Bộ nhớ Flash. SSD. Các loại bộ nhớ flash. thẻ nhớ

Bộ nhớ flash là một loại bộ nhớ lâu dài cho máy tính, trong đó các nội dung có thể được lập trình lại hoặc loại bỏ một phương pháp điện. So với Electrically xóa được Programmable Read Only Memory hành động trên nó có thể được thực hiện trong các khối mà ở những nơi khác nhau. bộ nhớ flash chi phí ít hơn so với EEPROM, vì vậy nó đã trở thành công nghệ chiếm ưu thế. Đặc biệt trong trường hợp bạn cần một bảo quản dữ liệu ổn định và lâu dài. sử dụng của nó được cho phép trong một loạt các tình huống: ở người chơi kỹ thuật số âm thanh, máy ảnh, điện thoại di động và điện thoại thông minh, nơi có đặc biệt các ứng dụng Android trên thẻ nhớ. Bên cạnh đó, nó được sử dụng trong USB-stick, truyền thống sử dụng để lưu trữ thông tin và chuyển giao giữa các máy tính. Cô nhận được một tai tiếng nào đó trong thế giới game, nơi nó thường được đưa vào một phiếu để lưu trữ dữ liệu về tiến độ của trò chơi.

Mô tả chung

Bộ nhớ flash là một loại đó là khả năng lưu trữ thông tin trên thẻ của bạn trong một thời gian dài mà không sử dụng quyền lực. Bên cạnh đó nó có thể được ghi nhận truy cập cao nhất tốc độ dữ liệu, và khả năng chống sốc tốt hơn động so với các ổ đĩa cứng. Nhờ có đặc điểm như vậy, nó đã trở thành một tài liệu tham khảo cho các thiết bị phổ biến, cung cấp bởi pin và ắc quy. Một ưu điểm không thể phủ nhận là khi một thẻ nhớ flash được nén thành một chất rắn, nó hầu như không thể phá hủy một số phương pháp vật lý tiêu chuẩn, vì vậy nó có thể chịu được nước và áp suất cao sôi.

truy cập dữ liệu thấp cấp

một phương pháp truy cập dữ liệu, nằm trong bộ nhớ flash là rất khác so với áp dụng với các loại thông thường. truy cập thấp cấp được thực hiện bởi các tài xế. RAM bình thường ngay lập tức phản ứng với các cuộc gọi đọc thông tin và hồ sơ, trả lại kết quả của các hoạt động đó, và các thiết bị bộ nhớ flash là như vậy mà nó sẽ mất thời gian để suy ngẫm.

Các thiết bị và nguyên tắc hoạt động

Tại thời điểm này, bộ nhớ flash thông thường, được thiết kế để odnotranzistornyh phần tử với một "nổi" cổng. Qua đây chúng ta có thể cung cấp một mật độ lưu trữ dữ liệu cao so với RAM động, đòi hỏi một cặp transistor và một yếu tố tụ. Tại thời điểm này thị trường là trang bị đầy đủ với nhiều công nghệ để xây dựng các yếu tố cơ bản cho loại phương tiện truyền thông, được thiết kế bởi các nhà sản xuất hàng đầu. Sự khác biệt là số lượng các lớp, phương pháp viết và xóa thông tin và cơ cấu tổ chức, thường được chỉ định trong tiêu đề.

Tại thời điểm này, có một vài loại chip mà là phổ biến nhất: NOR và NAND. Trong cả hai bộ nhớ transitor kết nối được thực hiện cho các đường bit - song song và trong loạt, tương ứng. Loại thứ nhất có kích thước tế bào là khá lớn, và có một khả năng để truy cập ngẫu nhiên nhanh chóng, cho phép bạn thực hiện các chương trình trực tiếp từ bộ nhớ. Thứ hai được đặc trưng bởi kích thước mắt lưới nhỏ hơn, cũng như nhanh chóng truy cập tuần tự đó là thuận tiện hơn nhiều khi cần phải xây dựng một block device-type sẽ lưu trữ một lượng lớn thông tin.

