Η απόδοση και η διάρκεια ζωής ενός SSD εξαρτώνται κυρίως από τη μνήμη flash NAND και το υλικολογισμικό του ελεγκτή. Είναι τα κύρια συστατικά της τιμής μιας μονάδας δίσκου και είναι λογικό να δίνετε προσοχή σε αυτά τα εξαρτήματα κατά την αγορά. Σήμερα θα μιλήσουμε για το NAND.

Εάν θέλετε, μπορείτε να βρείτε τις περιπλοκές της τεχνολογικής διαδικασίας για την παραγωγή μνήμης flash σε ιστότοπους που ειδικεύονται σε κριτικές SSD. Το άρθρο μου απευθύνεται σε ένα ευρύτερο φάσμα αναγνωστών και έχει δύο στόχους:

1. Σηκώστε το πέπλο πάνω από τις ασαφείς προδιαγραφές που δημοσιεύονται στους ιστότοπους των κατασκευαστών και καταστημάτων SSD.
2. Επιλύστε ερωτήσεις που μπορεί να έχετε κατά τη μελέτη των τεχνικών χαρακτηριστικών της μνήμης διαφορετικών μονάδων δίσκου και την ανάγνωση κριτικών που έχουν γραφτεί για geeks του υλικού.

Αρχικά, θα απεικονίσω το πρόβλημα με εικόνες.

Τι υποδεικνύουν οι προδιαγραφές του SSD;

Οι τεχνικές προδιαγραφές NAND που δημοσιεύονται σε επίσημους ιστότοπους κατασκευαστών και σε ηλεκτρονικά καταστήματα δεν περιέχουν πάντα λεπτομερείς πληροφορίες. Επιπλέον, η ορολογία ποικίλλει πολύ και έχω συγκεντρώσει δεδομένα για εσάς για πέντε διαφορετικές μονάδες δίσκου.

Σημαίνει κάτι αυτή η εικόνα για εσάς;

Εντάξει, ας πούμε ότι το Yandex.Market δεν είναι η πιο αξιόπιστη πηγή πληροφοριών. Ας στραφούμε στους ιστότοπους των κατασκευαστών - έγινε πιο εύκολο;

Ίσως είναι πιο ξεκάθαρο έτσι;

Κι αν ναι;

Ή είναι καλύτερα έτσι;

Εν τω μεταξύ, όλοι αυτοί οι δίσκοι έχουν εγκατεστημένη την ίδια μνήμη! Είναι δύσκολο να το πιστέψει κανείς, ειδικά κοιτάζοντας τις δύο τελευταίες φωτογραφίες, έτσι δεν είναι; Αφού διαβάσετε το λήμμα μέχρι το τέλος, όχι μόνο θα πειστείτε για αυτό, αλλά θα διαβάσετε και τέτοια χαρακτηριστικά σαν ανοιχτό βιβλίο.

Κατασκευαστές μνήμης NAND

Υπάρχουν πολύ λιγότεροι κατασκευαστές μνήμης flash από εταιρείες που πωλούν SSD με τη δική τους μάρκα. Οι περισσότεροι δίσκοι έχουν πλέον μνήμη από:

• Intel/Micron
• Hynix
• Samsung
• Toshiba/SanDisk

Δεν είναι τυχαίο ότι η Intel και η Micron μοιράζονται την ίδια θέση στη λίστα. Παράγουν NAND χρησιμοποιώντας τις ίδιες τεχνολογίες στο πλαίσιο της κοινής επιχείρησης IMFT.

Στο κορυφαίο εργοστάσιο στην πολιτεία της Γιούτα των ΗΠΑ, η ίδια μνήμη παράγεται με τα εμπορικά σήματα αυτών των δύο εταιρειών σε σχεδόν ίσες αναλογίες. Η μνήμη μπορεί επίσης να βγει από τη γραμμή συναρμολόγησης στο εργοστάσιο της Σιγκαπούρης, το οποίο τώρα ελέγχεται από τη Micron, με την επωνυμία της θυγατρικής της SpecTek.

Όλοι οι κατασκευαστές SSD αγοράζουν NAND από τις παραπάνω εταιρείες, επομένως διαφορετικοί δίσκοι μπορεί να έχουν σχεδόν την ίδια μνήμη, ακόμα κι αν η μάρκα τους είναι διαφορετική.

Φαίνεται ότι σε αυτήν την κατάσταση με τη μνήμη όλα θα πρέπει να είναι απλά. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετοί τύποι NAND, οι οποίοι με τη σειρά τους χωρίζονται σύμφωνα με διαφορετικές παραμέτρους, προκαλώντας σύγχυση.

Τύποι μνήμης NAND: SLC, MLC και TLC

Αυτοί είναι τρεις διαφορετικοί τύποι NAND, η κύρια τεχνολογική διαφορά μεταξύ τους είναι ο αριθμός των bits που είναι αποθηκευμένα στο κελί μνήμης.

Το SLC είναι η παλαιότερη από τις τρεις τεχνολογίες και είναι απίθανο να βρείτε έναν σύγχρονο SSD με τέτοιο NAND. Οι περισσότεροι δίσκοι διαθέτουν πλέον MLC και το TLC είναι μια νέα λέξη στην αγορά μνήμης για μονάδες στερεάς κατάστασης.

Γενικά, το TLC χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό σε μονάδες flash USB, όπου η αντοχή στη μνήμη δεν έχει πρακτική σημασία. Οι νέες τεχνολογικές διαδικασίες καθιστούν δυνατή τη μείωση του κόστους ανά gigabyte TLC NAND για SSD, παρέχοντας αποδεκτές επιδόσεις και διάρκεια ζωής, κάτι που είναι λογικό για όλους τους κατασκευαστές.

Είναι ενδιαφέρον ότι ενώ το ευρύ κοινό ανησυχεί για τον περιορισμένο αριθμό κύκλων εγγραφής των SSD, καθώς αναπτύσσονται οι τεχνολογίες NAND, αυτή η παράμετρος μόνο μειώνεται!

Πώς να προσδιορίσετε έναν συγκεκριμένο τύπο μνήμης σε έναν SSD

Ανεξάρτητα από το αν έχετε αγοράσει SSD ή απλώς σχεδιάζετε μια αγορά, αφού διαβάσετε αυτήν την ανάρτηση μπορεί να έχετε μια ερώτηση στον υπότιτλο.

Κανένα πρόγραμμα δεν δείχνει τον τύπο της μνήμης. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να βρεθούν στις αξιολογήσεις μονάδων δίσκου, αλλά υπάρχει μια συντόμευση, ειδικά όταν χρειάζεται να συγκρίνετε πολλούς υποψήφιους για αγορά.

Σε εξειδικευμένους ιστότοπους μπορείτε να βρείτε βάσεις δεδομένων σε SSD, και εδώ είναι ένα παράδειγμα.

Δεν είχα κανένα πρόβλημα να βρω τα χαρακτηριστικά μνήμης των μονάδων δίσκου μου εκεί, με εξαίρεση το SanDisk P4 (mSATA) που είναι εγκατεστημένο στο tablet.

Ποιοι SSD έχουν την καλύτερη μνήμη;

Ας δούμε πρώτα τα κύρια σημεία του άρθρου:

• Οι κατασκευαστές NAND μπορούν να μετρηθούν στα δάχτυλα του ενός χεριού
• Οι σύγχρονοι δίσκοι στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν δύο τύπους NAND: MLC και TLC, το οποίο κερδίζει μόνο δυναμική
• Το MLC NAND διαφέρει στις διεπαφές: ONFi (Intel, Micron) και Λειτουργία Εναλλαγής (Samsung, Toshiba)
• Το ONFi MLC NAND χωρίζεται σε ασύγχρονο (φθηνότερο και πιο αργό) και σύγχρονο (πιο ακριβό και ταχύτερο)
• Οι κατασκευαστές SSD χρησιμοποιούν μνήμη διαφορετικών διεπαφών και τύπων, δημιουργώντας μια ποικιλία μοντέλων που ταιριάζουν σε κάθε προϋπολογισμό
• Οι επίσημες προδιαγραφές σπάνια περιέχουν συγκεκριμένες πληροφορίες, αλλά οι βάσεις δεδομένων SSD σάς επιτρέπουν να προσδιορίσετε με ακρίβεια τον τύπο του NAND

Φυσικά, σε έναν τέτοιο ζωολογικό κήπο δεν μπορεί να υπάρξει ξεκάθαρη απάντηση στο ερώτημα που τίθεται στον υπότιτλο. Ανεξάρτητα από τη μάρκα της μονάδας, η NAND πληροί τις αναφερόμενες προδιαγραφές, διαφορετικά δεν έχει νόημα να την αγοράσουν οι κατασκευαστές OEM (δίνουν τη δική τους εγγύηση στους SSD).

Ωστόσο... φανταστείτε ότι το καλοκαίρι σας ικανοποίησε με μια πρωτόγνωρη συγκομιδή φράουλας στη ντάτσα!

