Μνήμη flash Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Εισαγωγή Ο σύγχρονος άνθρωπος αδυνατεί να ζήσει χωρίς πληροφορίες. Όμως η πληροφορία έχει μια τέτοια ιδιαιτερότητα· είναι απαραίτητη. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της μνήμης flash

Εισαγωγή Ο σύγχρονος άνθρωπος αδυνατεί να ζήσει χωρίς πληροφορίες. Όμως οι πληροφορίες έχουν αυτή την ιδιαιτερότητα: πρέπει να αποθηκευτούν κάπου. Υπάρχουν πολλά συστήματα αποθήκευσης πληροφοριών τώρα. Μπορεί να αποθηκευτεί σε μαγνητικά μέσα, μπορεί να αποθηκευτεί σε οπτικά και μαγνητοοπτικά μέσα. Αλλά στην εποχή μας, ένα άτομο αντιμετωπίζει επίσης το αρκετά σημαντικό πρόβλημα της μεταφοράς πληροφοριών από το ένα μέρος στο άλλο, καθώς και το εξίσου σημαντικό πρόβλημα της αποθήκευσης πληροφοριών, και κατά συνέπεια, την αξιοπιστία των μέσων. Αυτός είναι ο λόγος που οι τεχνολογίες που σχετίζονται με την αποθήκευση πληροφοριών έχουν αναπτυχθεί τόσο γρήγορα. Εδώ όμως δημιουργούνται αρκετά προβλήματα. Το πρώτο είναι η κατανάλωση ενέργειας. Μοντέρνα τεχνολογίασυσκευές, όπως φορητοί υπολογιστές ή συσκευές αναπαραγωγής MP3, έχουν μάλλον περιορισμένους ενεργειακούς πόρους. Η μνήμη, που χρησιμοποιείται συνήθως στη μνήμη RAM του υπολογιστή, απαιτεί σταθερή παροχή τάσης. Οδηγοί δίσκωνΜπορούν να αποθηκεύσουν πληροφορίες χωρίς συνεχή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά όταν γράφουν και διαβάζουν δεδομένα τις ξοδεύουν για τρεις. Ως εκ τούτου, απαιτούνταν ένα μέσο που θα ήταν μη πτητικό κατά την αποθήκευση και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας κατά τη σύνταξη και την ανάγνωση πληροφοριών. Και εδώ καλή λύσηέγινε μνήμη flash. Τα μέσα που βασίζονται σε αυτό ονομάζονται στερεάς κατάστασης επειδή δεν έχουν κινούμενα μέρη. Και αυτό είναι ένα άλλο πλεονέκτημα αυτού του τύπου μνήμης. Τι είναι λοιπόν η μνήμη Flash, ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της;

Τι είναι η μνήμη flash; Η μνήμη flash είναι ένας ειδικός τύπος μη πτητικής επανεγγράψιμης μνήμης ημιαγωγών. Μη πτητικό - δεν απαιτεί πρόσθετη ενέργεια για την αποθήκευση δεδομένων (η ενέργεια απαιτείται μόνο για την εγγραφή). Επανεγγράψιμο - επιτρέποντας την αλλαγή (αντιγραφή) των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε αυτό. Ημιαγωγός (στερεής κατάστασης) - δεν περιέχει μηχανικά κινούμενα μέρη (όπως συμβατικούς σκληρούς δίσκους ή CD), κατασκευασμένα με βάση ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC-Chip). Σε αντίθεση με πολλούς άλλους τύπους μνήμης ημιαγωγών, μια κυψέλη μνήμης flash δεν περιέχει πυκνωτές - μια τυπική κυψέλη μνήμης flash αποτελείται από ένα μόνο τρανζίστορ ειδικής αρχιτεκτονικής. Μια κυψέλη μνήμης flash είναι εξαιρετικά επεκτάσιμη, κάτι που επιτυγχάνεται όχι μόνο λόγω της προόδου στη σμίκρυνση των μεγεθών τρανζίστορ, αλλά και χάρη στις καινοτομίες σχεδιασμού που επιτρέπουν την αποθήκευση πολλών κομματιών πληροφοριών σε μία κυψέλη μνήμης flash.

Η μνήμη flash εμφανίστηκε χάρη στις προσπάθειες Ιαπώνων επιστημόνων. Το 1984, η Toshiba ανακοίνωσε τη δημιουργία ενός νέου τύπου συσκευών αποθήκευσης και ένα χρόνο αργότερα ξεκίνησε την παραγωγή τσιπ χωρητικότητας 256 Kbit. Είναι αλήθεια ότι αυτό το γεγονός, πιθανότατα λόγω της χαμηλής ζήτησης για τέτοια μνήμη εκείνη την εποχή, δεν ξεσήκωσε την παγκόσμια κοινότητα. Η δεύτερη γέννηση των τσιπ flash σημειώθηκε με την επωνυμία Intel το 1988, όταν ο παγκόσμιος γίγαντας της βιομηχανίας ηλεκτρονικών ανέπτυξε τη δική του έκδοση μνήμης flash. Ωστόσο, για σχεδόν μια ολόκληρη δεκαετία, το νέο προϊόν παρέμεινε ευρέως γνωστό μόνο σε στενούς κύκλους μηχανικών υπολογιστών. Και μόνο η εμφάνιση ψηφιακών συσκευών μικρού μεγέθους, που απαιτούσαν σημαντικές ποσότητες μνήμης για τη λειτουργία τους, ξεκίνησε την αύξηση της δημοτικότητας των συσκευών flash. Από το 1997, οι μονάδες flash άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, τότε ο βιότοπός τους μνήμη στερεάς κατάστασηςμε τη δυνατότητα αποθήκευσης και επανειλημμένης επανεγγραφής δεδομένων άρχισε να καλύπτει MP3 players, φορητούς υπολογιστές, ψηφιακές βιντεοκάμερες και άλλα μικροσκοπικά παιχνίδια για ενήλικες λάτρεις του ψηφιακού κόσμου.

"Τι έχει ένα όνομα;" Παρεμπιπτόντως, όπως εξακολουθεί να υπάρχει συζήτηση σχετικά με το ποιο έτος, το 1984 ή το 1988, θα πρέπει να θεωρηθεί ως ο χρόνος εμφάνισης της πραγματικής μνήμης flash, η προέλευση του ίδιου του όρου flash, που χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει αυτήν την κατηγορία, είναι επίσης αμφιλεγόμενες συσκευές. Αν απευθυνθείτε σε ένα επεξηγηματικό λεξικό, θα ανακαλύψετε την πολυσημία της λέξης flash. Μπορεί να αναφέρεται σε σύντομο πλαίσιο φιλμ, φλας, τρεμόπαιγμα ή ανόπτηση γυαλιού. Σύμφωνα με την κύρια έκδοση, ο όρος φλας εμφανίστηκε στα εργαστήρια της Toshiba ως χαρακτηριστικό της ταχύτητας διαγραφής και εγγραφής ενός τσιπ μνήμης flash αστραπιαία, δηλαδή εν ριπή οφθαλμού. Από την άλλη πλευρά, ο λόγος για την εμφάνιση του όρου μπορεί να είναι η λέξη που χρησιμοποιείται για να δηλώσει τη διαδικασία καύσης μνήμης ROM, την οποία το νέο προϊόν κληρονόμησε από τους προκατόχους του. ΣΕ αγγλική γλώσσαΤο να αναβοσβήνει ή να καίει ένα τσιπ μνήμης μόνο για ανάγνωση ονομάζεται αναβοσβήνει. Σύμφωνα με την τρίτη έκδοση, η λέξη flash αντικατοπτρίζει ένα χαρακτηριστικό της διαδικασίας εγγραφής δεδομένων σε μικροκυκλώματα αυτού του τύπου. Το γεγονός είναι ότι, σε αντίθεση με την προηγούμενη ROM, η εγγραφή και η διαγραφή δεδομένων στη μνήμη flash πραγματοποιείται σε μπλοκ καρέ και ο όρος flash έχει μία από τις έννοιές του - ένα σύντομο καρέ μιας ταινίας.