Hầu hết các thiết bị cầm tay SSD sử dụng loại bộ nhớ NOR. Bây giờ, tuy nhiên, nó đang trở thành thiết bị ngày càng phổ biến với một giao diện USB. Họ sử dụng bộ nhớ NAND-type. Dần dần nó sẽ thay thế đầu tiên.

Vấn đề chính - mong manh

Các mẫu đầu tiên của sản xuất ổ đĩa flash loạt không hài lòng người sử dụng với tốc độ cao hơn. Bây giờ, tuy nhiên, tốc độ ghi và đọc là ở một mức độ có thể được xem phim full-length hoặc chạy trên hệ điều hành máy tính. Một số nhà sản xuất đã chứng minh máy, nơi các ổ cứng được thay thế bằng bộ nhớ flash. Nhưng công nghệ này có một nhược điểm rất quan trọng, mà sẽ trở thành một trở ngại cho việc thay thế của người vận chuyển dữ liệu của đĩa từ tính hiện có. Do tính chất của các thiết bị bộ nhớ flash nó cho phép tẩy xoá và viết thông tin một số giới hạn của chu kỳ, mà có thể đạt được, ngay cả đối với các thiết bị nhỏ và di động, chưa kể đến mức độ thường xuyên nó được thực hiện trên máy tính. Nếu bạn sử dụng loại phương tiện truyền thông như một ổ đĩa trạng thái rắn trên một máy tính, sau đó nhanh chóng đến tình trạng nguy kịch.

Điều này là do thực tế là một ổ đĩa như vậy được xây dựng trên tài sản của transistor hiệu ứng trường để lưu trữ trong "nổi" cổng điện tích, sự vắng mặt hay sự hiện diện của mà trong transistor được xem như một logic một hoặc không ở dạng nhị phân hệ thống số. Ghi và xóa dữ liệu trong các electron NAND bộ nhớ đường hầm được sản xuất theo phương pháp Fowler-Nordheim liên quan đến điện môi. Nó không yêu cầu điện áp cao, cho phép bạn thực hiện một kích thước tế bào tối thiểu. Nhưng chính xác quá trình này dẫn đến sự suy giảm về thể chất của các tế bào, kể từ khi dòng điện trong trường hợp này làm cho các electron xuyên qua cánh cổng, phá vỡ rào cản điện môi. Tuy nhiên, thời hạn sử dụng được bảo đảm của một ký ức như vậy là mười năm. Chip Khấu hao không phải là vì đọc thông tin, nhưng vì hoạt động của xóa và viết, vì đọc không đòi hỏi những thay đổi trong cấu trúc của tế bào, nhưng chỉ qua một dòng điện.

Đương nhiên, các nhà sản xuất bộ nhớ đang tích cực làm việc theo hướng tăng tuổi thọ của ổ đĩa trạng thái rắn thuộc loại này: họ là cố định để đảm bảo tính thống nhất của bản ghi / xóa các quy trình trong các tế bào của mảng để người ta không mặc hơn những người khác. Đối với đường dẫn chương trình cân bằng tải được tốt nhất là sử dụng. Ví dụ, để loại bỏ hiện tượng này áp dụng đối với "mặc san lấp mặt bằng" công nghệ. Các dữ liệu thường có thể thay đổi, di chuyển không gian địa chỉ của bộ nhớ flash, vì kỷ lục được thực hiện theo các địa chỉ vật lý khác nhau. Mỗi bộ điều khiển được trang bị với thuật toán sắp xếp riêng của mình, vì vậy nó là rất khó khăn để so sánh hiệu quả của các mô hình khác nhau như các chi tiết thực hiện không được tiết lộ. Như mọi năm khối lượng của ổ đĩa flash đang trở nên cần thiết hơn để sử dụng các thuật toán hiệu quả hơn giúp đảm bảo sự ổn định của hiệu suất thiết bị.