Είναι όλα ζουμερά και γλυκά, αλλά απλά δεν μπορείς να φας τόσο πολύ, οπότε αποφάσισες να πουλήσεις μερικά από τα μούρα που μάζεψες.

Θα κρατήσεις τις καλύτερες φράουλες για σένα ή θα τις βάλεις προς πώληση; :)

Μπορεί να υποτεθεί ότι οι κατασκευαστές NAND εγκαθιστούν την καλύτερη μνήμη στους δίσκους τους. Δεδομένου του περιορισμένου αριθμού εταιρειών που παράγουν NAND, ο κατάλογος των κατασκευαστών SSD είναι ακόμη μικρότερος:

• Κρίσιμο (ένα τμήμα Micron)
• Intel
• Samsung

Και πάλι, αυτό είναι απλώς μια εικασία και δεν υποστηρίζεται από σοβαρά γεγονότα. Θα ενεργούσατε όμως διαφορετικά αν ήσασταν αυτές οι εταιρείες;

Η μνήμη flash είναι ένας τύπος μη πτητικής επανεγγράψιμης μνήμης ημιαγωγών στερεάς κατάστασης.

Μπορεί να διαβαστεί όσες φορές επιθυμείτε, αλλά μπορεί να γραφτεί σε μια τέτοια μνήμη μόνο περιορισμένο αριθμό φορές (μέγιστο - περίπου ένα εκατομμύριο κύκλους). Η μνήμη flash είναι συνηθισμένη και μπορεί να αντέξει περίπου 100 χιλιάδες κύκλους επανεγγραφής - πολύ περισσότερα από όσα μπορεί να αντέξει μια δισκέτα ή ένα CD-RW.

Δεν περιέχει κινούμενα μέρη, επομένως, σε αντίθεση με τους σκληρούς δίσκους, είναι πιο αξιόπιστο και συμπαγές.

Λόγω της συμπαγούς, χαμηλού κόστους και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, η μνήμη flash χρησιμοποιείται ευρέως σε φορητές συσκευές που λειτουργούν με μπαταρίες και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες - ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, ψηφιακές συσκευές εγγραφής φωνής, συσκευές αναπαραγωγής MP3, PDA, κινητά τηλέφωνα, καθώς και smartphone και επικοινωνιακοί. Επιπλέον, χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενσωματωμένου λογισμικού σε διάφορες συσκευές (δρομολογητές, PBX, εκτυπωτές, σαρωτές) και διάφορους ελεγκτές.

Επίσης πρόσφατα, οι μονάδες flash USB (μονάδα flash, μονάδα USB, δίσκος USB) έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες, αντικαθιστώντας ουσιαστικά τις δισκέτες και τα CD.

Στα τέλη του 2008, το κύριο μειονέκτημα που εμποδίζει τις συσκευές που βασίζονται σε μνήμη flash να εκτοπίσουν τους σκληρούς δίσκους από την αγορά είναι η υψηλή αναλογία τιμής/όγκου, η οποία είναι 2-3 φορές υψηλότερη από αυτή των σκληρών δίσκων. Από αυτή την άποψη, οι όγκοι των μονάδων flash δεν είναι τόσο μεγάλοι. Αν και οι εργασίες προς αυτές τις κατευθύνσεις βρίσκονται σε εξέλιξη. Η τεχνολογική διαδικασία γίνεται φθηνότερη και ο ανταγωνισμός εντείνεται. Πολλές εταιρείες έχουν ήδη ανακοινώσει την κυκλοφορία δίσκων SSD χωρητικότητας 256 GB και άνω.

Ένα άλλο μειονέκτημα των συσκευών που βασίζονται σε μνήμη flash σε σύγκριση με τους σκληρούς δίσκους είναι, παραδόξως, η χαμηλότερη ταχύτητα. Παρά το γεγονός ότι οι κατασκευαστές δίσκων SSD διαβεβαιώνουν ότι η ταχύτητα αυτών των συσκευών είναι υψηλότερη από την ταχύτητα των σκληρών δίσκων, στην πραγματικότητα αποδεικνύεται σημαντικά χαμηλότερη. Φυσικά, μια μονάδα SSD δεν ξοδεύει χρόνο όπως ένας σκληρός δίσκος σε overclocking, τοποθέτηση κεφαλών κ.λπ. Αλλά ο χρόνος ανάγνωσης, και ακόμη περισσότερο εγγραφής, των κυψελών μνήμης flash που χρησιμοποιούνται στις σύγχρονες μονάδες SSD είναι μεγαλύτερος. Κάτι που οδηγεί σε σημαντική μείωση της συνολικής απόδοσης. Για να είμαστε δίκαιοι, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα τελευταία μοντέλα δίσκων SSD βρίσκονται ήδη πολύ κοντά σε σκληρούς δίσκους σε αυτήν την παράμετρο. Ωστόσο, αυτά τα μοντέλα εξακολουθούν να είναι πολύ ακριβά.

Τον Φεβρουάριο του 2009 ξεκίνησαν οι παραδόσεις μονάδων flash USB χωρητικότητας 512 Gb. Αυτό το μοντέλο έχει ήδη κυκλοφορήσει στη Μόσχα. Το εκτιμώμενο κόστος ενός τέτοιου μοντέλου για τον τελικό καταναλωτή σχεδιάζεται να είναι περίπου 250 $, γεγονός που καθιστά μια τέτοια μονάδα flash σαφή ανταγωνιστή των εξωτερικών HDD. Η μονάδα flash έχει μικρό μικρό μέγεθος, διεπαφή USB 2.0 και ταχύτητα ανάγνωσης 11 MB/sec. και 10MB/sec. για ηχογράφηση.Περιεχόμενα [αφαίρεση]

Αρχή λειτουργίας

Προγραμματισμός μνήμης Flash

Διαγραφή μνήμης flash

Η μνήμη flash αποθηκεύει πληροφορίες σε μια σειρά τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης που ονομάζονται κυψέλες. Σε παραδοσιακές συσκευές με κελιά ενός επιπέδου (αγγλικά κελιά ενός επιπέδου, SLC), καθεμία από αυτές μπορεί να αποθηκεύσει μόνο ένα bit. Ορισμένες νέες συσκευές πολλαπλών επιπέδων κυψελών (MLC) μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερα από ένα bit χρησιμοποιώντας διαφορετικά επίπεδα ηλεκτρικού φορτίου στην αιωρούμενη πύλη ενός τρανζίστορ.

Αυτός ο τύπος μνήμης flash βασίζεται σε ένα στοιχείο NOR επειδή σε ένα τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης, μια χαμηλή τάση στην πύλη υποδηλώνει μία.

Το τρανζίστορ έχει δύο πύλες: έλεγχο και πλωτή. Το τελευταίο είναι πλήρως απομονωμένο και είναι ικανό να διατηρεί ηλεκτρόνια έως και 10 χρόνια. Το κελί έχει επίσης μια αποχέτευση και μια πηγή. Κατά τον προγραμματισμό με τάση, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο στην πύλη ελέγχου και εμφανίζεται ένα φαινόμενο σήραγγας. Μερικά ηλεκτρόνια διέρχονται από το στρώμα του μονωτή και καταλήγουν στην πλωτή πύλη, όπου θα παραμείνουν. Η φόρτιση στην πλωτή πύλη αλλάζει το "πλάτος" του καναλιού της πηγής αποστράγγισης και την αγωγιμότητά του, που χρησιμοποιείται για ανάγνωση.

Τα κελιά προγραμματισμού και ανάγνωσης έχουν πολύ διαφορετική κατανάλωση ενέργειας: οι συσκευές μνήμης flash καταναλώνουν πολύ ρεύμα όταν γράφουν, ενώ η κατανάλωση ενέργειας είναι χαμηλή κατά την ανάγνωση.

Για τη διαγραφή πληροφοριών, εφαρμόζεται υψηλή αρνητική τάση στην πύλη ελέγχου και τα ηλεκτρόνια από την αιωρούμενη πύλη μετακινούνται (σήραγγα) προς την πηγή.

Στην αρχιτεκτονική NOR, κάθε τρανζίστορ πρέπει να συνδέεται με μια μεμονωμένη επαφή, η οποία αυξάνει το μέγεθος του κυκλώματος. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται χρησιμοποιώντας την αρχιτεκτονική NAND.

Ο τύπος NAND βασίζεται στο στοιχείο NAND. Η αρχή λειτουργίας είναι η ίδια, διαφέρει από τον τύπο NOR μόνο στην τοποθέτηση των κυψελών και των επαφών τους. Ως αποτέλεσμα, δεν είναι πλέον απαραίτητο να παρέχεται μια μεμονωμένη επαφή σε κάθε κυψέλη, επομένως το μέγεθος και το κόστος του τσιπ NAND μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Επίσης, η εγγραφή και η διαγραφή είναι πιο γρήγορη. Ωστόσο, αυτή η αρχιτεκτονική δεν επιτρέπει την πρόσβαση σε ένα αυθαίρετο κελί.