Οργάνωση μνήμης flash Οι κυψέλες μνήμης flash διαθέτουν είτε ένα είτε δύο τρανζίστορ. Στην απλούστερη περίπτωση, κάθε κυψέλη αποθηκεύει ένα bit πληροφοριών και αποτελείται από ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια ειδική ηλεκτρικά απομονωμένη περιοχή (μια «πλωτή πύλη») που μπορεί να αποθηκεύσει φορτίο για πολλά χρόνια. Η παρουσία ή η απουσία φόρτισης κωδικοποιεί ένα bit πληροφοριών. Κατά την εγγραφή, το φορτίο τοποθετείται στην αιωρούμενη πύλη με έναν από τους δύο τρόπους (ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου): την έγχυση «καυτών» ηλεκτρονίων ή τη μέθοδο διοχέτευσης ηλεκτρονίων. Η διαγραφή των περιεχομένων μιας κυψέλης (αφαίρεση του φορτίου από την «πλωτή» πύλη) γίνεται με τη μέθοδο του tunneling.Write tunneling Διαγραφή Κατά κανόνα, η παρουσία φορτίου σε ένα τρανζίστορ νοείται ως λογικό «0» και η απουσία του ως λογικό «1».

Γενική αρχή λειτουργίας μιας κυψέλης μνήμης flash. Ας σκεφτούμε το πιο απλό κελίμνήμη flash σε ένα τρανζίστορ npn. Κατά την ανάγνωση, ελλείψει φορτίου στην πλωτή πύλη, υπό την επίδραση ενός θετικού πεδίου στην πύλη ελέγχου, σχηματίζεται ένα n-κανάλι στο υπόστρωμα μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης και προκύπτει ένα ρεύμα. Η παρουσία φορτίου στην πλωτή πύλη αλλάζει χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσηςτρανζίστορ με τέτοιο τρόπο ώστε σε μια κανονική τάση ανάγνωσης, το κανάλι να μην εμφανίζεται και να μην προκύπτει ρεύμα μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης. Κατά τον προγραμματισμό, εφαρμόζεται υψηλή τάση στην πύλη αποστράγγισης και ελέγχου (και η τάση εφαρμόζεται στην πύλη ελέγχου περίπου δύο φορές υψηλότερη). «Καυτά» ηλεκτρόνια από το κανάλι εγχέονται στην αιωρούμενη πύλη και αλλάζουν τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης του τρανζίστορ. Τέτοια ηλεκτρόνια ονομάζονται «καυτά» επειδή έχουν υψηλή ενέργεια, αρκετή για να ξεπεράσουν το φράγμα δυναμικού που δημιουργείται από ένα λεπτό φιλμ διηλεκτρικού.

Ιστορία Η μνήμη του μαγνητικού πυρήνα του 1955 έχει την ίδια αρχή ανάγνωσης-εγγραφής με το MRAM 1989 Οι επιστήμονες της IBM έκαναν μια σειρά από βασικές ανακαλύψεις σχετικά με το «γίγαντα μαγνητοαντιστατικό φαινόμενο» σε δομές λεπτής μεμβράνης που καθιέρωσαν οι IBM και Infeneon γενικό πρόγραμμαΑνάπτυξη MRAM Η NVE ανακοινώνει Exchange Technology with Cypress Semiconductor kbit Παρουσιάστηκε το τσιπ MRAM, κατασκευασμένο σε τεχνολογία 0,18 μικρομέτρων. Τον Ιούνιο η Infeneon ανακοινώνει ένα πρωτότυπο 16 Mbit που βασίζεται σε τεχνολογία 0,18 μικρομέτρων. Οκτώβριος Οι προγραμματιστές MRAM της Ταϊβάν εκτυπώνουν κελιά 1 Mbit στο TSMC.TSMC Οκτώβριος Micron χάνει το MRAM, σκέφτεται άλλες αναμνήσεις. Micron Δεκεμβρίου TSMC, NEC, Toshiba περιγράφουν νέα κύτταρα MRAM. TSMCNECToshiba Δεκεμβρίου Renesas Technology αναπτύσσει τεχνολογία MRAM υψηλής ταχύτητας, υψηλής αξιοπιστίας, δοκιμές MRAM Ιανουάριος, Cypress NVE IP. Η March Cypress πουλά τη θυγατρική MRAM. Ιούνιος Η Honeywell αναφέρει φύλλο δεδομένων για MRAM ανθεκτικό στην ακτινοβολία 1 Mbit χρησιμοποιώντας τεχνολογία 0,15 μικρομέτρων. Ρεκόρ MRAM Αυγούστου: Η κυψέλη μνήμης λειτουργεί στα 2 GHz. Νοεμβρίου Η Renesas Technology και η Grandis συνεργάζονται για την ανάπτυξη MRAM 65 nm χρησιμοποιώντας Rotary Torque Motion. Δεκέμβριος Η Sony αποκαλύπτει το πρώτο MRAM μετατροπής περιστροφής ροπής του εργαστηρίου, το οποίο χρησιμοποιεί περιστροφικά πολωμένο ρεύμα μέσω ενός στρώματος μαγνητοαντισταμένου σήραγγας για την εγγραφή δεδομένων. Αυτή η μέθοδος καταναλώνει λιγότερη ενέργεια και είναι πιο επεκτάσιμη από το συμβατικό MRAM. Με περαιτέρω πλεονεκτήματα στα υλικά, αυτή η διαδικασία θα πρέπει να επιτρέπει πυκνότητες μεγαλύτερες από αυτές που είναι δυνατές σε DRAM. Δεκεμβρίου Freescale Semiconductor Inc. ανακοινώνει το MRAM που χρησιμοποιεί οξείδιο μαγνησίου, καλύτερα από το οξείδιο του αλουμινίου, επιτρέποντας ένα λεπτότερο φράγμα σήραγγας απομόνωσης και βελτιωμένη αντίσταση bit κατά τη διάρκεια του κύκλου εγγραφής, μειώνοντας έτσι το απαιτούμενο ρεύμα εγγραφής. Φεβρουάριος Η Toshiba και η NEC ανακοίνωσαν ένα τσιπ MRAM 16 Mbit με νέα «ενέργεια «διακλαδωτική» δομή. Πέτυχαν ρυθμό κίνησης 200 MB/s, με χρόνο κύκλου 34 ns, την καλύτερη απόδοση από οποιοδήποτε τσιπ MRAM. Διαθέτουν επίσης το μικρότερο φυσικό μέγεθος στην κατηγορία τους στα 78,5 τετραγωνικά χιλιοστά και χαμηλή απαίτηση ισχύος 1,8 βολτ. 10 Ιουλίου, το Austin Texas Freescale Semiconductor ξεκινά να πουλά τσιπ MRAM 4 Mbit, τα οποία πωλούνται για περίπου 25,00 $ ανά τσιπ.

Αντί για συμπέρασμα Για να συνοψίσουμε όλα τα παραπάνω, πρέπει να αναγνωρίσουμε ένα αδιαμφισβήτητο γεγονός: η μνήμη flash είναι ένα βολικό και εξαιρετικά χρήσιμο πράγμα. Συνδυάζοντας χαρακτηριστικά που είναι εγγενή τόσο σε μόνιμο όσο και σε μνήμη τυχαίας προσπέλασης, οι μονάδες flash μπορούν να καλύψουν την έλλειψη εγκεφάλου σε ψηφιακές συσκευές μικρού μεγέθους, παρέχοντας στους κατόχους τους σχεδόν απεριόριστες δυνατότητες αποθήκευσης των απαραίτητων δεδομένων, ο όγκος των οποίων περιορίζεται μόνο από τον αριθμό των διαθέσιμων μονάδων flash. Ένα πράγμα είναι κακό - υπάρχουν κάποιες ελλείψεις και εδώ. Πρώτον, υπάρχουν πολλές μορφές συσκευών flash, οι οποίες είναι ακριβές για τον ιδιοκτήτη διαφόρων gadget και, δεύτερον, ο περιορισμός στον αριθμό των κύκλων επανεγγραφής είναι μια πολύ πραγματική ιδιότητα. Ωστόσο, όπως γνωρίζετε, τα μειονεκτήματα υπάρχουν μόνο για να τονιστούν τα πλεονεκτήματα και οι συσκευές flash έχουν πολλά από αυτά

Μνήμη flash- ειδικός τύπος μη πτητική επανεγγράψιμη μνήμη ημιαγωγών.

• Μη πτητικό - δεν απαιτεί πρόσθετη ενέργεια για την αποθήκευση δεδομένων (η ενέργεια απαιτείται μόνο για την εγγραφή).
• Επανεγγράψιμο - επιτρέποντας την αλλαγή (αντιγραφή) των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε αυτό.
• Ημιαγωγός (στερεής κατάστασης) - δεν περιέχει μηχανικά κινούμενα μέρη (όπως συμβατικούς σκληρούς δίσκους ή CD), κατασκευασμένα με βάση ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC-Chip).

