Flashminne. SSD. De typer av flashminne. minneskort

Flashminne är en typ av långvarig minne för datorer, i vilket innehållet kan omprogrammeras eller ta bort en elektrisk metod. I jämförelse med elektriskt raderbara programmerbara läsminnet åtgärder ovanför det kan utföras i block som är på olika platser. Flashminne kostar mycket mindre än EEPROM, så det har blivit den dominerande tekniken. Särskilt i situationer där du behöver en stabil och långsiktig uppgifter bevarande. Dess användning är tillåten i en rad olika omständigheter: i digitala ljudspelare, kameror, mobiltelefoner och smartphones, där det finns speciella Android-program på minneskortet. Dessutom används det i USB-stick, som traditionellt används för att lagra information och överföra mellan datorer. Hon fick en viss ryktbarhet i spelvärlden, där det ofta ingår i en slip för att lagra data på utvecklingen av spelet.

allmän beskrivning

Flashminne är en typ som kan lagra information om ditt kort under en längre tid utan att använda kraft. Dessutom kan noteras högsta hastighet dataåtkomst, och bättre rörelsestöttålighet i jämförelse med hårddiskar. Tack vare dessa egenskaper, har det blivit en referens för populära enheter, som drivs av batterier och ackumulatorer. Annan obestridlig fördel är att när ett flash-minneskort är komprimerad till en fast, det praktiskt taget omöjligt att förstöra några standard fysiska metoder, så att den kan motstå kokande vatten och högt tryck.

Låg nivå dataåtkomst

en dataåtkomstmetod, som ligger i flashminnet skiljer sig mycket från den som tillämpas på konventionella typer. tillgång låg nivå utförs av föraren. Normal RAM reagera omedelbart på samtal läsa information och spela in, återvänder resultaten av dessa operationer, och flashminne är sådan att det kommer att ta tid för reflektion.

Enheten och funktion

Just nu gemensamma flashminne, som är utformad odnotranzistornyh element med en "flytande" gate. Genom detta är det möjligt att åstadkomma en hög densitet datalagring i jämförelse med det dynamiska RAM, vilket kräver ett par transistorer och ett kondensatorelement. Just nu marknaden är fylld med en mängd olika tekniker för att konstruera de grundläggande elementen för denna typ av media, som är utformade av ledande tillverkare. Skillnaden är antalet skikt, metoder för skrivning och radering av information och organisationsstruktur, som vanligtvis anges i titeln.

Just nu, det finns ett par olika typer av marker som är vanligast: NOR och NAND. I både minnet transistorerna anslutningen görs till bitledningarna - parallellt och i serie, respektive. Den första typen av cellstorlekar är ganska stora, och det finns en möjlighet för snabb random access, så att du kan köra program direkt från minnet. Den andra kännetecknas av mindre maskstorlekar, såväl som den snabba sekventiella åtkomst som är mycket bekvämare när behovet av att bygga en block anordningar som kommer att lagra stora mängder information.

De flesta bärbara enheter SSD använder minnestyp NOR. Men nu blir det allt populära enheter med USB-gränssnitt. De använder NAND-typ minne. Så småningom ersätter den första.

Det största problemet - bräcklighet

De första exemplaren av flashminnen serieproduktion inte tillfredsställa användarna högre hastigheter. Men nu är inspelningshastigheten och läsning på en nivå som kan ses fullängdsfilm eller köra på datorns operativsystem. Ett antal tillverkare har redan visat maskinen där hårddisken ersätts av flashminnet. Men denna teknik har en mycket stor nackdel, som blir ett hinder för utbyte av databäraren av de befintliga magnetskivor. På grund av den typ av flashminnesenheter det tillåter radering och skriva information ett begränsat antal cykler, som kan uppnås, även för små och bärbara enheter, för att inte tala om hur ofta det görs på datorer. Om du använder den här typen av medier som en solid-state-enhet på en dator, sedan snabbt kommer en kritisk situation.

Detta beror på det faktum att en sådan enhet är byggd på egenskapen av fälteffekttransistorer för att lagra i den "flytande" grind elektrisk laddning, frånvaron eller närvaron av vilken i transistorn ses som en logisk etta eller nolla i binärt talsystem. Inspelning och radering av data i NAND-minnes tunnel elektroner som producerats med metoden enligt Fowler-Nordheim involverar dielektrikum. Det kräver inte hög spänning, vilket gör det möjligt att göra ett minimum cellstorlek. Men exakt denna process leder till fysisk försämring av celler, eftersom den elektriska strömmen i detta fall förorsakar elektronerna penetrerar porten, bryta barriären dielektrikum. Men det är en garanterad hållbarhet på ett sådant minne tio år. Avskrivningar chip är inte på grund av att läsa informationen, men på grund av verksamheten i dess radera och skriva, eftersom läsning inte kräver förändringar i strukturen av celler, men bara passerar en elektrisk ström.