xử lý sự cố

Một cách hiệu quả cao để chống lại hiện tượng này đã được đưa ra một số tiền nhất định của bộ nhớ dư thừa, do đó sự thống nhất về tải được đảm bảo và sửa lỗi bằng các phương tiện của các thuật toán đặc biệt để chuyển tiếp logic vật lý khối thay xảy ra với việc sử dụng nặng của thẻ nhớ. Và để ngăn chặn việc mất thông tin di động, khiếm khuyết, bị chặn hoặc thay thế bằng bản sao lưu. phần mềm như vậy làm cho nó có thể chặn việc phân phối để đảm bảo tính thống nhất của tải trọng bằng cách tăng số lượng các chu kỳ bằng 3-5 lần, nhưng điều này là không đủ.

thẻ nhớ và thiết bị lưu trữ tương tự khác được đặc trưng bởi thực tế là trong lĩnh vực dịch vụ của họ được lưu trữ với bảng hệ thống tập tin. Nó ngăn chặn thông tin đọc thất bại ở mức hợp lý, ví dụ, không chính xác hoặc ngắt kết nối sự chấm dứt đột ngột của việc cung cấp năng lượng điện. Và kể từ khi sử dụng các thiết bị di động được cung cấp bởi hệ thống bộ nhớ đệm, ghi đè lên thường xuyên có ảnh hưởng nghiêm trọng nhất trên bàn và thư mục nội dung phân bổ tập tin. Và ngay cả các chương trình đặc biệt dành cho thẻ nhớ không thể giúp trong tình huống này. Ví dụ, đối với một người dùng duy nhất xử lý sao chép hàng ngàn tập tin. Và, rõ ràng, chỉ một lần áp dụng cho các khối quay trong đó chúng được đặt. Tuy nhiên, khu vực dịch vụ tương ứng với mỗi lần cập nhật bất kỳ tập tin, đó là, bảng phân bổ đã trải qua những thủ tục này hàng ngàn lần. Vì lý do này, ở nơi đầu tiên sẽ thất bại khối chiếm đóng bởi những dữ liệu này. Công nghệ "mặc san lấp mặt bằng" hoạt động với các đơn vị như vậy, nhưng hiệu quả của nó bị hạn chế. Và sau đó nó không có vấn đề gì bạn sử dụng máy tính của bạn, ổ đĩa flash sẽ bị hư hỏng ngay cả khi nó được cung cấp bởi tác giả.

Điều đáng chú ý là tăng cường năng lực của thiết bị như vậy đã dẫn đến chip chỉ đến thực tế là tổng số chu kỳ ghi giảm, vì các tế bào trở nên nhỏ hơn, đòi hỏi ít điện áp và tiêu tan phân vùng oxit rằng cô lập "cổng nổi." Và đây tình hình là như vậy mà sự gia tăng công suất của các thiết bị sử dụng các vấn đề về độ tin cậy của họ đã trở nên ngày càng trầm trọng hơn và thẻ lớp tại là phụ thuộc vào nhiều yếu tố. hoạt động đáng tin cậy của một quyết định như vậy được xác định bởi các tính năng kỹ thuật của mình cũng như tình hình thị trường hiện hành tại thời điểm này. Do sự cạnh tranh khốc liệt buộc các nhà sản xuất để cắt giảm chi phí sản xuất trong bất kỳ cách nào. Kể cả việc đơn giản hóa việc thiết kế, việc sử dụng các thành phần của một bộ rẻ hơn, cho sự kiểm soát của sản xuất và một suy yếu theo những cách khác. Ví dụ, thẻ nhớ "Samsung" sẽ có giá cao hơn các đối tác ít được biết đến, nhưng độ tin cậy của nó là vấn đề ít hơn nhiều. Nhưng ở đây, quá khó khăn để nói về sự vắng mặt hoàn toàn của vấn đề, và chỉ có trên các thiết bị hoàn toàn các nhà sản xuất biết rất khó để mong đợi một cái gì đó nhiều hơn nữa.