Σε αντίθεση με πολλούς άλλους τύπους μνήμης ημιαγωγών, μια κυψέλη μνήμης flash δεν περιέχει πυκνωτές - μια τυπική κυψέλη μνήμης flash αποτελείται μόνο από ένα τρανζίστορ ειδικής αρχιτεκτονικής. Μια κυψέλη μνήμης flash είναι εξαιρετικά επεκτάσιμη, κάτι που επιτυγχάνεται όχι μόνο λόγω της προόδου στη σμίκρυνση των μεγεθών τρανζίστορ, αλλά και χάρη στις καινοτομίες σχεδιασμού που επιτρέπουν την αποθήκευση πολλών κομματιών πληροφοριών σε μία κυψέλη μνήμης flash.

Η μνήμη flash προέρχεται ιστορικά από ROM ( Μνήμη μόνο για ανάγνωση) και λειτουργίες όπως η μνήμη RAM (Random Access Memory). Το Flash αποθηκεύει δεδομένα σε κελιά μνήμης παρόμοια με κελιά στη μνήμη DRAM. Σε αντίθεση με τη μνήμη DRAM, τα δεδομένα στη μνήμη flash δεν χάνονται όταν απενεργοποιείται η τροφοδοσία.

Η αντικατάσταση της μνήμης SRAM και DRAM με μνήμη flash δεν συμβαίνει λόγω δύο χαρακτηριστικών της μνήμης flash: το φλας είναι σημαντικά πιο αργό και έχει όριο στον αριθμό των κύκλων επανεγγραφής (από 10.000 έως 1.000.000 για διαφορετικούς τύπους).

Αξιοπιστία/αντοχή : Οι πληροφορίες που έχουν εγγραφεί στη μνήμη flash μπορούν να αποθηκευτούν πολύ πολύς καιρός(από 20 έως 100 χρόνια), και είναι σε θέση να αντέξει σημαντικά μηχανικά φορτία (5-10 φορές υψηλότερα από το μέγιστο επιτρεπόμενο για τους συμβατικούς σκληρούς δίσκους).

Το κύριο πλεονέκτημα της μνήμης flash σε σχέση με τους σκληρούς δίσκους και τα μέσα CD-ROM είναι ότι η μνήμη flash καταναλώνει σημαντικά (περίπου 10-20 φορές ή περισσότερο) λιγότερη ενέργεια κατά τη λειτουργία. Σε συσκευές CD-ROM, σκληρούς δίσκους, κασέτες και άλλα μηχανικά μέσα αποθήκευσης, β ΟΤο μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας δαπανάται για την οδήγηση της μηχανικής αυτών των συσκευών. Επιπλέον, η μνήμη flash είναι πιο συμπαγής από τα περισσότερα άλλα μηχανικά μέσα.

Έτσι, λόγω χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, συμπαγούς, ανθεκτικότητας και σχετικά υψηλής ταχύτητας, η μνήμη flash είναι ιδανική για χρήση ως συσκευή αποθήκευσης σε φορητές συσκευές όπως: ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, κινητά τηλέφωνα, φορητοί υπολογιστές, MP3 players, ψηφιακές συσκευές εγγραφής φωνής , και ούτω καθεξής.

Σημείωση: Εξετάζουμε μόνο "καθαρή" μνήμη flash με αριθμό κύκλων ανάγνωσης/εγγραφής άνω των 10.000. Εκτός από το "καθαρό" φλας, υπάρχουν OTP (One Time Programmable) - μνήμη με έναν κύκλο εγγραφής και MTP (Πολλαπλοί Προγραμματιζόμενοι Χρόνοι) - έως 10.000 κύκλοι . Εκτός από τον αριθμό των επιτρεπόμενων κύκλων εγγραφής/διαγραφής, δεν υπάρχει θεμελιώδης διαφορά μεταξύ MTP και Flash. Το OTP διαφέρει σημαντικά από αυτούς τους τύπους αρχιτεκτονικά.

Ιστορία της δημιουργίας

Η μνήμη flash εξελίχθηκε ιστορικά από ημιαγωγούς ROM , ωστόσο, δεν είναι μνήμη ROM, αλλά έχει μόνο μια οργάνωση παρόμοια με τη ROM. Πολλές πηγές (τόσο εγχώριες όσο και ξένες) συχνά ταξινομούν εσφαλμένα τη μνήμη flash ως ROM. Το Flash δεν μπορεί να είναι ROM, έστω και μόνο επειδή το ROM (Read Only Memory) μεταφράζεται ως "μνήμη μόνο για ανάγνωση". Δεν τίθεται θέμα δυνατότητας επανεγγραφής σε ROM!

Μια μικρή, αρχικά, ανακρίβεια δεν τράβηξε την προσοχή, αλλά με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, όταν η μνήμη flash άρχισε να αντέχει έως και 1 εκατομμύριο κύκλους επανεγγραφής και άρχισε να χρησιμοποιείται ως μονάδα δίσκου γενικής χρήσης, ξεκίνησε αυτό το ελάττωμα στην ταξινόμηση να τραβήξει τα βλέμματα.

Μεταξύ της μνήμης ημιαγωγών, μόνο δύο τύποι ταξινομούνται ως "καθαρή" ROM - αυτό είναι Νασκ- ROM και PROM . Σε αντίθεση με αυτούς EPROM, EEPROM και Flash ανήκουν στην κατηγορία της μη πτητικής μνήμης ανάγνωσης-εγγραφής (Αγγλικό ισοδύναμο - μη πτητική μνήμη ανάγνωσης-εγγραφής ή NVRWM).

Σημείωση: όλα, ωστόσο, μπαίνουν στη θέση τους εάν, όπως υποστηρίζουν τώρα ορισμένοι ειδικοί, η RAM και η ROM δεν θεωρούνται ακρωνύμια. Τότε η RAM θα ​​ήταν το ισοδύναμο της «πτητικής μνήμης» και η ROM θα ισοδυναμούσε με τη «μη πτητική μνήμη».

• ROM (Μνήμη μόνο για ανάγνωση) - μνήμη μόνο για ανάγνωση. Το αντίστοιχο ρωσικό είναι ROM (Read Only Memory). Για την ακρίβεια, αυτός ο τύπος μνήμης ονομάζεται Μάσκα-ROM(Μάσκα ROM). Η μνήμη είναι διατεταγμένη με τη μορφή μιας διευθυνσιοδοτούμενης συστοιχίας κελιών (μήτρας), κάθε κελί της οποίας μπορεί να κωδικοποιεί μια μονάδα πληροφοριών. Τα δεδομένα στη ROM γράφτηκαν κατά την παραγωγή με την εφαρμογή μιας μάσκας (εξ ου και το όνομα) από αλουμίνιο συνδετικά κομμάτια χρησιμοποιώντας λιθογραφική μέθοδο. Η παρουσία ή η απουσία ενός τέτοιου κομματιού στην αντίστοιχη θέση κωδικοποιήθηκε "0" ή "1". Το Mask-ROM χαρακτηρίζεται από τη δυσκολία τροποποίησης του περιεχομένου (μόνο με την κατασκευή νέων τσιπ), καθώς και από τη διάρκεια του κύκλου παραγωγής (4-8 εβδομάδες). Επομένως, και επίσης λόγω του γεγονότος ότι το σύγχρονο λογισμικό έχει συχνά πολλά ελαττώματα και συχνά απαιτεί ενημέρωση, αυτός ο τύπος μνήμης δεν είναι ευρέως διαδεδομένος.
  
  Πλεονεκτήματα:
  1. Χαμηλό κόστος τελειωμένου προγραμματισμένου μικροκυκλώματος (με μεγάλους όγκουςπαραγωγή).
  2. Υψηλή ταχύτητα πρόσβασης στο κελί μνήμης.
  3. Υψηλή αξιοπιστία του τελειωμένου μικροκυκλώματος και αντίσταση στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
  
  Ελαττώματα:
  1. Αδυναμία καταγραφής και τροποποίησης δεδομένων μετά την παραγωγή.
  2. Πολύπλοκος κύκλος παραγωγής.
• ΧΩΡΟΣ ΚΟΛΛΕΓΙΟΥ - (Προγραμματιζόμενη ROM) ή προγραμματιζόμενη ROM μίας χρήσης. Οι εύτηκτοι σύνδεσμοι χρησιμοποιήθηκαν ως κύτταρα μνήμης σε αυτόν τον τύπο μνήμης. ΔιαφορετικόςΜάσκα - ROM , στο PROM έγινε δυνατή η κωδικοποίηση ("burn through") κελιών εάν έχετε ειδική συσκευή εγγραφής (προγραμματιστή). Ο προγραμματισμός της κυψέλης στο PROM πραγματοποιείται με την καταστροφή ("καύση") του εύτηκτου βραχυκυκλωτήρα με την εφαρμογή ρεύματος υψηλής τάσης. Η δυνατότητα ανεξάρτητης καταγραφής πληροφοριών σε αυτά τα έκανε κατάλληλα για παραγωγή τεμαχίων και μικρής κλίμακας. Το PROM σχεδόν εντελώς εκτός χρήσης στα τέλη της δεκαετίας του '80.