Naturligt, är minnestillverkare arbetar aktivt i riktning mot att öka livslängden för solid state-enheter av denna typ: de är fixerade för att säkerställa likformighet hos lagrings- / radering processer i celler i arrayen till en inte slitna mer än andra. För lastbalansering programbana användes företrädesvis. Till exempel, för att eliminera detta fenomen gäller att "slitas utjämning" teknik. Uppgifterna är ofta komma att ändras, flytta adressutrymmet i flashminnet, eftersom skivan utförs enligt olika fysiska adresser. Varje styrenhet är utrustad med sin egen inriktning algoritm, så det är mycket svårt att jämföra effektiviteten av olika modeller som genomförandet detaljerna inte avslöjas. Som varje år volymen av flash-enheter blir allt mer nödvändigt att använda mer effektiva algoritmer som hjälper säkerställa stabiliteten i enhetens prestanda.

Felsökning

Ett mycket effektivt sätt att bekämpa fenomenet fick en viss mängd minne redundans, genom vilken likformighet av lasten säkerställs och felkorrigering med hjälp av speciella algoritmer för logisk vidarebefordran fysiska block substitution som inträffar med tung användning av minne. Och för att förhindra förlust av information cell, defekt, blockerade eller ersättas med backup. Sådan programvara gör det möjligt att blockera distributionen att säkerställa enhetlighet av lasten genom att öka antalet cykler med 3-5 gånger, men det är inte tillräckligt.

Minneskort och andra liknande lagringsenheter kännetecknas av det faktum att i sitt tjänsteområde lagras med filsystemet tabellen. Det hindrar information som läses fel på den logiska nivån, till exempel felaktiga eller kopplar den plötsliga upphörande av tillförseln av elektrisk energi. Och eftersom vid användning av flyttbara enheter som tillhandahålls av caching systemet, har ofta överskrivning mest förödande effekt på filallokeringstabellen och kataloginnehåll. Och även särskilda program för minneskort är inte kunna hjälpa i denna situation. Till exempel, för en enda hanterings användare kopierade tusentals filer. Och, uppenbarligen, bara en gång appliceras på inspelningsblocken i vilka de är placerade. Men serviceområdet motsvarade varje uppdatering varje fil, som har fördelningstabell genomgått detta förfarande tusentals gånger. Av denna anledning, i första hand kommer att misslyckas block upptas av dessa data. Teknik "slitage utjämning" fungerar med sådana enheter, men dess effektivitet är begränsad. Och då spelar det ingen roll vad du använder din dator kommer flash-enheten skadas även när den ges av skapare.

Det är värt att notera att en ökning av kapaciteten hos sådana anordningar har resulterat i marker endast på det faktum att det totala antalet skrivcykler minskade, eftersom cellen blir mindre, kräver mindre spänning och att avleda oxid partitioner som isolerar "flytande styret." Och här situationen är sådan att en kapacitetsökning enheter använde problemet med deras tillförlitlighet har blivit alltmer förvärras och klasskort är nu beroende av många faktorer. Tillförlitlig drift av ett sådant beslut bestäms av dess tekniska funktioner samt marknadssituationen som råder just nu. På grund av den hårda konkurrensen tvingat tillverkarna att sänka produktionskostnaderna på något sätt. Bland annat genom att förenkla konstruktion, användning av komponenter i en billigare set, för kontroll av tillverkning och en försvagning på andra sätt. Till exempel minneskort "Samsung" kommer att kosta mer än mindre kända motsvarigheter, men dess tillförlitlighet är mycket mindre problem. Men även här svårt att tala om den fullständiga avsaknaden av problem, och endast på enheterna helt okänd tillverkare är svårt att förvänta sig något mer.

utvecklingsmöjligheter

Även om det finns uppenbara fördelar, det finns ett antal nackdelar som kännetecknar SD-minneskortet förhindrar ytterligare expansion av dess tillämpning. Därför hålls konstant sökande efter alternativa lösningar på detta område. Naturligtvis först och främst försöka förbättra befintliga typer av flashminnen, som inte leder till några grundläggande förändringar i den befintliga produktionsprocessen. Så ingen tvekan bara en: företag som sysslar tillverkning av dessa typer av enheter, kommer att försöka använda sin fulla potential, innan vi går vidare till en annan typ av fortsätta att förbättra traditionell teknik. Till exempel Sony Memory Card produceras för närvarande i ett brett spektrum av volymer, därför antas att det är och kommer att fortsätta att säljas aktivt.

Men hittills på den industriella tillämpningen av tröskeln finns en hel rad av alternativa lagringsteknik, varav en del kan genomföras omedelbart efter förekomsten av gynnsamma marknadsförhållanden.