Οι αρχιτεκτονικές NAND και NOR υπάρχουν πλέον παράλληλα και δεν ανταγωνίζονται μεταξύ τους, αφού χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς τομείς αποθήκευσης δεδομένων.

Ιστορία

Η μνήμη flash εφευρέθηκε από τον Fujio Masuoka ενώ εργαζόταν στην Toshiba το 1984. Το όνομα «φλας» επινοήθηκε επίσης στην Toshiba από τον συνάδελφο του Fuji, Shoji Ariizumi, επειδή η διαδικασία διαγραφής των περιεχομένων της μνήμης του θύμιζε φλας. Ο Masuoka παρουσίασε το σχέδιό του στο IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), που πραγματοποιήθηκε στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια. Η Intel είδε μεγάλες δυνατότητες στην εφεύρεση και κυκλοφόρησε το πρώτο εμπορικό τσιπ NOR flash το 1988.

Η μνήμη flash NAND ανακοινώθηκε από την Toshiba το 1989 στη Διεθνή Διάσκεψη Κυκλωμάτων Στερεάς Κατάστασης. Είχε μεγαλύτερη ταχύτητα εγγραφής και μικρότερη περιοχή τσιπ.

Στο τέλος του 2008, οι ηγέτες στην παραγωγή μνήμης flash είναι η Samsung (31% της αγοράς) και η Toshiba (19% της αγοράς, συμπεριλαμβανομένων των κοινών εργοστασίων με τη Sandisk). (Δεδομένα σύμφωνα με το iSupply από το τέταρτο τρίμηνο του 2008). Η τυποποίηση των τσιπ μνήμης flash NAND πραγματοποιείται από την Ομάδα Εργασίας Open NAND Flash Interface (ONFI). Το τρέχον πρότυπο είναι η προδιαγραφή ONFI έκδοση 1.0, που κυκλοφόρησε στις 28 Δεκεμβρίου 2006 Ο όμιλος ONFI υποστηρίζεται από τους ανταγωνιστές Samsung και Toshiba στην παραγωγή τσιπ NAND: Intel, Hynix και Micron Technology.

Χαρακτηριστικά

Ορισμένες συσκευές με μνήμη flash μπορούν να φτάσουν σε ταχύτητες έως και 100 MB/s. Γενικά, οι κάρτες flash έχουν μεγάλο εύρος ταχυτήτων και συνήθως επισημαίνονται με τις ταχύτητες μιας τυπικής μονάδας CD (150 Kb/s). Άρα η υποδεικνυόμενη ταχύτητα 100x σημαίνει 100 H 150 Kb/s = 15.000 Kb/s = 14,65 Mb/s.

Βασικά, ο όγκος ενός τσιπ μνήμης flash μετριέται από kilobyte έως αρκετά gigabyte.

Το 2005, η Toshiba και η SanDisk παρουσίασαν τσιπ NAND 1 GB χρησιμοποιώντας τεχνολογία κυψελών πολλαπλών επιπέδων, όπου ένα τρανζίστορ μπορεί να αποθηκεύσει πολλά bit χρησιμοποιώντας διαφορετικά επίπεδα ηλεκτρικού φορτίου σε μια αιωρούμενη πύλη.

Τον Σεπτέμβριο του 2006, η Samsung παρουσίασε ένα τσιπ 8 GB κατασκευασμένο με τεχνολογία διαδικασίας 40 nm. Στα τέλη του 2007, η Samsung ανακοίνωσε τη δημιουργία του πρώτου στον κόσμο τσιπ μνήμης flash MLC (πολλαπλών κυψελών) NAND, κατασκευασμένου με τεχνολογία διεργασίας 30 nm. Η χωρητικότητα του τσιπ είναι επίσης 8 GB. Τα τσιπ μνήμης αναμένεται να μπουν σε μαζική παραγωγή το 2009.

Για να αυξήσετε την ένταση του ήχου, οι συσκευές χρησιμοποιούν συχνά μια σειρά από πολλά τσιπ. Βασικά, από τα μέσα του 2007, οι συσκευές USB και οι κάρτες μνήμης έχουν χωρητικότητα από 512 MB έως 64 GB. Η μεγαλύτερη χωρητικότητα συσκευών USB είναι 1 TB.

Συστήματα αρχείων

Το κύριο αδύνατο σημείο της μνήμης flash είναι ο αριθμός των κύκλων επανεγγραφής. Η κατάσταση επιδεινώνεται επίσης από το γεγονός ότι το λειτουργικό σύστημα εγγράφει συχνά δεδομένα στην ίδια τοποθεσία. Για παράδειγμα, ο πίνακας συστήματος αρχείων ενημερώνεται συχνά, επομένως οι πρώτοι τομείς της μνήμης θα εξαντλήσουν την προσφορά τους πολύ νωρίτερα. Η κατανομή φορτίου μπορεί να παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μνήμης.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, δημιουργήθηκαν ειδικά συστήματα αρχείων: JFFS2 και YAFFS για GNU/Linux και exFAT για Microsoft Windows.

Οι μονάδες flash USB και οι κάρτες μνήμης, όπως το SecureDigital και το CompactFlash, διαθέτουν ενσωματωμένο ελεγκτή που εντοπίζει και διορθώνει σφάλματα και προσπαθεί να χρησιμοποιήσει ομοιόμορφα τον πόρο επανεγγραφής της μνήμης flash. Σε τέτοιες συσκευές δεν έχει νόημα η χρήση ειδικού συστήματος αρχείων και για καλύτερη συμβατότητα χρησιμοποιείται κανονικό FAT.

Εφαρμογή

Κάρτες flash διαφορετικών τύπων (ταίριασμα εμφανίζεται για εκτίμηση μεγέθους)

Η μνήμη flash είναι περισσότερο γνωστή για τη χρήση της σε μονάδες flash USB. Ο κύριος τύπος μνήμης που χρησιμοποιείται είναι το NAND, το οποίο συνδέεται μέσω USB μέσω της διεπαφής συσκευής μαζικής αποθήκευσης USB (USB MSC). Αυτή η διεπαφή υποστηρίζεται από όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα.

Χάρη στην υψηλή τους ταχύτητα, χωρητικότητα και μικρό μέγεθος, οι μονάδες flash USB έχουν αντικαταστήσει πλήρως τις δισκέτες από την αγορά. Για παράδειγμα, η Dell σταμάτησε να παράγει υπολογιστές με μονάδα δισκέτας το 2003.

Επί του παρόντος, παράγεται ένα ευρύ φάσμα μονάδων flash USB σε διαφορετικά σχήματα και χρώματα. Στην αγορά κυκλοφορούν flash drives με αυτόματη κρυπτογράφηση των δεδομένων που καταγράφονται σε αυτά. Η ιαπωνική εταιρεία Solid Alliance παράγει ακόμη και μονάδες flash σε μορφή φαγητού.

Υπάρχουν ειδικές διανομές GNU/Linux και εκδόσεις προγραμμάτων που μπορούν να λειτουργήσουν απευθείας από μονάδες USB, για παράδειγμα, για να χρησιμοποιήσετε τις εφαρμογές σας σε ένα Internet cafe.

Η τεχνολογία ReadyBoost στα Windows Vista μπορεί να χρησιμοποιήσει μια μονάδα flash USB ή ειδική μνήμη flash ενσωματωμένη στον υπολογιστή για να αυξήσει την απόδοση. Η μνήμη flash είναι επίσης η βάση για κάρτες μνήμης, όπως SecureDigital (SD) και Memory Stick, οι οποίες χρησιμοποιούνται ενεργά σε φορητό εξοπλισμό (κάμερες, κινητά τηλέφωνα). Μαζί με τις συσκευές αποθήκευσης USB, η μνήμη flash καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της αγοράς φορητών μέσων αποθήκευσης.

Ο τύπος μνήμης NOR χρησιμοποιείται συχνότερα στη μνήμη BIOS και ROM συσκευών, όπως μόντεμ DSL, δρομολογητές κ.λπ. Η μνήμη flash σάς επιτρέπει να ενημερώνετε εύκολα το υλικολογισμικό των συσκευών, ενώ η ταχύτητα και η χωρητικότητα εγγραφής δεν είναι τόσο σημαντικές για τέτοιες συσκευές .

Η δυνατότητα αντικατάστασης σκληρών δίσκων με μνήμη flash εξετάζεται τώρα ενεργά. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα με την οποία ενεργοποιείται ο υπολογιστής θα αυξηθεί και η απουσία κινητών μερών θα αυξήσει τη διάρκεια ζωής του. Για παράδειγμα, ο XO-1, ένας φορητός υπολογιστής "$100" που αναπτύσσεται ενεργά για χώρες του τρίτου κόσμου, θα χρησιμοποιεί 1 GB μνήμης flash αντί για σκληρό δίσκο. Η διανομή περιορίζεται από την υψηλή τιμή ανά GB και τη μικρότερη διάρκεια ζωής από τους σκληρούς δίσκους λόγω του περιορισμένου αριθμού κύκλων εγγραφής.