  Πλεονεκτήματα:
  1. Υψηλή αξιοπιστία του τελειωμένου μικροκυκλώματος και αντίσταση στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
  2. Δυνατότητα προγραμματισμού έτοιμο μικροκύκλωμα, που είναι βολικό για παραγωγή τεμαχίων και μικρής κλίμακας.
  3. Υψηλή ταχύτητα πρόσβασης σε κελιά μνήμης.

  Ελαττώματα:
  1. Αδυναμία επανεγγραφής
  2. Υψηλό ποσοστό ελαττωμάτων
  3. Η ανάγκη ειδικής μακροχρόνιας θερμικής εκπαίδευσης, χωρίς την οποία η αξιοπιστία της αποθήκευσης δεδομένων θα ήταν χαμηλή

• EPROM
  Διαφορετικές πηγές αποκρυπτογραφούν διαφορετικά τη συντομογραφία EPROM - ως Erasable Programmable ROM ή Electrically Programmable ROM (erasable programmable ROM or electrically programmable ROM). Στο EPROM, πριν γράψετε, είναι απαραίτητο να το διαγράψετε (ανάλογα, κατέστη δυνατή η αντικατάσταση των περιεχομένων της μνήμης). Η διαγραφή των κυττάρων EPROM εκτελείται σε ολόκληρο το τσιπ ταυτόχρονα με ακτινοβολία του τσιπ με υπεριώδη ακτινοβολία ή ακτίνες Χ για αρκετά λεπτά. Τα μικροκυκλώματα, τα οποία διαγράφονται με την έκθεση στο υπεριώδες φως, αναπτύχθηκαν από την Intel το 1971 και ονομάζονται UV-EPROM (πρόθεμα UV (Ultraviolet) - υπεριώδες). Περιέχουν τζάμια από χαλαζία, τα οποία σφραγίζονται μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας διαγραφής.

  Το EPROM της Intel βασίστηκε σε Τρανζίστορ MOSFETμε έγχυση φορτίου χιονοστιβάδας (FAMOS - Floating Gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor, αντίστοιχο ρωσικό - LISMOP). Σε μια πρώτη προσέγγιση, ένα τέτοιο τρανζίστορ είναι ένας πυκνωτής με πολύ μικρή διαρροή φορτίου. Αργότερα το 1973, η Toshiba ανέπτυξε κύτταρα βασισμένα στο SAMOS ( Στοιβαγμένη πύλη Έγχυση χιονοστιβάδας MOS, σύμφωνα με μια άλλη έκδοση - Silicon and Aluminium MOS) για μνήμη EPROM, και το 1977 η Intel ανέπτυξε τη δική της έκδοση του SAMOS.

  Στο EPROM, η διαγραφή φέρνει όλα τα bit της διαγραμμένης περιοχής στην ίδια κατάσταση (συνήθως όλα τα ένα, λιγότερο συχνά όλα τα μηδενικά). Η εγγραφή στο EPROM, καθώς και στο PROM, πραγματοποιείται επίσης με τη χρήση προγραμματιστών (όσο διαφέρει από τους προγραμματιστές για PROM). Επί του παρόντος, η EPROM έχει απομακρυνθεί σχεδόν πλήρως από την αγορά EEPROM και Flash.

  Πλεονεκτήματα:Δυνατότητα αντικατάστασης των περιεχομένων του τσιπ
  Ελαττώματα:
  1. Ένας μικρός αριθμός κύκλων επανεγγραφής.
  2. Αδυναμία τροποποίησης μέρους των αποθηκευμένων δεδομένων.
  3. Μεγάλη πιθανότητα «μη τριβής» (που τελικά θα οδηγήσει σε αστοχίες) ή υπερβολικής έκθεσης του μικροκυκλώματος κάτω από υπεριώδη ακτινοβολία (το λεγόμενο υπερβολικά- το αποτέλεσμα της υπερβολικής αφαίρεσης, "καύση"), που μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής του μικροκυκλώματος και ακόμη και να οδηγήσει σε πλήρη αχρηστία του.

• EEPROM (Ηλεκτρονικά EPROM) - Τα ηλεκτρικά διαγραμμένα EPROM αναπτύχθηκαν το 1979 από την ίδια Intel. Το 1983 κυκλοφόρησε το πρώτο δείγμα 16 Kbit, κατασκευασμένο με βάση τρανζίστορ FLOTOX (Floating Gate Tunnel-Oxide - "floating" gate with διάνοιξη σήραγγαςσε οξείδιο).

  Το κύριο χαρακτηριστικό της EEPROM (συμπ.

  Λάμψη ) από τους τύπους μη πτητικής μνήμης που εξετάσαμε προηγουμένως είναι η δυνατότητα επαναπρογραμματισμού όταν συνδέεται στον τυπικό δίαυλο συστήματος μιας συσκευής μικροεπεξεργαστή. Η EEPROM έχει πλέον τη δυνατότητα διαγραφής ξεχωριστό κελίχρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Για το EEPROM, κάθε κελί διαγράφεται αυτόματα κατά την εγγραφή σε αυτό ΝΕΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ, δηλ. μπορείτε να αλλάξετε τα δεδομένα σε οποιοδήποτε κελί χωρίς να επηρεάσετε τα άλλα. Η διαδικασία διαγραφής συνήθως διαρκεί πολύ περισσότερο από τη διαδικασία γραφής.

  Πλεονεκτήματα της EEPROM έναντι της EPROM:
  1. Αυξημένη διάρκεια ζωής.
  2. Πιο εύκολο στη χρήση.

  Ελάττωμα:Υψηλή τιμή

• Λάμψη (πλήρες ιστορικό όνομα του Flash Erase EEPROM): Η εφεύρεση της μνήμης flash συχνά αποδίδεται άδικα στην Intel, επικαλούμενη το 1988. Στην πραγματικότητα, η μνήμη αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από την Toshiba το 1984 και τον επόμενο χρόνο ξεκίνησε την παραγωγή τσιπ μνήμης flash 256 Kbit σε βιομηχανική κλίμακα. Το 1988, η Intel ανέπτυξε τη δική της έκδοση μνήμης flash.

  Η μνήμη flash χρησιμοποιεί λίγο διαφορετικό

  EEPROM τύπος κυψέλης τρανζίστορ. Τεχνολογικά, η μνήμη flash σχετίζεται και με τα δύο EPROM και EEPROM . Η κύρια διαφορά μεταξύ της μνήμης flash και του EEPROM είναι ότι η διαγραφή των περιεχομένων των κελιών πραγματοποιείται είτε για ολόκληρο το τσιπ είτε για ένα συγκεκριμένο μπλοκ (σύμπλεγμα, πλαίσιο ή σελίδα). Το συνηθισμένο μέγεθος ενός τέτοιου μπλοκ είναι 256 ή 512 byte, αλλά σε ορισμένους τύπους μνήμης flash το μέγεθος του μπλοκ μπορεί να φτάσει τα 256 KB. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχουν μικροκυκλώματα που σας επιτρέπουν να εργάζεστε με μπλοκ διαφορετικά μεγέθη(για βελτιστοποίηση της απόδοσης). Μπορείτε να διαγράψετε ταυτόχρονα το μπλοκ και τα περιεχόμενα ολόκληρου του μικροκυκλώματος. Έτσι, στη γενική περίπτωση, για να αλλάξει ένα byte, πρώτα ολόκληρο το μπλοκ που περιέχει το byte που πρόκειται να αλλάξει διαβάζεται στο buffer, τα περιεχόμενα του μπλοκ διαγράφονται, η τιμή του byte στο buffer αλλάζει και τότε γράφεται το μπλοκ που άλλαξε στο buffer. Αυτό το σχήμα μειώνει σημαντικά την ταχύτητα εγγραφής μικρών ποσοτήτων δεδομένων σε τυχαίες περιοχές μνήμης, αλλά αυξάνει σημαντικά την απόδοση κατά τη διαδοχική εγγραφή δεδομένων σε μεγάλα τμήματα.