triển vọng phát triển

Trong khi có những lợi thế rõ ràng, có một số nhược điểm mà đặc trưng cho thẻ SD bộ nhớ, ngăn chặn sự bành trướng hơn nữa ứng dụng của nó. Do đó, nó được duy trì liên tục tìm kiếm các giải pháp thay thế trong lĩnh vực này. Tất nhiên, trước hết là cố gắng cải thiện các loại hiện có của bộ nhớ flash, mà không dẫn đến một số thay đổi cơ bản trong quá trình sản xuất hiện có. Vì vậy, không có nghi ngờ chỉ có một: công ty tham gia sản xuất các loại ổ đĩa, sẽ cố gắng sử dụng đầy đủ tiềm năng của nó, trước khi chuyển sang một loại khác nhau của việc tiếp tục cải tiến công nghệ truyền thống. Ví dụ, Sony Memory Card hiện được sản xuất tại một loạt các khối lượng, vì thế người ta cho rằng nó đang và sẽ tiếp tục được bán chủ động.

Tuy nhiên, cho đến nay, tình hình thực hiện công nghiệp của ngưỡng là một loạt các công nghệ lưu trữ thay thế, một số trong đó có thể được thực hiện ngay lập tức khi xảy ra điều kiện thị trường thuận lợi.

Ferroelectric RAM (FRAM)

nguyên tắc công nghệ lưu trữ sắt điện (Ferroelectric RAM, FRAM) được đề xuất để xây dựng một dung lượng bộ nhớ non-volatile. Người ta tin rằng cơ chế của công nghệ sẵn có, trong đó bao gồm trong ghi đè dữ liệu trong quá trình đọc cho tất cả các thay đổi của các thành phần cơ bản, dẫn đến một ngăn nào đó của các thiết bị tốc độ cao tiềm năng. Một FRAM - một kỷ niệm, đặc trưng bởi sự đơn giản, độ tin cậy cao và tốc độ hoạt động. Các tính chất này hiện nay đặc trưng của DRAM - RAM dễ bay hơi tồn tại vào lúc này. Nhưng sau đó sẽ được thêm vào, và khả năng lưu trữ lâu dài của dữ liệu, được đặc trưng bởi một thẻ nhớ SD. Trong số những ưu điểm của công nghệ này có thể kháng phân biệt với các loại khác nhau của bức xạ thâm nhập có thể được khẳng định trong các thiết bị đặc biệt được sử dụng để làm việc trong điều kiện tăng phóng xạ hoặc trong nghiên cứu vũ trụ. cơ chế lưu trữ thông tin được thực hiện bằng cách áp dụng hiệu ứng sắt điện. Điều đó ngụ ý rằng các tài liệu có thể duy trì sự phân cực trong sự vắng mặt của điện trường bên ngoài. Mỗi tế bào bộ nhớ FRAM được hình thành bằng cách đặt bộ phim siêu mỏng của vật liệu sắt điện ở dạng tinh thể giữa một cặp điện cực kim loại phẳng tạo thành một tụ điện. Các dữ liệu trong trường hợp này được lưu giữ trong cấu trúc tinh thể. Điều này ngăn cản ảnh hưởng rò rỉ phí, gây mất thông tin. Các dữ liệu trong FRAM bộ nhớ được giữ lại ngay cả khi điện áp nguồn.

RAM từ tính (MRAM)

Một loại bộ nhớ, mà ngày nay được coi là rất hứa hẹn, là MRAM. Nó được đặc trưng bởi hiệu suất tốc độ tương đối cao và không hỏng hóc. Đơn vị di động trong trường hợp này là bộ phim từ mỏng đặt trên một chất nền silicon. MRAM là một bộ nhớ tĩnh. Nó không cần phải viết lại định kỳ, và thông tin sẽ không bị mất khi mất điện đã được tắt. Hiện nay, hầu hết các chuyên gia đồng ý rằng loại bộ nhớ có thể được gọi là công nghệ thế hệ tiếp theo như nguyên mẫu hiện có cho thấy một hiệu suất tốc độ khá cao. Một ưu điểm của giải pháp này là chi phí thấp của chip. bộ nhớ Flash được thực hiện theo các quy trình CMOS chuyên ngành. Một con chip MRAM có thể được sản xuất bởi quá trình sản xuất tiêu chuẩn. Hơn nữa, các tài liệu có thể đóng vai trò như những người sử dụng phương tiện truyền thông từ truyền thống. Sản xuất lô lớn các chip là rẻ hơn nhiều so với tất cả những người khác. Tính năng MRAM bộ nhớ quan trọng là khả năng kích hoạt ngay lập tức. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị di động. Thật vậy, trong loại tế bào được xác định bằng giá trị phí từ, và không điện, như trong bộ nhớ flash thông thường.