Τύποι καρτών μνήμης

Υπάρχουν διάφοροι τύποι καρτών μνήμης που χρησιμοποιούνται στα κινητά τηλέφωνα.

MMC (Κάρτα Πολυμέσων): μια κάρτα σε μορφή MMC έχει μικρό μέγεθος - 24x32x1,4 mm. Αναπτύχθηκε από κοινού από τη SanDisk και τη Siemens. Το MMC περιέχει ελεγκτή μνήμης και είναι εξαιρετικά συμβατό με μεγάλη ποικιλία συσκευών. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι κάρτες MMC υποστηρίζονται από συσκευές με υποδοχή SD.
RS-MMC (Reduced Size MultiMedia Card): Μια κάρτα μνήμης που έχει το ήμισυ του μήκους μιας τυπικής κάρτας MMC. Οι διαστάσεις του είναι 24x18x1,4 mm και το βάρος του είναι περίπου 6 g όλα τα άλλα χαρακτηριστικά δεν διαφέρουν από το MMC. Για να διασφαλιστεί η συμβατότητα με το πρότυπο MMC όταν χρησιμοποιείτε κάρτες RS-MMC, απαιτείται προσαρμογέας.
DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card): Οι κάρτες μνήμης DV-RS-MMC με διπλή ισχύ (1,8 και 3,3 V) έχουν χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, γεγονός που θα επιτρέψει στο κινητό σας να λειτουργεί λίγο περισσότερο. Οι διαστάσεις της κάρτας είναι ίδιες με τις RS-MMC, 24x18x1,4 mm.
MMCmicro: μινιατούρα κάρτα μνήμης για φορητές συσκευές με διαστάσεις 14x12x1,1 mm. Για να διασφαλιστεί η συμβατότητα με μια τυπική υποδοχή MMC, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας προσαρμογέας.

Κάρτα SD (Secure Digital Card): Υποστηρίζεται από SanDisk, Panasonic και Toshiba. Το πρότυπο SD είναι μια περαιτέρω εξέλιξη του προτύπου MMC. Όσον αφορά το μέγεθος και τα χαρακτηριστικά, οι κάρτες SD είναι πολύ παρόμοιες με τις MMC, μόνο ελαφρώς πιο παχιές (32x24x2,1 mm). Η κύρια διαφορά από το MMC είναι η τεχνολογία προστασίας πνευματικών δικαιωμάτων: η κάρτα διαθέτει κρυπτογραφική προστασία από μη εξουσιοδοτημένη αντιγραφή, αυξημένη προστασία πληροφοριών από τυχαία διαγραφή ή καταστροφή και μηχανικό διακόπτη προστασίας εγγραφής. Παρά την ομοιότητα των προτύπων, οι κάρτες SD δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συσκευές με υποδοχή MMC.
SD (Trans-Flash) και SDHC (High Capacity): Παλιές κάρτες SD λεγόμενες. Το Trans-Flash και το νέο SDHC (High Capacity) και οι συσκευές ανάγνωσης διαφέρουν ως προς τον περιορισμό της μέγιστης χωρητικότητας αποθήκευσης, 2GB για Trans-Flash και 32GB για High Capacity. Οι συσκευές ανάγνωσης SDHC είναι συμβατές με το SDTF, δηλαδή, μια κάρτα SDTF θα διαβάζεται χωρίς προβλήματα σε μια συσκευή ανάγνωσης SDHC, αλλά σε μια συσκευή SDTF θα φαίνονται μόνο 2 GB της μεγαλύτερης χωρητικότητας SDHC ή δεν θα διαβάζονται καθόλου. Υποτίθεται ότι η μορφή TransFlash θα αντικατασταθεί πλήρως από τη μορφή SDHC. Και οι δύο υπομορφές μπορούν να παρουσιαστούν σε οποιαδήποτε από τις τρεις φυσικές μορφές. μεγέθη (Standard, mini και micro).
miniSD (Mini Secure Digital Card): Διαφέρουν από τις τυπικές κάρτες Secure Digital στις μικρότερες διαστάσεις τους 21,5x20x1,4 mm. Για να διασφαλιστεί ότι η κάρτα λειτουργεί σε συσκευές εξοπλισμένες με κανονική υποδοχή SD, χρησιμοποιείται ένας προσαρμογέας.
microSD (Micro Secure Digital Card): είναι αυτή τη στιγμή (2008) οι πιο συμπαγείς αφαιρούμενες συσκευές μνήμης flash (11x15x1 mm). Χρησιμοποιούνται κυρίως σε κινητά τηλέφωνα, συσκευές επικοινωνίας κ.λπ., αφού, λόγω της συμπαγούς τους, μπορούν να επεκτείνουν σημαντικά τη μνήμη της συσκευής χωρίς να αυξήσουν το μέγεθός της. Ο διακόπτης προστασίας εγγραφής βρίσκεται στον προσαρμογέα microSD-SD.

MS Duo (Memory Stick Duo): Αυτό το πρότυπο μνήμης αναπτύχθηκε και υποστηρίζεται από τη Sony. Η θήκη είναι αρκετά ανθεκτική. Αυτή τη στιγμή, αυτή είναι η πιο ακριβή ανάμνηση από όλες που παρουσιάζονται. Το Memory Stick Duo αναπτύχθηκε με βάση το ευρέως χρησιμοποιούμενο πρότυπο Memory Stick της ίδιας Sony και διακρίνεται για τις μικρές του διαστάσεις (20x31x1,6 mm).

Δεν είναι μυστικό ότι στον σύγχρονο κόσμο, ένα από τα πιο σχετικά αγαθά είναι οι πληροφορίες. Και αυτό, όπως κάθε άλλο προϊόν, πρέπει να αποθηκευτεί και να μεταφερθεί. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκαν φορητές συσκευές αποθήκευσης. Στο πρόσφατο παρελθόν, αυτόν τον ρόλο έπαιζαν οι δισκέτες και τα CD, ικανά να αποθηκεύουν πολύ μικρή ποσότητα πληροφοριών σε μεγάλες διαστάσεις. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών, τα μέσα αποθήκευσης μειώθηκαν σταδιακά σε μέγεθος, αλλά ο όγκος των δεδομένων που αποθηκεύτηκαν σε αυτά αυξήθηκε πολλές φορές. Αυτό οδήγησε στην εμφάνιση μιας νέας φορητής συσκευής αποθήκευσης - της μονάδας flash USB.

Μνήμη flash- ειδικός τύπος μη πτητικής, επανεγγράψιμης μνήμης ημιαγωγών.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά: μη πτητικό - που δεν απαιτεί πρόσθετη ενέργεια για την αποθήκευση δεδομένων (η ενέργεια απαιτείται μόνο για την εγγραφή), επανεγγράψιμο - που επιτρέπει στα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε αυτό να αλλάξουν (ξαναγραφούν) και ημιαγωγός (στερεής κατάστασης), δηλαδή δεν περιέχει μηχανικά κινούμενα μέρη (όπως κανονικούς σκληρούς δίσκους ή CD ), κατασκευασμένα με βάση ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC-Chip).

Κυριολεκτικά μπροστά στα μάτια μας, η μνήμη flash έχει μετατραπεί από ένα εξωτικό και ακριβό μέσο αποθήκευσης δεδομένων σε ένα από τα πιο δημοφιλή μέσα αποθήκευσης. Η μνήμη στερεάς κατάστασης αυτού του τύπου χρησιμοποιείται ευρέως σε φορητές συσκευές αναπαραγωγής και υπολογιστές τσέπης, σε κάμερες και μικροσκοπικές μονάδες flash. Τα πρώτα δείγματα παραγωγής λειτούργησαν με χαμηλή ταχύτητα, αλλά σήμερα η ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής δεδομένων στη μνήμη flash σάς επιτρέπει να παρακολουθήσετε μια ταινία πλήρους μήκους αποθηκευμένη σε ένα μικροσκοπικό τσιπ ή να εκτελέσετε ένα «βαρύ» λειτουργικό σύστημα κλάσης Windows XP.

Λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, του συμπαγούς μεγέθους, της ανθεκτικότητας και της σχετικά υψηλής απόδοσης, η μνήμη flash είναι ιδανική για χρήση ως αποθήκευση σε φορητές συσκευές όπως ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, συσκευές αναπαραγωγής MP3, ψηφιακές συσκευές εγγραφής φωνής κ.λπ. .

Ιστορία

Αρχικά, οι σκληροί δίσκοι στερεάς κατάστασης αναπτύχθηκαν για διακομιστές υψηλής ταχύτητας και χρησιμοποιήθηκαν για στρατιωτικούς σκοπούς, αλλά όπως συμβαίνει συνήθως, με τον καιρό άρχισαν να χρησιμοποιούνται για μη στρατιωτικούς υπολογιστές και διακομιστές.