  Πλεονεκτήματα της μνήμης flash σε σύγκριση με

  EEPROM :
  1. Μεγαλύτερη ταχύτητα εγγραφής για διαδοχική πρόσβαση λόγω του γεγονότος ότι η διαγραφή πληροφοριών στο φλας γίνεται σε μπλοκ.
  2. Το κόστος παραγωγής της μνήμης flash είναι χαμηλότερο λόγω της απλούστερης οργάνωσής της.

  Ελάττωμα:Αργή εγγραφή σε τυχαίες θέσεις μνήμης.

Γιατί Flash;

Αν κοιτάξουμε μέσα Αγγλο-ρωσικό λεξικό, τότε μεταξύ άλλων θα δούμε τις ακόλουθες μεταφράσειςλέξεις αναβοσβήνουν: σύντομο καρέ (ταινία), φλας, φλας, αναβοσβήνει, τρεμοπαίζει, ανόπτηση (γυαλί).

Η μνήμη flash πήρε το όνομά της από τον τρόπο διαγραφής και εγγραφής αυτού του τύπου μνήμης.

Βασική εξήγηση:

• Το όνομα δόθηκε από την Toshiba κατά την ανάπτυξη των πρώτων τσιπ μνήμης flash (στις αρχές της δεκαετίας του 1980) ως χαρακτηριστικό της ταχύτητας διαγραφής του τσιπ μνήμης flash "σε μια στιγμή"- εν ριπή οφθαλμού.

Δύο άλλες (λιγότερο εύλογες) εξηγήσεις:

• Η διαδικασία εγγραφής στη μνήμη flash στα αγγλικά ονομάζεται αναβοσβήνει (έκθεση, καύση) - αυτό το όνομα κληρονομήθηκε από τους προκατόχους της μνήμης flash.

Σε αντίθεση με την EEPROM , η εγγραφή/διαγραφή δεδομένων στη μνήμη flash γίνεται σε μπλοκ καρέ (το φλας είναι ένα σύντομο καρέ [της ταινίας])

Σελίδα 3 από 3

Μορφές μνήμης flash

Και όμως, παρά κάποιες ελλείψεις, η μνήμη flash χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε ψηφιακές συσκευές. Επιπλέον, μια έμμεση επιβεβαίωση του εύρους εφαρμογής και της δημοτικότητας των μονάδων flash μπορεί να είναι η ποικιλία των προτύπων μονάδας flash που υπάρχουν σήμερα. Αν και, από την πλευρά του χρήστη, η διαφορά στα πρότυπα είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα. Τελικά, πώς είναι, για παράδειγμα, η κατάσταση με τα CD: ένας αγοραστής ήρθε στο κατάστημα, αγόρασε ένα κενό για ηχογράφηση δίσκο υπολογιστήκαι δεν ανησυχεί για τη συμβατότητά του με το εγκατεστημένο υπολογιστικό σύστημα CD εγγραφής. Αυτός ο αριθμός δεν θα λειτουργήσει με μονάδα flash. Το γεγονός είναι ότι οι συσκευές των διαφορετικών

Οι κατασκευαστές επικεντρώνονται στη χρήση διαφορετικών μονάδων flash, οι οποίες σε καμία περίπτωση δεν είναι συμβατές μεταξύ τους. Αποδεικνύεται λοιπόν ότι ο ευτυχής ιδιοκτήτης μιας ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής, μιας ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής και ενός υπολογιστή χειρός πρέπει να αγοράσει τρεις διαφορετικές κάρτες, αν και, σύμφωνα με σε μεγάλο βαθμό, θα μπορούσαμε να τα βγάλουμε πέρα ​​με ένα μόνο. Όσον αφορά τα πρότυπα, τα κύρια σήμερα είναι: PC-Card, Compact flash, Memory Stick, Smart Media, Κάρτα Πολυμέσων, Κάρτα SD, Κάρτα xD-Picture.

Το PC-Card (ή με τον παλιό τρόπο PCMCIA - Personal Computer Memory Card International Association) είναι το παλαιότερο πρότυπο για κάρτες μνήμης που έχουν κατασκευαστεί με βάση συσκευές flash. Στην πραγματικότητα, η ίδια η υποδοχή PCMCIA δημιουργήθηκε κάποτε ειδικά για να παρέχει τη δυνατότητα σύνδεσης μιας εξωτερικής μονάδας δίσκου σε έναν υπολογιστή. Η πρώτη έκδοση του προτύπου εμφανίστηκε το 1991. Συνολικά, υπάρχουν 3 τύποι συσκευών PCMCIA: Τύπος I, II και III. Αντίστοιχα, οι κάρτες PC παράγονται σε τρεις διαφορετικούς παράγοντες μορφής και οι τρεις έχουν μέγεθος κοντά στις διαστάσεις μιας πλαστικής τραπεζικής κάρτας και διαφέρουν μόνο στο πάχος - η πιο λεπτή είναι η συσκευή Τύπου Ι (πάχος - 3,3 mm) και η πιο «καλά τροφοδοτημένη» είναι η κάρτα PCMCIA Type III (πάχος - 10,5 mm).

Το πρότυπο PC-card διασφαλίζει την πλήρη φυσική και ηλεκτρική συμβατότητα των καρτών Τύπου I, II και III από πάνω προς τα κάτω. Δηλαδή, μπορείτε να εισάγετε κάρτες Type II και Type I στην υποδοχή Type III, αλλά το αντίθετο δεν θα λειτουργήσει - οι διαστάσεις δεν το επιτρέπουν. Μια μεγάλη ευκολία των συσκευών PCMCIA είναι ότι, λόγω της "αρχαιότητας" αυτού του τύπου μονάδας δίσκου, τα προγράμματα οδήγησης για εργασία με PC-Card εγκαθίστανται από προεπιλογή κατά την εγκατάσταση MS Windows. Χάρη στον ελεγκτή ATA, η συσκευή λειτουργεί σε λειτουργία εξομοίωσης ενός κανονικού σκληρού δίσκου και το λειτουργικό σύστημα «βλέπει» την τυπική κάρτα μνήμης flash PC-Card ως κανονική αφαιρούμενη μονάδα δίσκου. Είναι αλήθεια ότι για να εργαστείτε με μια εξωτερική μονάδα PCMCIA, θα πρέπει να εγκαταστήσετε έναν ειδικό "αναγνώστη καρτών" σε ένα επιτραπέζιο σύστημα. Αυτή η συσκευή ανάγνωσης καρτών συνδέεται σε παλαιότερα μηχανήματα μέσω μιας υποδοχής PCI, η οποία δεν είναι πολύ βολική. Σε πιο σύγχρονα συστήματα, ο προσαρμογέας ανάγνωσης καρτών συνδέεται σε υποδοχή USB - και αυτό είναι πολύ πιο βολικό. Αλλά πολλοί φορητοί υπολογιστές είναι εξοπλισμένοι με υποδοχή PCMCIA από προεπιλογή.

Και όμως, παρά το γεγονός ότι η PC-Card είναι μια αξιόπιστη και καλά αποδεδειγμένη τεχνολογία, η δημοτικότητα των μονάδων δίσκου σε αυτή τη μορφή μειώνεται. Ο λόγος είναι οι σημαντικές (με τα σύγχρονα πρότυπα, φυσικά) διαστάσεις του

PC-Card. Επί του παρόντος, οι μονάδες PCMCIA χρησιμοποιούνται σε φορητούς υπολογιστές και ορισμένα επαγγελματικά μοντέλα ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών (όπως η Nikon D3). Με έναν ειδικό προσαρμογέα, οι κάρτες PC μπορούν επίσης να λειτουργήσουν με υπολογιστές των οικογενειών Pocket PC και φορητών υπολογιστών, αλλά αυτό είναι ήδη χθες, καθώς σε αυτές τις συσκευές μπορούν να συνδεθούν μονάδες flash πιο σύγχρονων προδιαγραφών χωρίς προσαρμογείς, που μερικές φορές αναφέρονται ως jackets. Οι κάρτες Flash του προτύπου Compact Flash παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά στο κοινό το 1994 από τη SanDisk και το 1995 ξεκίνησε τις δραστηριότητές της η Compact Flash Association (CFA), η οποία άρχισε να προωθεί το νέο πρότυπο. Οι ιδρυτές της ένωσης ήταν πυλώνες της βιομηχανίας ηλεκτρονικών όπως η Hewlett Packard, η Hitachi, η IBM, η Motorola, η Canon, η Eastman Kodak Company, η SanDisk, η Seiko Epson και μια σειρά από άλλες εταιρείες. Τώρα ο αριθμός των μελών CFA πλησιάζει τα διακόσια και οι κάρτες Compact Flash είναι προφανώς ο πιο συνηθισμένος και φθηνός τύπος αφαιρούμενης μνήμης flash. Σήμερα, κάρτες αυτού του προτύπου χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό φωτογραφιών και βίντεο από τις Canon, Nikon, Minolta, Olympus, Pentax, Ricoh, Kodak, Agfa, Jenoptic, Casio και πολλά άλλα προϊόντα λιγότερο γνωστών κατασκευαστών.

