheter, men effektiviteten er begrenset. Og da spiller det ingen rolle hva du bruker datamaskinen, vil flashdisk bli skadet selv når den er gitt av skaperen.

Det er verdt å merke seg at økning av kapasiteten av slike anordninger har resultert i chips bare til det faktum at det totale antall skrivesykluser redusert, ettersom cellen blir mindre, noe som krever mindre spenning og for å spre oksid skillevegger som isolerer "flytende gate". Og her er situasjonen slik at en økning i antall enheter brukes problemet med deres pålitelighet har blitt stadig forverret og klasse kortet er nå avhengig av mange faktorer. Pålitelig drift av et slikt vedtak er bestemt av sin tekniske funksjoner samt markedssituasjonen som råder i øyeblikket. På grunn av hard konkurranse tvunget produsentene til å kutte produksjonskostnader på noen måte. Blant annet ved å forenkle designen, bruk av komponenter av et billigere sett, for styring av fremstillingen og en svekkelse på andre måter. For eksempel minnekortet "Samsung" vil koste mer enn mindre kjente kolleger, men sin pålitelighet er mye mindre problemer. Men også her vanskelig å snakke om fullstendig fravær av problemer, og bare på enhetene helt ukjente produsenter er vanskelig å forvente noe mer.

utviklingsmuligheter

Mens det er åpenbare fordeler er det imidlertid en rekke ulemper som kjennetegner den SD-minnekort, hindre ytterligere utvidelse av dens anvendelse. Det er derfor opprettholdt konstant søken etter alternative løsninger på dette området. Of course, først av alt prøve å forbedre eksisterende typer flashminne, som ikke fører til noen grunnleggende endringer i eksisterende produksjonsprosessen. Så ingen tvil om bare én: selskaper involvert produksjon av disse typer stasjoner, vil prøve å bruke sitt fulle potensial, før du går til en annen type fortsetter å forbedre tradisjonell teknologi. For eksempel Sony Memory Card produsert for tiden i et bredt spekter av volumer, derfor er det antatt at det er og vil fortsatt bli solgt aktivt.

Men til dags dato, på den industrielle gjennomføring av terskelen er en hel rekke alternative lagringsteknologi, noe som kan gjennomføres umiddelbart etter opptreden av gunstige markedsforhold.

Ferroelektrisk RAM (FRAM)

Teknologi prinsipp ferroelektrisk lagring (Ferroelectric RAM, FRAM) er foreslått å bygge en ikke-flyktig minnekapasitet. Det antas at mekanismen for den tilgjengelige teknologi, som består i å overskrive data i prosessen med å lese for alle modifikasjoner av de grunnleggende komponenter, fører til en viss oppdemning av enheter med høy hastighet potensial. En FRAM - et minne, karakterisert ved enkelhet, høy pålitelighet og driftshastighet. Disse egenskapene er nå karakteristisk for DRAM - volatile RAM som eksisterer i øyeblikket. Men da mer vil bli lagt, og muligheten for langvarig lagring av data, som er kjennetegnet ved et SD-minnekort. Blant fordelene med denne teknologien kan skilles motstand mot forskjellige typer av gjennomtrengende stråling som kan kreves i spesielle enheter som brukes til å arbeide under forhold med øket radioaktivitet eller i forskning plass. lagring av informasjon mekanisme er realisert ved bruk av ferroelektriske effekt. Det innebærer at materialet er i stand til å opprettholde polarisasjonen i fravær av ytre elektrisk felt. Hver FRAM minnecelle dannes ved å plassere den ultratynne film av ferroelektrisk materiale i form av krystaller mellom et par flate metallelektroder som utgjør en kondensator. Dataene i dette tilfelle holdes innenfor de krystallstruktur. Dette hindrer ladningen lekkasje-effekten, noe som fører til tap av informasjon. Dataene i FRAM-hukommelse beholdes selv om nettspenningen.

Magnetisk RAM (MRAM)

En annen type minne, som er i dag ansett for å være svært lovende, er MRAM. Den er karakterisert ved forholdsvis høy hastighet ytelse og ikke-flyktighet. Enhetscelle i dette tilfelle er tynn magnetisk film plasseres på et silisiumsubstrat. MRAM er en statisk minne. Det trenger ikke periodisk omskriving, og informasjonen vil ikke gå tapt når strømmen er slått av. Foreløpig fleste eksperter er enige om at denne type minne kan kalles neste generasjons teknologi som den eksisterende prototypen viser en ganske høy hastighet ytelse. En annen fordel med denne løsningen er den lave kostnaden for chips. Flash-minne er gjort i samsvar med den spesialiserte CMOS prosessen. En MRAM brikken kan fremstilles ved hjelp av standard fremstillingsprosess. Dessuten kan materialene tjene som de som brukes i konvensjonelle magnetiske medier. Produsere store grupper av disse brikkene er mye billigere enn alle de andre. Viktig MRAM-minne funksjon er muligheten til å aktivere direkte. Dette er spesielt viktig for mobile enheter. Faktisk, i denne typen celler blir bestemt av verdien av magnetisk ladning, og ikke elektrisk, som i den konvensjonelle flashminnet.

Ovonic Unified Memory (Oum)

En annen type minne, som mange selskaper arbeider aktivt - det er en solid-state drive-baserte amorfe halvledere. Ved sin basis ligger faseovergangs teknologien som er lignende til prinsippet med å samle inn på konvensjonelle plater. Her den fasetilstand av stoffet i et elektrisk felt endres fra krystallinsk til amorf. Og denne endringen er lagret i fravær av spenning. Fra konvensjonelle optiske plater , er slike anordninger, karakterisert ved at oppvarmingen foretas ved innvirkning av elektrisk strøm, ikke laser. Lesing utføres i dette tilfellet på grunn av forskjellen i reflekterende evne stoffer i forskjellige tilstander, som oppfattes av driv sensoren. Teoretisk sett, har en slik løsning en høy tetthet datalagring og maksimal pålitelighet, samt øket fart. Høyt tall er det maksimale antallet skrivesykluser, som bruker en datamaskin, flash-stasjon, i dette tilfellet etterslep av flere størrelsesordener.

Chalkogenidglass RAM (pugge) og Phase Change Memory (PRAM)

Denne teknologien er også basert på grunnlag av faseoverganger når en fase stoff som brukes i bæreren tjener som et ikke-ledende amorft materiale, og den andre leder er krystallinsk. Overgangen til minnecellen fra en tilstand til en annen utføres av det elektriske felt og oppvarming. Slike chips er karakterisert ved resistens overfor ioniserende stråling.

Informasjon-Flerlags trykt kort (Info-MICA)

Arbeids enheter bygget på grunnlag av denne teknologien, basert på prinsippet om tynnfilm-holografi. Informasjonen registreres på følgende måte: først å danne et to-dimensjonalt bilde overføres til hologram av CGH teknologi. Lesing av data som er på grunn av fiksering av laserstrålen på kanten av en av de mottatte lag, de optiske bølgeledere ansatte. Lys forplanter seg langs en akse som er anordnet parallelt til planet av laget, som danner utgangsbildet som svarer til den informasjon som er registrert tidligere. De første data kan oppnås til enhver tid gjennom inverse kodende algoritme.

Denne type hukommelse gunstig med halvlederen på grunn av det faktum at sikrer høy datatetthet, lavt energiforbruk og lave kostnader for bæreren, miljømessig sikkerhet og beskyttelse mot uautorisert bruk. Men omskriving informasjon, for minnekortet ikke tillater derfor kan tjene bare som en langvarig lagring, erstatte papiret medium eller en alternativ optiske plater for distribusjon av multimedia innhold.