Προέκυψαν δύο κατηγορίες συσκευών: στη μία περίπτωση, θυσίασαν κυκλώματα διαγραφής για να αποκτήσουν μνήμη υψηλής πυκνότητας και στην άλλη περίπτωση, κατασκεύασαν μια πλήρως λειτουργική συσκευή με πολύ μικρότερη χωρητικότητα.

Κατά συνέπεια, οι προσπάθειες των μηχανικών στόχευαν στην επίλυση του προβλήματος της πυκνότητας των κυκλωμάτων διαγραφής. Στέφθηκαν με επιτυχία από την εφεύρεση του μηχανικού της Toshiba Fujio Masuoka το 1984. Ο Fujio παρουσίασε την ανάπτυξή του στο International Electron Devices Meeting στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια. Η Intel ενδιαφέρθηκε για αυτή την εφεύρεση και τέσσερα χρόνια αργότερα, το 1988, κυκλοφόρησε τον πρώτο εμπορικό επεξεργαστή flash τύπου NOR. Η αρχιτεκτονική μνήμης flash NAND ανακοινώθηκε ένα χρόνο αργότερα από την Toshiba το 1989 στο Διεθνές Συνέδριο Κυκλωμάτων Στερεάς Κατάστασης. Το τσιπ NAND είχε μεγαλύτερη ταχύτητα εγγραφής και μικρότερη περιοχή κυκλώματος.

Μερικές φορές υποστηρίζεται ότι το όνομα Flash σε σχέση με τον τύπο της μνήμης μεταφράζεται ως "φλας". Στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Μια εκδοχή της εμφάνισής της λέει ότι για πρώτη φορά το 1989-90, η Toshiba χρησιμοποίησε τη λέξη Flash στο πλαίσιο του «γρήγορου, στιγμιαίου» όταν περιέγραψε τα νέα της τσιπ. Γενικά, η Intel θεωρείται ο εφευρέτης, εισάγοντας τη μνήμη flash με αρχιτεκτονική NOR το 1988.

Τα πλεονεκτήματα των καρτών USB flash σε σχέση με άλλους δίσκους είναι προφανή:

μικρές διαστάσεις,

πολύ ελαφρύ,

αθόρυβη λειτουργία,

δυνατότητα επανεγγραφής,

καλή αντοχή στη μηχανική καταπόνηση, σε αντίθεση με τα CD και τις δισκέτες (5-10 φορές υψηλότερη από τη μέγιστη επιτρεπόμενη για τους συμβατικούς σκληρούς δίσκους),

αντέχει σε έντονες αλλαγές θερμοκρασίας,

χωρίς κινούμενα μέρη, γεγονός που μειώνει την κατανάλωση ενέργειας στο ελάχιστο,

κανένα πρόβλημα σύνδεσης - Οι έξοδοι USB είναι διαθέσιμες σχεδόν σε οποιονδήποτε υπολογιστή,

μεγάλη ποσότητα μνήμης,

καταγραφή πληροφοριών σε κελιά μνήμης,

Η περίοδος αποθήκευσης πληροφοριών είναι έως και 100 χρόνια.

Η μνήμη flash καταναλώνει σημαντικά (περίπου 10-20 φορές ή περισσότερο) λιγότερη ενέργεια κατά τη λειτουργία.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι για να εργαστείτε με μια μονάδα flash USB, δεν χρειάζεστε προγράμματα τρίτων, προσαρμογείς κ.λπ. Η συσκευή αναγνωρίζεται αυτόματα.

Εάν γράφετε σε μια μονάδα flash 10 φορές την ημέρα, θα διαρκέσει για περίπου 30 χρόνια.

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή λειτουργίας της τεχνολογίας μνήμης flash ημιαγωγών βασίζεται στην αλλαγή και καταγραφή του ηλεκτρικού φορτίου σε μια απομονωμένη περιοχή (τσέπη) της δομής ημιαγωγών.

Η αλλαγή στη φόρτιση ("εγγραφή" και "διαγραφή") επιτυγχάνεται εφαρμόζοντας ένα υψηλό δυναμικό μεταξύ της πύλης και της πηγής, έτσι ώστε η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο λεπτό διηλεκτρικό μεταξύ του καναλιού του τρανζίστορ και της τσέπης να είναι επαρκής για να προκαλέσει ένα φαινόμενο σήραγγας. Για να ενισχυθεί η επίδραση της διοχέτευσης ηλεκτρονίων στον θύλακα κατά τη διάρκεια της γραφής, εφαρμόζεται μια ελαφρά επιτάχυνση των ηλεκτρονίων περνώντας ένα ρεύμα μέσω του καναλιού του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Σχηματική αναπαράσταση τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης.

Μεταξύ της πύλης ελέγχου και του καναλιού μέσω του οποίου ρέει ρεύμα από την πηγή στην αποχέτευση, τοποθετούμε την ίδια πλωτή πύλη, που περιβάλλεται από ένα λεπτό στρώμα διηλεκτρικού. Ως αποτέλεσμα, όταν το ρεύμα ρέει μέσω ενός τέτοιου «τροποποιημένου» τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, ορισμένα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας διέρχονται μέσα από το διηλεκτρικό και καταλήγουν μέσα στην πλωτή πύλη. Είναι ξεκάθαρο ότι ενώ τα ηλεκτρόνια έκαναν σήραγγα και περιπλανήθηκαν μέσα σε αυτήν την πύλη, έχασαν μέρος της ενέργειάς τους και πρακτικά δεν μπορούν να επιστρέψουν πίσω. Συσκευές SLC και MLC

Υπάρχουν συσκευές στις οποίες ένα στοιχειώδες κελί αποθηκεύει ένα bit πληροφοριών και αρκετές. Σε κελιά ενός bit, μόνο δύο επίπεδα φόρτισης διακρίνονται στην αιωρούμενη πύλη. Τέτοια κύτταρα ονομάζονται κύτταρα ενός επιπέδου. κελί ενός επιπέδου SLC). Σε κελιά πολλαπλών bit, διακρίνονται περισσότερα επίπεδα φόρτισης ονομάζονται πολλαπλά επίπεδα. κυψέλη πολλαπλών επιπέδων, MLC). Οι συσκευές MLC είναι φθηνότερες και πιο ευρύχωρες από τις συσκευές SLC, αλλά ο χρόνος πρόσβασης και ο αριθμός των επανεγγραφών είναι χειρότεροι.

Μνήμη ήχου

Μια φυσική εξέλιξη της ιδέας των κυψελών MLC ήταν η ιδέα της εγγραφής ενός αναλογικού σήματος στην κυψέλη. Τέτοια αναλογικά τσιπ flash χρησιμοποιούνται ευρύτερα στην αναπαραγωγή ήχου. Τέτοια μικροκυκλώματα χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλα τα είδη παιχνιδιών, κάρτες ήχου κ.λπ.

Ούτε μνήμη flash

Σχέδιο ΟΥΤΕχρησιμοποιεί μια κλασική δισδιάστατη μήτρα αγωγών ("γραμμές" και "στήλες") στην οποία είναι εγκατεστημένο ένα κελί στη διασταύρωση. Σε αυτή την περίπτωση, ο αγωγός των σειρών συνδέθηκε με την αποστράγγιση του τρανζίστορ και ο αγωγός των στηλών στη δεύτερη πύλη. Η πηγή συνδέθηκε με ένα κοινό υπόστρωμα για όλους. Με αυτό το σχέδιο, ήταν εύκολο να διαβαστεί η κατάσταση ενός συγκεκριμένου τρανζίστορ εφαρμόζοντας θετική τάση σε μία στήλη και μία σειρά.

Αυτός ο τύπος μνήμης flash βασίζεται στον αλγόριθμο NOR, αφού σε ένα τρανζίστορ κινητής πύλης, πολύ χαμηλή τάση πύλης σημαίνει ένα. Αυτός ο τύπος τρανζίστορ αποτελείται από δύο πύλες: πλωτή και έλεγχο. Η πρώτη πύλη είναι πλήρως μονωμένη και έχει την ικανότητα να συγκρατεί ηλεκτρόνια έως και δέκα χρόνια. Το κελί αποτελείται επίσης από μια αποχέτευση και μια πηγή. Όταν εφαρμόζεται τάση στην πύλη ελέγχου, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο και εμφανίζεται το λεγόμενο φαινόμενο σήραγγας. Τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται (σε ​​σήραγγα) μέσω του μονωτικού στρώματος και εισέρχονται στην πλωτή πύλη. Η φόρτιση στην πλωτή πύλη του τρανζίστορ αλλάζει το "πλάτος" της πηγής αποστράγγισης και την αγωγιμότητα του καναλιού, το οποίο χρησιμοποιείται για ανάγνωση. Τα κελιά εγγραφής και ανάγνωσης διαφέρουν πολύ ως προς την κατανάλωση ενέργειας: για παράδειγμα, οι μονάδες flash καταναλώνουν περισσότερο ρεύμα κατά την εγγραφή παρά κατά την ανάγνωση (καταναλώνουν πολύ λίγη ενέργεια). Για τη διαγραφή (διαγραφή) δεδομένων, εφαρμόζεται μια αρκετά υψηλή αρνητική τάση στην πύλη ελέγχου, η οποία οδηγεί στο αντίθετο αποτέλεσμα (τα ηλεκτρόνια από την αιωρούμενη πύλη μεταφέρονται στην πηγή χρησιμοποιώντας το φαινόμενο της σήραγγας). Στην αρχιτεκτονική NOR, υπάρχει ανάγκη σύνδεσης μιας επαφής σε κάθε τρανζίστορ, γεγονός που αυξάνει σημαντικά το μέγεθος του επεξεργαστή. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται χρησιμοποιώντας τη νέα αρχιτεκτονική NAND.