Το κύριο καθήκον που τέθηκε κατά την ανάπτυξη του προτύπου: διατηρώντας τα πλεονεκτήματα των καρτών με διασύνδεση ATA (PC-Card), μειώνουν σημαντικά το μέγεθός τους. Και αυτό το έργο επιλύθηκε με επιτυχία. Μπορούμε να πούμε ότι με τις συσκευές Compact Flash ξεκίνησε η εποχή των φορητών ψηφιακών συσκευών, πολλές από τις οποίες μέχρι σήμερα έχουν υποδοχές για τη σύνδεση καρτών Compact Flash. Το πρότυπο περιλαμβάνει 2 τυπικά μεγέθη - Τύπου I και II. Οι διαφορές, όπως και στην περίπτωση των συσκευών PCMCIA, είναι στο πάχος των καρτών. Ο παράγοντας μορφής CF Type I παράγει κάρτες μνήμης flash και ο παράγοντας μορφής CF Type II παράγει μια ποικιλία περιφερειακών για ψηφιακή τεχνολογία(μόντεμ, μικροσκοπικοί σκληροί δίσκοι, δέκτες δορυφορικού συστήματος εντοπισμού θέσης GPS και ούτω καθεξής).

Οι κάρτες CompactFlash διαθέτουν ενσωματωμένο ελεγκτή που αναλαμβάνει τις λειτουργίες ελέγχου της συσκευής flash, που δεν απαιτεί την τοποθέτηση πρόσθετων τσιπ στην ίδια τη φορητή ψηφιακή συσκευή και απλοποιεί τη σχεδίαση της υποδοχής. Χάρη σε αυτή τη λύση, η προσθήκη μιας υποδοχής CF δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στο κόστος του gadget. Παρεμπιπτόντως, υπάρχουν επίσης ειδικοί προσαρμογείς Compact Flash - PC-Card που σας επιτρέπουν να χρησιμοποιείτε κάρτες Compact Flash σε συσκευές εξοπλισμένες με υποδοχές PCMCIA.

Όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, σύμφωνα με το πρότυπο, υπάρχουν κάρτες Compact Flash σχεδιασμένες για τάσεις τροφοδοσίας 5 V και 3,3 V. Ταυτόχρονα, η υποδοχή CF μπορεί να υποστηρίζει σωστά συσκευές και των δύο τύπων, ωστόσο, οι κάρτες 5 V είναι είναι ξεπερασμένα και χάνουν τα αντίστοιχα χαμηλής τάσης στην εξοικονόμηση ενέργειας, η οποία είναι σημαντική για ψηφιακές συσκευές μικρού μεγέθους.

Οι συσκευές που προωθούνται με την επωνυμία Compact Flash IBM Microdrive (πρότυπο Compact Flash II) αξίζουν ιδιαίτερης αναφοράς. Σε αντίθεση με τους ομολόγους του που κατασκευάζονται με βάση τσιπ flash, το προϊόν της IBM είναι ένας πραγματικός δίσκος μικροσκληρού δίσκου που στεγάζεται σε μια τυπική θήκη συσκευής Compact Flash II. Το αναμφισβήτητο πλεονέκτημα είναι η μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης και το απόλυτο μείον είναι ότι, όπως ένας κανονικός σκληρός δίσκος, μια τέτοια "μνήμη" φοβάται το κούνημα και το σοκ. Το Memory Stick είναι μια μορφή κάρτας μνήμης flash που αναπτύχθηκε το 1998 από τη Sony, η οποία κατέχει όλα τα δικαιώματα αυτού του προτύπου. Αντίστοιχα, οι κάρτες μνήμης Memory Stick χρησιμοποιούνται κυρίως σε υπολογιστές τσέπης, συσκευές αναπαραγωγής MP3, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες που παράγονται από τη συγκεκριμένη ιαπωνική εταιρεία. Κατά την προώθηση των προϊόντων της, η Sony σημειώνει πάντα τις μικρές διαστάσεις του πνευματικού τέκνου της και την παρουσία ενός ειδικού διακόπτη που αποτρέπει την τυχαία διαγραφή των πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στην κάρτα. Τα Standard Memory Sticks είναι σειριακές κάρτες 10 ακίδων που έχουν σχήμα τσίχλας. Η Sony προωθεί 3 τύπους καρτών: Memory Stick, Memory Stick Magic Gate (MG) και Memory Stick Duo.

Το Memory Stick Magic Gate (MG) είναι κάρτες με ενσωματωμένη τεχνολογία προστασίας πνευματικών δικαιωμάτων MagicGate. Είναι αλήθεια ότι το πόσο από αυτό χρειάζονται οι χρήστες, οι οποίοι, κατά κανόνα, αγοράζουν ψηφιακές συσκευές για να ικανοποιήσουν τις δικές τους ανάγκες, δεν είναι απολύτως σαφές. Εξωτερικά, τα φύλλα διαφέρουν ως προς το χρώμα: τα κανονικά φύλλα είναι μπλε και το Magic Gate είναι λευκό.

Όσον αφορά τις κάρτες με το πρόθεμα Duo, είναι μικρότερες σε μέγεθος (1/3 της τυπικό μήκος) και βάρος, και μπορεί επίσης να έχει μια τροποποίηση MG. Ωστόσο, για να χρησιμοποιήσετε κάρτες Duo σε συσκευές Memory Stick, απαιτείται ειδικός προσαρμογέας. Πρέπει να δώσετε προσοχή σε αυτό όταν αγοράζετε μια κάρτα μνήμης, για παράδειγμα, για ψηφιακή βιντεοκάμερα ή φωτογραφική μηχανή Sony. Κατά τα άλλα, οι κάρτες Memory Stick δεν έχουν κανένα σοβαρό πλεονέκτημα σε σχέση με άλλα πρότυπα, τονίζοντας την πρωτοτυπία της Sony, η οποία δεν χρησιμοποίησε έτοιμες λύσεις και δημιούργησε το δικό της πρότυπο.

Το πρότυπο SmartMedia είναι μια εμπορική ονομασία για συσκευές που ονομάζονται ίδια με το SSFDC - Στερεάς κατάστασηςΚάρτα δισκέτας. Δηλαδή, μιλώντας στα ρωσικά, το SSFDC είναι μια "δισκέτα στερεάς κατάστασης". Οι κάρτες αυτού του προτύπου έχουν διαστάσεις 37x45x0,76 mm και βάρος 2 g. Ταυτόχρονα, η μέγιστη θεωρητική χωρητικότητα μνήμης μιας κάρτας SmartMedia, που καθορίζεται από τις τυπικές προδιαγραφές, είναι 8 Gb.

Το πρότυπο αναπτύχθηκε το 1995 από την Toshiba και η προώθησή του πραγματοποιείται από το SSFDC Forum, του οποίου οι τάξεις περιλαμβάνουν πολλές γνωστές εταιρείες: εκτός από την ίδια την Toshiba, υπάρχουν επίσης οι Fuji, Matsushita, Phison Electronics Corp και άλλες. Σε αντίθεση με το Compact Flash, οι κάρτες SmartMedia (SM) δεν διαθέτουν ενσωματωμένο ελεγκτή, ο οποίος, σύμφωνα με τους δημιουργούς, θα πρέπει να μειώσει το κόστος τους (είναι λογικό να υποθέσουμε ότι το κόστος των συσκευών που μπορούν να λειτουργούν με κάρτες SmartMedia αυξάνεται ανάλογα με Αυτό). Παρεμπιπτόντως, λόγω της έλλειψης ελεγκτή στην ίδια την κάρτα, είναι αδύνατο να χρησιμοποιήσετε παθητικούς προσαρμογείς για να εργαστείτε με το SmartMedia και οι αναγνώστες καρτών θα κοστίζουν στον αγοραστή μεταξύ 30 και 50 $.