Ovonic Unified Memory (OUM)

Một loại bộ nhớ, mà nhiều công ty đang tích cực làm việc - đó là một trạng thái rắn ổ dựa trên chất bán dẫn vô định hình. Tại cơ sở của nó nằm trong công nghệ chuyển tiếp giai đoạn đó cũng tương tự như nguyên tắc ghi trên đĩa thông thường. Ở đây, nhà nước giai đoạn của chất trong một điện trường được thay đổi từ tinh thể để vô định hình. Và sự thay đổi này được lưu trữ trong sự vắng mặt của điện áp. Từ truyền thống đĩa quang , thiết bị như vậy được đặc trưng trong hệ thống sưởi diễn ra do tác động của dòng điện, không laser. Đọc được thực hiện trong trường hợp này là do sự khác biệt về chất khả năng phản xạ ở các bang khác nhau, đó là cảm nhận của cảm biến ổ đĩa. Về mặt lý thuyết, một giải pháp như vậy có lưu trữ mật độ cao dữ liệu và độ tin cậy tối đa, cũng như tăng tốc độ. con số cao là số lượng tối đa chu kỳ ghi, trong đó sử dụng một ổ đĩa máy tính, đèn flash, trong trường hợp này chậm bởi vài bậc.

RAM chalcogenide (CRAM) và thay đổi bộ nhớ Giai đoạn (PRAM)

Công nghệ này cũng được dựa trên cơ sở giai đoạn chuyển tiếp khi một giai đoạn chất được sử dụng trong các tàu sân bay đóng vai trò như một loại vật liệu vô định hình không dẫn điện, và các dây dẫn thứ hai là tinh thể. Việc chuyển đổi của tế bào bộ nhớ từ một tiểu bang khác được thực hiện bởi các điện trường và sưởi ấm. chip như vậy được đặc trưng bởi khả năng chống bức xạ ion hóa.

Thông tin-đa lớp In ẩn thẻ (Thông tin-MICA)

thiết bị làm việc được xây dựng trên cơ sở của công nghệ này, dựa trên nguyên tắc của hologram màng mỏng. Thông tin này được ghi lại như sau: đầu tiên hình thành một hình ảnh hai chiều truyền tới ảnh ba chiều của công nghệ CGH. Đọc dữ liệu là do sự cố định của chùm tia laser trên các cạnh của một trong những lớp ghi âm, các ống dẫn sóng nhân viên quang. Ánh sáng truyền dọc theo một trục mà được bố trí song song với mặt phẳng của lớp, tạo thành những hình ảnh đầu ra tương ứng với các thông tin ghi nhận trước đó. Các dữ liệu ban đầu có thể thu được bất cứ lúc nào thông qua thuật toán mã hóa ngược.

Đây là loại bộ nhớ thuận lợi với các chất bán dẫn do thực tế để đảm bảo mật độ cao dữ liệu, tiêu thụ điện năng thấp và chi phí thấp của người vận chuyển, an toàn môi trường và bảo vệ chống lại sử dụng trái phép. Nhưng viết lại thông tin thẻ nhớ như vậy không cho phép, do đó, có thể phục vụ chỉ như là một lưu trữ lâu dài, thay thế các phương tiện giấy hoặc một đĩa quang thay thế cho phân phối nội dung đa phương tiện.