Τι είναι η μνήμη Flash;

Μνήμη Flash/Μονάδα USB ή μνήμη flashείναι μια μικροσκοπική συσκευή αποθήκευσης που χρησιμοποιείται ως πρόσθετο μέσο αποθήκευσης πληροφοριών. Η συσκευή συνδέεται με υπολογιστή ή άλλη συσκευή ανάγνωσης μέσω διασύνδεσης USB.

Μια μονάδα flash USB έχει σχεδιαστεί για να διαβάζεται επανειλημμένα για μια καθορισμένη διάρκεια ζωής, η οποία τυπικά κυμαίνεται από 10 έως 100 χρόνια. Μπορείτε να γράψετε στη μνήμη flash περιορισμένο αριθμό φορές (περίπου ένα εκατομμύριο κύκλους).

Η μνήμη flash θεωρείται πιο αξιόπιστη και συμπαγής σε σύγκριση με τις μονάδες σκληρού δίσκου (HDD) επειδή δεν έχει κινούμενα μηχανικά μέρη. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως στην παραγωγή ψηφιακών φορητών συσκευών: φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, συσκευές εγγραφής φωνής και συσκευές αναπαραγωγής MP3, PDA και κινητά τηλέφωνα. Μαζί με αυτό, η μνήμη Flash χρησιμοποιείται για την αποθήκευση υλικολογισμικού σε διάφορους εξοπλισμούς, όπως μόντεμ, PBX, σαρωτές, εκτυπωτές ή δρομολογητές. Ίσως το μόνο μειονέκτημα των σύγχρονων μονάδων USB είναι ο σχετικά μικρός όγκος τους.

Ιστορία της μνήμης Flash

Η πρώτη μνήμη flash εμφανίστηκε το 1984, εφευρέθηκε από τον μηχανικό της Toshiba Fujio Masuoka, του οποίου ο συνάδελφος Shoji Ariizumi συνέκρινε την αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής με ένα φωτογραφικό φλας και την ονόμασε για πρώτη φορά "φλας". Η δημόσια παρουσίαση του Flash Memory πραγματοποιήθηκε το 1984 στο Διεθνές Σεμινάριο Ηλεκτρονικών Συσκευών που πραγματοποιήθηκε στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια, όπου η Intel άρχισε να ενδιαφέρεται για αυτήν την εφεύρεση. Τέσσερα χρόνια αργότερα, οι ειδικοί της κυκλοφόρησαν τον πρώτο εμπορικό επεξεργαστή flash. Οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές μονάδων flash στα τέλη του 2010 ήταν η Samsung, που κατείχε το 32% αυτής της αγοράς και η Toshiba - 17%.

Πώς λειτουργεί μια μονάδα flash USB;

Όλες οι πληροφορίες γράφονται σε μια μονάδα Flash και αποθηκεύονται στη συστοιχία της, η οποία αποτελείται από τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης που ονομάζονται κελιά. Σε συμβατικές συσκευές κυψέλης ενός επιπέδου, κάθε κυψέλη «θυμάται» μόνο ένα bit δεδομένων. Ωστόσο, ορισμένα νέα τσιπ με κυψέλες πολλαπλών επιπέδων (κυψέλη πολλαπλών επιπέδων ή κυψέλη τριών επιπέδων) είναι ικανά να αποθηκεύουν μεγαλύτερο όγκο πληροφοριών. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να χρησιμοποιηθεί διαφορετικό ηλεκτρικό φορτίο στην πλωτή πύλη του τρανζίστορ.

Βασικά χαρακτηριστικά μιας μονάδας USB

Η χωρητικότητα των διαθέσιμων μονάδων flash κυμαίνεται από αρκετά kilobyte έως εκατοντάδες gigabyte.

Το 2005, ειδικοί από την Toshiba και τη SanDisk παρουσίασαν έναν επεξεργαστή NAND, ο συνολικός όγκος του οποίου ήταν 1 GB. Κατά τη δημιουργία αυτής της συσκευής, χρησιμοποίησαν τεχνολογία κυψελών πολλαπλών επιπέδων, όπου ένα τρανζίστορ είναι ικανό να αποθηκεύει πολλά bit δεδομένων χρησιμοποιώντας διαφορετικό ηλεκτρικό φορτίο σε μια πλωτή πύλη.

Τον Σεπτέμβριο του επόμενου έτους, η Samsung παρουσίασε στο κοινό ένα τσιπ 4 gigabyte που αναπτύχθηκε με βάση μια τεχνολογική διαδικασία 40 nm και στα τέλη του 2009, οι τεχνολόγοι της Toshiba ανακοίνωσαν τη δημιουργία μιας μονάδας flash 64 GB, η οποία ήταν λανσαρίστηκε στη μαζική παραγωγή στις αρχές του επόμενου έτους.

Το καλοκαίρι του 2010, πραγματοποιήθηκε η παρουσίαση της πρώτης μονάδας USB 128 GB στην ιστορία της ανθρωπότητας, που αποτελείται από δεκαέξι μονάδες των 8 GB.

Τον Απρίλιο του 2011, η Intel και η Micron ανακοίνωσαν τη δημιουργία ενός τσιπ flash MLC NAND 8 GB με επιφάνεια 118 mm, σχεδόν το μισό μέγεθος παρόμοιων συσκευών, η μαζική παραγωγή του οποίου ξεκίνησε στα τέλη του 2011.

Τύποι καρτών μνήμης και μονάδες flash

Χρησιμοποιείται κυρίως σε επαγγελματικό εξοπλισμό βίντεο και φωτογραφίας, καθώς έχει μάλλον μεγάλες διαστάσεις (43x36x3,3 mm), με αποτέλεσμα να είναι αρκετά προβληματική η εγκατάσταση υποδοχής Compact Flash σε κινητά τηλέφωνα ή MP3 players. Ταυτόχρονα, η κάρτα δεν θεωρείται πολύ αξιόπιστη και επίσης δεν έχει υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων. Η μέγιστη επιτρεπόμενη χωρητικότητα του Compact Flash φτάνει αυτή τη στιγμή τα 128 GB και η ταχύτητα αντιγραφής δεδομένων έχει αυξηθεί στα 120 MB/s.

RS-MMC/Κάρτα πολυμέσων μειωμένου μεγέθους- μια κάρτα μνήμης που έχει το ήμισυ του μήκους μιας τυπικής κάρτας MMC - 24x18x1,4 mm και ζυγίζει περίπου 6 γραμμάρια. Ταυτόχρονα, διατηρούνται όλα τα άλλα χαρακτηριστικά και παράμετροι μιας κανονικής κάρτας MMC. Για να χρησιμοποιήσετε κάρτες RS-MMC, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν προσαρμογέα.

MMCmicro- μια μινιατούρα κάρτα μνήμης με διαστάσεις μόνο 14x12x1,1 mm και σχεδιασμένη για φορητές συσκευές. Για να το χρησιμοποιήσετε, πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια τυπική υποδοχή MMC και έναν ειδικό προσαρμογέα.

Παρόλο που οι παράμετροι και οι διαστάσεις 32x24x2,1 mm είναι πολύ παρόμοιες με την κάρτα MMC, αυτή η κάρτα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τυπική υποδοχή MMC.

Υψηλή χωρητικότητα SDHC/SDείναι μια κάρτα μνήμης SD υψηλής χωρητικότητας, γνωστή στους σύγχρονους χρήστες ως SD 1.0, SD 1.1 και SD 2.0 (SDHC). Αυτές οι συσκευές διαφέρουν ως προς τον μέγιστο όγκο δεδομένων που μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτές. Έτσι, υπάρχουν περιορισμοί χωρητικότητας με τη μορφή 4 GB για SD και 32 GB για SDHC. Ωστόσο, η κάρτα SDHC είναι συμβατή προς τα πίσω με SD. Και οι δύο επιλογές διατίθενται σε τρεις μορφές φυσικού μεγέθους: standard, mini και micro.

microSD/Micro Secure Digital Card- αυτή είναι η πιο συμπαγής αφαιρούμενη συσκευή μνήμης flash από το 2011, οι διαστάσεις της είναι 11x15x1 mm, γεγονός που της επιτρέπει να χρησιμοποιείται σε κινητά τηλέφωνα, συσκευές επικοινωνίας κ.λπ. Ο διακόπτης προστασίας εγγραφής βρίσκεται στον προσαρμογέα microSD-SD και το μέγιστο Η πιθανή χωρητικότητα της κάρτας είναι 32 GB.