Feram (FRAM)

Principen Technology ferroelektriska lagring (feram, FRAM) föreslås att bygga ett icke-flyktigt minne kapacitet. Man tror att mekanismen för tillgänglig teknik, som består i att skriva över data i processen att läsa för alla modifieringar av de grundläggande komponenter, leder till en viss inneslutning av höghastighetsanordningar potential. En FRAM - ett minne, som kännetecknas av enkelhet, hög tillförlitlighet och driftshastighet. Dessa egenskaper är nu kännetecknande för DRAM - flyktiga RAM som finns just nu. Men då mer kommer att läggas, och möjligheten till långtidslagring av data, som kännetecknas av ett SD-minneskort. Bland fördelarna med denna teknik kan urskiljas resistens mot olika typer av genomträngande strålning som kan begäras i särskilda enheter som används för att arbeta under förhållanden av ökad radioaktivitet eller rymdforskningen. informationslagringsmekanismen realiseras genom att applicera den ferroelektriska effekten. Det innebär att materialet kan bibehålla polarisationen i frånvaro av externt elektriskt fält. Varje FRAM minnescell bildas genom att placera den ultratunna filmen av ferroelektriskt material i form av kristaller mellan ett par plana metallelektroder som bildar en kondensator. Data i detta fall hålls inom kristallstrukturen. Detta förhindrar laddningsläckage effekt, vilket orsakar förlust av information. Uppgifterna i FRAM-minnet finns kvar även om nätspänningen.

Magnetiska RAM (MRAM)

En annan typ av minne, som idag anses vara mycket lovande, är MRAM. Det kännetecknas av relativt hög hastighet prestanda och icke-flyktighet. Enhetscell i detta fall är tunna magnetiska filmen placeras på ett kiselsubstrat. MRAM är ett statiskt minne. Det behöver inte periodisk omskrivning, och informationen kommer inte att gå förlorade när strömmen är avstängd. För närvarande är de flesta experter är överens om att denna typ av minne kan kallas nästa generations teknik som den nuvarande prototypen visar en ganska hög hastighet. En annan fördel med denna lösning är den låga kostnaden för chips. Flash-minne sker i enlighet med den specialiserade CMOS-process. En MRAM-chip kan tillverkas medelst standardtillverkningsprocess. Dessutom kan materialen fungera som de som används i konventionella magnetiska medier. Producerar stora partier av dessa marker är mycket billigare än alla andra. Viktig MRAM-minnes funktion är möjligheten att aktivera ögonblick. Detta är särskilt viktigt för mobila enheter. Indeed, i denna typ av cell bestäms av värdet av magnetisk laddning, och inte elektrisk, som i den konventionella flashminnet.

Ovonic Unified Memory (OUM)

En annan typ av minne, som många företag arbetar aktivt - det är en solid-state drive-baserade amorfa halvledare. Vid dess bas ligger fasövergångstemperaturen teknik som liknar principen för inspelning på konventionella skivor. Här fastillståndet av ämnet i ett elektriskt fält ändras från kristallin till amorf. Och denna förändring lagras i frånvaro av spänning. Från konventionella optiska skivor , är sådana anordningar kännetecknat av att uppvärmningen sker genom inverkan av elektrisk ström, inte laser. Behandlingen utförs i detta fall på grund av skillnaden i reflekterande förmåga ämnen i olika tillstånd, som uppfattas av drivsensorn. Teoretiskt, har en sådan lösning en hög densitet datalagring och maximal tillförlitlighet, såväl som ökad hastighet. Hög siffra är det maximala antalet skrivcykler, som använder en dator, flash-enhet, i det här fallet släpar med flera storleksordningar.

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

Denna teknik är också baserad på basis av fasövergångar när en fas substans som används i bäraren fungerar som ett icke-ledande amorft material, och den andra ledaren är kristallin. Övergången av minnescellen från ett tillstånd till ett annat utförs av det elektriska fältet och uppvärmning. Sådana spån kännetecknas av beständighet mot joniserande strålning.

Information flerskikts Imprinted CARD (Info-MICA)

Work-enheter byggs på grundval av denna teknik, som bygger på principen om tunnfilms holografi. Informationen upptecknas på följande sätt: först bildar en tvådimensionell bild överförs till hologram av CGH-teknik. Läsning av data beror på fixering av laserstrålen på kanten av ett av uppteckningsskikten, de optiska vågledarna anställda. Ljuset utbreder sig längs en axel som är anordnad parallellt med skiktets plan, som bildar utgångsbilden som motsvarar den information som registrerats tidigare. De initiala data kan erhållas när som helst genom invers kodningsalgoritm.

Denna typ av minne gynnsamt med halvledar grund av det faktum som säkerställer hög datadensitet, låg effektförbrukning och låg kostnad av bäraren, miljösäkerhet och skydd mot obehörig användning. Men omskrivning information minneskort tillåter inte, därför kan bara fungera som en långtidslagring, byta ut pappersmediet eller ett alternativt optiska skivor för distribution av multimediainnehåll.