Οι τάσεις λειτουργίας για το SmartMedia είναι ίδιες με αυτές του Compact Flash, δηλαδή 5 V και 3,3 V. Ωστόσο, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στην ακόλουθη δυνατότητα: σε αντίθεση με το Compact Flash, ο εξοπλισμός που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με SmartMedia δεν μπορεί πάντα να λειτουργεί με κάρτες και των δύο τύπους. Επομένως, για να γίνει πιο ξεκάθαρη η διαφορά μεταξύ των καρτών, οι μονάδες SmartMedia που λειτουργούν με τάση 5 V έχουν αποκομμένη την επάνω αριστερή γωνία, ενώ οι «συνάδελφοί» τους που λειτουργούν με τάση τροφοδοσίας 3,3 V δεν έχουν την επάνω δεξιά γωνία . Είναι αλήθεια ότι δεν παράγονται πλέον «ενεργειακά τρώγοντες» 5 V. Μέχρι πρόσφατα, η μέγιστη χωρητικότητα των καρτών ήταν 128 MB, αλλά σήμερα υπάρχουν ήδη συσκευές χωρητικότητας 256 MB προς πώληση (ιδίως προϊόντα από τη SanDisk και τη Viking).

Όσον αφορά την πρακτική εφαρμογής, συνήθως χρησιμοποιούνται κάρτες SmartMedia ψηφιακές κάμερεςκαι MP3 players, που σπάνια βρίσκονται σε άλλα ψηφιακά gadget. Πρέπει να θυμόμαστε ότι οι νέες μονάδες υψηλής χωρητικότητας δεν μπορούν πάντα να εγκατασταθούν σε παλαιότερα μοντέλα ψηφιακών συσκευών. Ο λόγος είναι ότι ο ελεγκτής που ελέγχει τη λειτουργία της κάρτας βρίσκεται «επάνω» στην ίδια τη συσκευή και όχι στο σώμα της κάρτας, αντίστοιχα, αφού κατά τη στιγμή της κυκλοφορίας, για παράδειγμα, η κάμερα δεν υπήρχαν κάρτες SM με χωρητικότητας 128 MB, είναι αδύνατο να εργαστείτε με τέτοιους «γίγαντες» που δεν μπορεί ο ελεγκτής. Αυτό είναι ένα σοβαρό μειονέκτημα των συσκευών SmartMedia. Τώρα σχετικά με το πρότυπο MultiMediaСard (MMC). Αυτές οι κάρτες χρησιμοποιούνται ευρέως ως εξωτερικές συσκευέςμνήμη ειδικά για φορητούς υπολογιστές και smartphone. Ωστόσο, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, συσκευές αναπαραγωγής MP3, συσκευές παιχνιδιών, φορητοί υπολογιστές και άλλες ψηφιακές συσκευές είναι επίσης πιθανοί ενεργοί καταναλωτές αυτού του προϊόντος. Προωθεί το πρότυπο MMC Association, το οποίο περιλαμβάνει Hewlett Packard, Renesas Technology, Infineon Technologies Flash, Lexar Media, Micron Technology, Nokia Mobile Phone, Power Digital Card, Samsung Electronics, Sanyo Electric και άλλους κατασκευαστές ψηφιακού εξοπλισμού. Επιπλέον, πολλοί από αυτούς είναι επίσης μέλη του Compact Flash Association... Το ίδιο το πρότυπο παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στο κοινό τον Νοέμβριο του 1997 και ήταν το αποτέλεσμα κοινών προσπαθειών της SanDisk Corporation και της Siemens AG/Infineon Technologies AG.

Η κάρτα MMC έχει περίπου το μισό πλάτος μιας μονάδας CompactFlash και οι διαστάσεις είναι κοντά σε ένα μεγάλο γραμματόσημο (24x32x1,4 mm) με επτά επιθέματα επαφής στην κάτω πλευρά της θήκης. Ταυτόχρονα, σε αντίθεση με το CompactFlash, οι τυπικές κάρτες MMC είναι εξοπλισμένες με προστασία από τυχαία διαγραφή των πληροφοριών που έχουν εγγραφεί σε αυτές: υπάρχει ένας μηχανικός διακόπτης κλειδώματος εγγραφής στη θήκη (όπως δισκέτες 3,5 ιντσών). Η δομή της κάρτας MMC, όπως και το CompactFlash, περιλαμβάνει έναν ελεγκτή που ελέγχει τη λειτουργία της κάρτας, ο οποίος απλοποιεί τη λειτουργία της και διασφαλίζει τη συμβατότητά της με πολλές συσκευές.

Οι κάρτες MMC ζυγίζουν μόνο 1,5 g, επομένως χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα εύκολα από τους κατασκευαστές υπολογιστών τσέπης και κινητών τηλεφώνων. Ένα άλλο πλεονέκτημα των καρτών MMC έναντι των «συμμαθητών» είναι η μειωμένη κατανάλωση ενέργειας, η οποία επιτυγχάνεται με τη μείωση της τάσης τροφοδοσίας στα 3,3 ή 2,7 V. Και οι κάρτες MMC μπορούν επίσης να καυχηθούν για όγκο - συσκευές με χωρητικότητα 1 Gb παράγονται τώρα μαζικά .

Μια τροποποίηση της μορφής MultiMediaCard είναι οι Secure Digital Cards ή SD-Cards. Η πρωτοβουλία για τη δημιουργία «ασφαλών» καρτών προήλθε από την Matsushita Electronic ( εμπορικό σήμα Panasonic), SanDisk και Toshiba. Οι νέες κάρτες σχεδιάστηκαν για να λύσουν δύο προβλήματα: να λάβουν υπόψη τις τάσεις της εποχής που σχετίζονται με την προστασία των πληροφοριών πνευματικών δικαιωμάτων - αυτό είναι το πρώτο πράγμα. Και δεύτερον, αυξήστε την ποσότητα της διαθέσιμης μνήμης στους χρήστες.

Οι κάρτες SD είναι ελαφρώς παχύτερες από τις κάρτες MMC (κατά 0,7 mm) και διαφέρουν σε δύο επιπλέον επαφές (9 επαφές για SD έναντι 7 για MMC). Λόγω της τροποποίησης του προτύπου, η μέγιστη θεωρητική χωρητικότητα των καρτών αυξήθηκε στα 2 Gb, ενώ αυξήθηκε και η ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων. Ταυτόχρονα, οι «κλασικές» κάρτες MMC είναι πλήρως συμβατές με συσκευές που μπορούν να λειτουργήσουν με κάρτες SD, αλλά δεν παρατηρείται πάντα συμβατότητα προς τα πίσω, κάτι που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την αγορά καρτών SD newfangled. Παρεμπιπτόντως, οι τυπικές κάρτες MMC και SD δεν παράγονται μόνο Εξωτερικές μονάδες, αλλά και διάφορα είδη gadget, όπως δέκτες GPS ή δέκτες FM, που συνδέονται με φορητούς υπολογιστές μέσω υποδοχής SD. Λοιπόν, η δυνατότητα προστασίας πνευματικών δικαιωμάτων επέτρεψε στους πωλητές να κυκλοφορούν βιβλία και τραγούδια σε μέσα SD.

Και τέλος, ένα από τα πιο πρόσφατα πρότυπα συσκευών flash που εφαρμόστηκαν ήταν η κάρτα xD-Picture, για την οποία ο κόσμος έμαθε στις 30 Ιουλίου 2002, όταν η Olympus και η FujiFilm ανακοίνωσαν την κυκλοφορία μικρών καρτών μνήμης flash νέας μορφής. Το πρόθεμα xD σημαίνει ακραία ψηφιακή και, σύμφωνα με τις εταιρείες ανάπτυξης, θα πρέπει να δίνει έμφαση στη χρήση αυτού του μέσου για την αποθήκευση δεδομένων ήχου και βίντεο. Η Olympus και η FujiFilm πιστεύουν ότι η νέα μορφή πολυμέσων θα πρέπει να αντικαταστήσει τις ξεπερασμένες κάρτες SmartMedia.