Memory Stick Micro/M2- μια κάρτα μνήμης της οποίας η μορφή ανταγωνίζεται σε μέγεθος την microSD, αλλά το πλεονέκτημα παραμένει στις συσκευές Sony.

Φυσική,

Ηλεκτρονικά για αρχάριους

Πρόλογος

Το νέο έτος είναι μια ευχάριστη, φωτεινή γιορτή στην οποία όλοι συνοψίζουμε το παρελθόν έτος, κοιτάμε το μέλλον με ελπίδα και δίνουμε δώρα. Από αυτή την άποψη, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους τους κατοίκους του Habr για την υποστήριξη, τη βοήθεια και το ενδιαφέρον τους που δείχνουν στα άρθρα μου (, , ,). Αν δεν είχατε υποστηρίξει μια φορά το πρώτο, δεν θα υπήρχαν επόμενα (ήδη 5 άρθρα)! Σας ευχαριστώ! Και, φυσικά, θέλω να κάνω ένα δώρο με τη μορφή ενός δημοφιλούς επιστημονικού άρθρου για το πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αναλυτικό εξοπλισμό που είναι αρκετά σκληρός με την πρώτη ματιά με διασκεδαστικό, ενδιαφέρον και ωφέλιμο τρόπο (τόσο προσωπικό όσο και κοινωνικό). Σήμερα, την παραμονή της Πρωτοχρονιάς, στο εορταστικό χειρουργικό τραπέζι βρίσκονται: μια μονάδα USB-Flash από την A-Data και μια μονάδα SO-DIMM SDRAM της Samsung.

Θεωρητικό μέρος

Θα προσπαθήσω να είμαι όσο το δυνατόν πιο σύντομος ώστε να έχουμε όλοι χρόνο να ετοιμάσουμε τη σαλάτα Olivier με επιπλέον για το γιορτινό τραπέζι, οπότε μέρος του υλικού θα είναι σε μορφή συνδέσμων: αν θέλετε, μπορείτε να το διαβάσετε στο ελεύθερος χρόνος...

Τι είδους μνήμη υπάρχει;

Προς το παρόν, υπάρχουν πολλές επιλογές για την αποθήκευση πληροφοριών, μερικές από αυτές απαιτούν συνεχή τροφοδοσία ρεύματος (RAM), κάποιες είναι για πάντα «ραμμένες» στα τσιπ ελέγχου του εξοπλισμού γύρω μας (ROM) και κάποιες συνδυάζουν τις ιδιότητες και τα δύο και άλλα (Hybrid). Το Flash, συγκεκριμένα, ανήκει στο τελευταίο. Φαίνεται να είναι μη πτητική μνήμη, αλλά οι νόμοι της φυσικής είναι δύσκολο να ακυρωθούν και από καιρό σε καιρό πρέπει ακόμα να ξαναγράψετε πληροφορίες σε μονάδες flash.

Το μόνο πράγμα που, ίσως, μπορεί να ενώσει όλους αυτούς τους τύπους μνήμης είναι λίγο πολύ η ίδια αρχή λειτουργίας. Υπάρχει κάποιος δισδιάστατος ή τρισδιάστατος πίνακας που είναι γεμάτος με 0 και 1 περίπου με αυτόν τον τρόπο και από τον οποίο μπορούμε στη συνέχεια είτε να διαβάσουμε αυτές τις τιμές είτε να τις αντικαταστήσουμε, δηλ. όλα αυτά είναι ένα άμεσο ανάλογο του προκατόχου του - μνήμη σε δακτυλίους φερρίτη.

Τι είναι η μνήμη flash και σε ποιους τύπους διατίθεται (NOR και NAND);

Ας ξεκινήσουμε με τη μνήμη flash. Κάποτε το γνωστό ixbt δημοσίευσε αρκετά για το τι είναι το Flash και ποιοι είναι οι 2 κύριοι τύποι μνήμης αυτού του τύπου. Συγκεκριμένα, υπάρχουν NOR (λογικά όχι-ή) και NAND (λογικά όχι-και) μνήμη Flash (τα πάντα περιγράφονται επίσης με μεγάλη λεπτομέρεια), τα οποία είναι κάπως διαφορετικά στην οργάνωσή τους (για παράδειγμα, το NOR είναι δισδιάστατο, NAND μπορεί να είναι τρισδιάστατα), αλλά έχουν ένα κοινό στοιχείο - ένα τρανζίστορ πλωτής πύλης.

Σχηματική αναπαράσταση τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης.

Πώς λειτουργεί λοιπόν αυτό το θαύμα της μηχανικής; Αυτό περιγράφεται μαζί με ορισμένους φυσικούς τύπους. Εν ολίγοις, μεταξύ της πύλης ελέγχου και του καναλιού μέσω του οποίου ρέει ρεύμα από την πηγή στην αποχέτευση, τοποθετούμε την ίδια πλωτή πύλη, που περιβάλλεται από ένα λεπτό στρώμα διηλεκτρικού. Ως αποτέλεσμα, όταν το ρεύμα ρέει μέσω ενός τέτοιου «τροποποιημένου» τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, ορισμένα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας διέρχονται μέσα από το διηλεκτρικό και καταλήγουν μέσα στην πλωτή πύλη. Είναι ξεκάθαρο ότι ενώ τα ηλεκτρόνια έκαναν σήραγγα και περιπλανήθηκαν μέσα σε αυτήν την πύλη, έχασαν μέρος της ενέργειάς τους και πρακτικά δεν μπορούν να επιστρέψουν πίσω.

Σημείωση:«Πρακτικά» είναι η λέξη κλειδί, γιατί χωρίς επανεγγραφή, χωρίς ενημέρωση κελιών τουλάχιστον μία φορά κάθε λίγα χρόνια, το Flash «μηδενίζεται» όπως και η μνήμη RAM, μετά την απενεργοποίηση του υπολογιστή.

Και πάλι έχουμε έναν δισδιάστατο πίνακα που πρέπει να γεμίσει με 0 και 1 Δεδομένου ότι χρειάζεται πολύς χρόνος για να συσσωρευτεί φορτίο στην αιωρούμενη πύλη, χρησιμοποιείται διαφορετική λύση στην περίπτωση της μνήμης RAM. Η κυψέλη μνήμης αποτελείται από έναν πυκνωτή και ένα συμβατικό τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Επιπλέον, ο ίδιος ο πυκνωτής έχει, αφενός, μια πρωτόγονη φυσική συσκευή, αλλά, από την άλλη πλευρά, δεν εφαρμόζεται στο υλικό:

Σχεδιασμός κυψέλης RAM.

Και πάλι, το ixbt έχει ένα καλό αφιερωμένο στη μνήμη DRAM και SDRAM. Φυσικά, δεν είναι τόσο φρέσκο, αλλά τα θεμελιώδη σημεία περιγράφονται πολύ καλά.

Η μόνη ερώτηση που με βασανίζει είναι: μπορεί η DRAM να έχει κυψέλη πολλαπλών επιπέδων, όπως το φλας; Φαίνεται πως ναι, αλλά και πάλι...

Πρακτικό μέρος

Λάμψη

Όσοι χρησιμοποιούν μονάδες flash για αρκετό καιρό έχουν ήδη δει μια "γυμνή" μονάδα δίσκου, χωρίς θήκη. Αλλά θα αναφέρω εν συντομία τα κύρια μέρη μιας μονάδας flash USB:

Τα κύρια στοιχεία μιας μονάδας USB Flash: 1. Υποδοχή USB, 2. Ελεγκτής, 3. Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων PCB, 4. Μονάδα μνήμης NAND, 5. Ταλαντωτής συχνότητας αναφοράς χαλαζία, 6. Ένδειξη LED (τώρα, ωστόσο, ενεργοποιημένη πολλές μονάδες flash δεν το έχουν), 7. διακόπτης προστασίας εγγραφής (ομοίως, λείπει σε πολλές μονάδες flash), 8. χώρος για ένα πρόσθετο τσιπ μνήμης.

Ας πάμε από το απλό στο σύνθετο. Κρυσταλλικός ταλαντωτής (περισσότερα για την αρχή λειτουργίας). Προς μεγάλη μου λύπη, κατά τη διάρκεια του γυαλίσματος η ίδια η πλάκα χαλαζία εξαφανίστηκε, οπότε μπορούμε μόνο να θαυμάσουμε το σώμα.

Κέλυφος ταλαντωτή κρυστάλλου

Κατά τύχη, εν τω μεταξύ, βρήκα πώς φαίνεται η ενισχυτική ίνα μέσα στο PCB και οι μπάλες που αποτελούν το PCB ως επί το πλείστον. Παρεμπιπτόντως, οι ίνες είναι ακόμα τοποθετημένες με συστροφή, αυτό είναι σαφώς ορατό στην επάνω εικόνα:

Ενισχυτική ίνα μέσα στο PCB (τα κόκκινα βέλη υποδεικνύουν ίνες κάθετες στην κοπή), η οποία αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του PCB

Και εδώ είναι το πρώτο σημαντικό μέρος της μονάδας flash - ο ελεγκτής:

Ελεγκτής. Η επάνω εικόνα λήφθηκε με συνδυασμό πολλών μικρογραφιών SEM

Για να είμαι ειλικρινής, δεν κατάλαβα καλά την ιδέα των μηχανικών που τοποθέτησαν μερικούς επιπλέον αγωγούς στο ίδιο το τσιπ. Ίσως αυτό να είναι ευκολότερο και φθηνότερο από τεχνολογική άποψη.

Αφού επεξεργάστηκα αυτήν την εικόνα, φώναξα: «Γιαιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιι!» και έτρεξε γύρω από το δωμάτιο. Σας παρουσιάζουμε λοιπόν την τεχνολογική διαδικασία των 500 nm σε όλο της το μεγαλείο με τέλεια σχεδιασμένα όρια του αγωγού, της πηγής, της πύλης ελέγχου, ακόμη και οι επαφές διατηρούνται σε σχετική ακεραιότητα:

— Ιδέ! μικροηλεκτρονική - Τεχνολογία ελεγκτή 500 nm με όμορφα σχεδιασμένες μεμονωμένες αποχετεύσεις (Drain), πηγές (Source) και πύλες ελέγχου (Gate)

Τώρα ας περάσουμε στο επιδόρπιο - τσιπ μνήμης. Ας ξεκινήσουμε με τις επαφές που τροφοδοτούν κυριολεκτικά αυτή τη μνήμη. Εκτός από την κύρια (την πιο «χοντρή» επαφή στην εικόνα), υπάρχουν και πολλές μικρές. Παρεμπιπτόντως, "χοντρός"< 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:

Εικόνες SEM των επαφών που τροφοδοτούν το τσιπ μνήμης

Αν μιλάμε για την ίδια τη μνήμη, τότε και εδώ μας περιμένει η επιτυχία. Καταφέραμε να φωτογραφίσουμε μεμονωμένα μπλοκ, τα όρια των οποίων υποδεικνύονται με βέλη. Κοιτάζοντας την εικόνα με μέγιστη μεγέθυνση, προσπαθήστε να τεντώσετε το βλέμμα σας, αυτή η αντίθεση είναι πραγματικά δύσκολο να διακριθεί, αλλά υπάρχει στην εικόνα (για λόγους σαφήνειας, σημείωσα ένα ξεχωριστό κελί με γραμμές):

Κυψέλες μνήμης 1. Τα όρια μπλοκ σημειώνονται με βέλη. Οι γραμμές υποδεικνύουν μεμονωμένα κύτταρα

Στην αρχή μου φάνηκε σαν τεχνούργημα εικόνας, αλλά αφού επεξεργάστηκα όλες τις φωτογραφίες του σπιτιού, συνειδητοποίησα ότι πρόκειται είτε για πύλες ελέγχου επιμήκεις κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα σε ένα κελί SLC είτε πρόκειται για πολλά κελιά συναρμολογημένα σε ένα MLC. Αν και ανέφερα το MLC παραπάνω, αυτό είναι ακόμα ένα ερώτημα. Για αναφορά, το "πάχος" της κυψέλης (δηλαδή η απόσταση μεταξύ των δύο φωτεινών κουκκίδων στην κάτω εικόνα) είναι περίπου 60 nm.

Για να μην αποσυναρμολογηθεί, εδώ είναι παρόμοιες φωτογραφίες από το άλλο μισό της μονάδας flash. Εντελώς παρόμοια εικόνα:

Κυψέλες μνήμης 2. Τα όρια μπλοκ επισημαίνονται με βέλη. Οι γραμμές υποδεικνύουν μεμονωμένα κύτταρα

Φυσικά, το ίδιο το τσιπ δεν είναι απλώς ένα σύνολο τέτοιων κυψελών μνήμης, υπάρχουν κάποιες άλλες δομές μέσα σε αυτό, την ταυτότητα των οποίων δεν μπορούσα να προσδιορίσω:

Άλλες δομές μέσα σε τσιπ μνήμης NAND
 

ΔΡΑΜΙ

Φυσικά, δεν έκοψα ολόκληρη την πλακέτα SO-DIMM από τη Samsung, «αποσυνδέσα» μόνο μία από τις μονάδες μνήμης χρησιμοποιώντας πιστολάκι μαλλιών. Αξίζει να σημειωθεί ότι μια από τις συμβουλές που προτάθηκαν μετά την πρώτη δημοσίευση ήταν χρήσιμη εδώ - το πριόνισμα υπό γωνία. Επομένως, για μια λεπτομερή εμβάπτιση σε αυτό που είδατε, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη αυτό το γεγονός, ειδικά επειδή η κοπή στις 45 μοίρες επέτρεψε επίσης να λάβετε, όπως ήταν, "τομογραφικά" τμήματα του πυκνωτή.

Ωστόσο, σύμφωνα με την παράδοση, ας ξεκινήσουμε με τις επαφές. Ήταν ωραίο να δούμε πώς μοιάζει ένα "πελεκημένο" BGA και πώς είναι η ίδια η συγκόλληση:

«Τσιπασμένες» κολλήσεις BGA

Και τώρα ήρθε η ώρα να φωνάξουμε "Ide!" για δεύτερη φορά, αφού καταφέραμε να δούμε μεμονωμένους πυκνωτές στερεάς κατάστασης - ομόκεντρους κύκλους στην εικόνα, σημειωμένους με βέλη. Είναι αυτοί που αποθηκεύουν τα δεδομένα μας ενώ ο υπολογιστής λειτουργεί με τη μορφή φόρτισης στις πινακίδες τους. Κρίνοντας από τις φωτογραφίες, οι διαστάσεις ενός τέτοιου πυκνωτή είναι περίπου 300 nm σε πλάτος και περίπου 100 nm σε πάχος.

Λόγω του γεγονότος ότι το τσιπ είναι κομμένο υπό γωνία, ορισμένοι πυκνωτές κόβονται προσεκτικά στη μέση, ενώ άλλοι έχουν μόνο τις "πλευρές" κομμένες:

Η μνήμη DRAM στα καλύτερά της

Εάν κάποιος αμφιβάλλει ότι αυτές οι δομές είναι πυκνωτές, τότε μπορείτε να δείτε μια πιο «επαγγελματική» φωτογραφία (αν και χωρίς σημάδι κλίμακας).

Το μόνο σημείο που με μπέρδεψε είναι ότι οι πυκνωτές βρίσκονται σε 2 σειρές (κάτω αριστερή φωτογραφία), δηλ. Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν 2 bit πληροφοριών ανά κελί. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, πληροφορίες σχετικά με την εγγραφή πολλαπλών bit είναι διαθέσιμες, αλλά κατά πόσο αυτή η τεχνολογία είναι εφαρμόσιμη και χρησιμοποιείται στη σύγχρονη βιομηχανία παραμένει αμφίβολο για μένα.

Φυσικά, εκτός από τα ίδια τα κελιά μνήμης, υπάρχουν και κάποιες βοηθητικές δομές μέσα στη μονάδα, τον σκοπό των οποίων μπορώ μόνο να μαντέψω:

Άλλες δομές μέσα σε ένα τσιπ μνήμης DRAM

Επίλογος

Εκτός από αυτούς τους συνδέσμους που είναι διάσπαρτοι σε όλο το κείμενο, κατά τη γνώμη μου, αυτή η κριτική (ακόμη και από το 1997), ο ίδιος ο ιστότοπος (και μια συλλογή φωτογραφιών, και chip-art, και πατέντες, και πολλά, πολλά άλλα) και αυτό το γραφείο , που στην πραγματικότητα ασχολούνταν με την αντίστροφη μηχανική.

Δυστυχώς, δεν ήταν δυνατό να βρεθεί ένας μεγάλος αριθμός βίντεο σχετικά με το θέμα της παραγωγής Flash και RAM, επομένως θα πρέπει να αρκεστείτε στη συναρμολόγηση μονάδων USB Flash:

P.S.:Για άλλη μια φορά, Καλή Χρονιά του Black Water Dragon σε όλους!!!
Αποδεικνύεται περίεργο: Ήθελα να γράψω ένα άρθρο για το Flash ένα από τα πρώτα, αλλά η μοίρα όρισε διαφορετικά. Σταυρωμένα δάχτυλα, ας ελπίσουμε ότι τα επόμενα τουλάχιστον 2 άρθρα (σχετικά με βιολογικά αντικείμενα και οθόνες) θα δημοσιευτούν στις αρχές του 2012. Εν τω μεταξύ, ο σπόρος είναι ταινία άνθρακα:

Ταινία άνθρακα στην οποία επικολλήθηκαν τα υπό μελέτη δείγματα. Νομίζω ότι η κανονική ταινία μοιάζει παρόμοια.