Παράλληλα, ένας από τους λόγους για τη δημιουργία του νέου προϊόντος ήταν η τάση για μείωση του μεγέθους των ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών. Οι διαστάσεις της κάρτας xD-Picture είναι πράγματι πολύ μικρές (20x25x1,7 mm) και η θεωρητικά εφικτή χωρητικότητα αποθήκευσης είναι 8 Gb. Είναι αλήθεια ότι η πρώτη σειρά xD-Picture περιελάμβανε κάρτες με χωρητικότητα 16, 32, 64 και 128 MB. Μέχρι το τέλος του 2002, εμφανίστηκε μια έκδοση 256 MB του xD-Picture και αργότερα μια έκδοση 512 MB.

Σύμφωνα με τις τυπικές προδιαγραφές, η μέγιστη ταχύτητα ανάγνωσης δεδομένων από κάρτες xD-Picture είναι 5 Mb/s, η ταχύτητα εγγραφής είναι 3 Mb/s. Τάση τροφοδοσίας - 3,3 V; Η κατανάλωση ρεύματος κατά τη λειτουργία είναι 25 mW. Όπως το SmartMedia, οι κάρτες xD-Picture δεν περιλαμβάνουν ελεγκτή.

Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό είναι ότι όλες οι νέες κάμερες Fuji και Olympus που είναι συμβατές με κάρτες xD-Picture σας επιτρέπουν επίσης να εγκαταστήσετε μονάδες SmartMedia. Για το σκοπό αυτό, το πρωτότυπο τεχνική λύση: στην υποδοχή μνήμης της συσκευής, βρίσκονται οι ομάδες επαφών διαφορετικές πλευρές, που διασφαλίζει τη συμβατότητα του εξοπλισμού με δύο διαφορετικά πρότυπα κάρτας flash.

Παρεμπιπτόντως, για τις κάρτες xD-Picture υπάρχει ένας ειδικός προσαρμογέας κατασκευασμένος με τη μορφή κάρτας CompactFlash, ο οποίος, μετά την εγκατάσταση του xD-Picture σε αυτό, διασφαλίζει τη συμβατότητα του νέου προϊόντος με όλες τις συσκευές που υποστηρίζουν CompactFlash.

Αντί για συμπέρασμα

Για να συνοψίσουμε όλα τα παραπάνω, πρέπει να αναγνωρίσουμε ένα αδιαμφισβήτητο γεγονός: η μνήμη flash είναι ένα βολικό και εξαιρετικά χρήσιμο πράγμα. Συνδυάζοντας τα χαρακτηριστικά που είναι εγγενή τόσο στη μόνιμη όσο και στη μνήμη RAM, οι «μονάδες flash» μπορούν να καλύψουν την έλλειψη «εγκεφάλου» σε ψηφιακές συσκευές μικρού μεγέθους, παρέχοντας στους κατόχους τους σχεδόν απεριόριστες δυνατότητες αποθήκευσης των απαραίτητων δεδομένων, ο όγκος των οποίων είναι περιορισμένος. μόνο από τον αριθμό των διαθέσιμων μονάδων flash. Ένα πράγμα είναι κακό - υπάρχουν κάποιες ελλείψεις και εδώ. Πρώτον, υπάρχουν πολλές μορφές συσκευών flash, οι οποίες είναι ακριβές για τον ιδιοκτήτη διαφόρων gadget και, δεύτερον, ο περιορισμός στον αριθμό των κύκλων επανεγγραφής είναι μια πολύ πραγματική ιδιότητα. Ωστόσο, όπως γνωρίζετε, τα μειονεκτήματα υπάρχουν μόνο για να τονιστούν τα πλεονεκτήματα και οι συσκευές flash έχουν πολλά από αυτά.

• Εμπρός >

Vadim Bolotnov, διευθυντής του CROC Solutions Center που βασίζεται στην τεχνολογία EMC.

Σήμερα, το ζήτημα της επιτάχυνσης των υπηρεσιών πληροφορικής με συνεχώς αυξανόμενο όγκο δεδομένων γίνεται όλο και πιο πιεστικό. Για πολλές εφαρμογές, η λύση είναι να μετακινήσετε τον χώρο αποθήκευσης στο flash. Η κύρια πρόκληση είναι να προσδιοριστεί για ποιες εφαρμογές data center είναι πραγματικά κρίσιμοι οι χαμηλοί χρόνοι απόκρισης. Μετά τη μετακίνησή τους σε μονάδες flash, οι εφαρμογές που παραμένουν σε «παραδοσιακούς» δίσκους θα λάβουν επίσης ενίσχυση απόδοσης.

Σκληρός δίσκος έναντι μνήμης flash

Ένας σύγχρονος διακομιστής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή χωρίς σχεδόν καθόλου κινούμενα μέρη. μηχανικά μέρη. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι ο σκληρός δίσκος (HDD) και οι ανεμιστήρες ψύξης. Το τεχνολογικό όριο για τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ ηλεκτρονικών συσκευών είναι η ταχύτητα του φωτός, αλλά για έναν σκληρό δίσκο, το όριο ταχύτητας περιορίζεται από τη μέγιστη μηχανική ταχύτητα του άξονα. Επομένως, επεξεργάζεται τις πληροφορίες εκατοντάδες και χιλιάδες φορές πιο αργά από τους επεξεργαστές και τη μνήμη. Ενώ η ταχύτητα των επεξεργαστών αυξήθηκε δέκα φορές, οι σκληροί δίσκοι εξελίχθηκαν πολύ πιο αργά. Τώρα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με το τέλος του 20ού αιώνα. Εξαιτίας αυτού, πολλές εφαρμογές για τις οποίες έχουν κατασκευαστεί κέντρα δεδομένων εκτελούνται πιο αργά από ό,τι θα μπορούσαν. Ως αποτέλεσμα, οι ακριβοί, πολύ φορτωμένοι διακομιστές παραμένουν σε αδράνεια ενώ οι πληροφορίες διαβάζονται και εγγράφονται στον σκληρό δίσκο.

Ρύζι. 1. Σχετική αύξηση στην ταχύτητα των επεξεργαστών και των μηχανικών σκληρών δίσκων

Συνάφεια μνήμης Flash

Ο όγκος των πληροφοριών και η ταχύτητα επεξεργασίας τους αυξάνονται και οι απαιτήσεις μας από αυτή την άποψη αυξάνονται επίσης. Η ζωή στον σύγχρονο κόσμο γίνεται όλο και πιο γρήγορη, κυρίως χάρη στην τεχνολογία. Δεν έχουμε καμία επιθυμία να χάνουμε χρόνο περιμένοντας, χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικές υπηρεσίες μέσω Διαδικτύου, ΑΤΜ ή στεκόμαστε στην ουρά στο ταμείο του σούπερ μάρκετ. Η αργή ταχύτητα του συστήματος, που μας εκνευρίζει τόσο πολύ, μπορεί να είναι συνέπεια της αργής λειτουργίας υποσύστημα δίσκουστον κεντρικό διακομιστή.

Η μνήμη flash μπορεί να λύσει το πρόβλημα I/O· έχει πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα απόκρισης. Σε εργαστηριακές συνθήκες βέλτιστη σκληρήΟ δίσκος επεξεργάζεται ένα αίτημα κατά μέσο όρο 6-7 χιλιοστά του δευτερολέπτου και η μνήμη flash - 0,1 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ταυτόχρονα, μπορεί να επεξεργαστεί δεκάδες και εκατοντάδες φορές περισσότερες συναλλαγές σε σύγκριση με έναν σκληρό δίσκο, ο οποίος έχει όριο 150-200 λειτουργιών ανά δευτερόλεπτο.

Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι ο σκληρός δίσκος είναι «νεκρός» και πρέπει να εγκαταλειφθεί. Εδώ και πολλά χρόνια προβλέπουν τον θάνατο της μαγνητικής ταινίας στα συστήματα Κρατήστε αντίγραφο. Η μνήμη flash εξακολουθεί να είναι πιο ακριβή από έναν κανονικό σκληρό δίσκο. Χρησιμοποιείται καλύτερα για περιορισμένος κύκλοςεργασίες, επειδή δεν χρειάζονται όλες οι εφαρμογές υψηλή ταχύτητα απόκρισης. Το κόστος της μνήμης flash μπορεί επίσης να ποικίλλει. Υπάρχουν τόσο ακριβή και αξιόπιστη μνήμη flash SLC (Single-level cell) και οικονομικό MLC (Multi-level cell), αλλά με μικρότερη διάρκεια ζωής. Ένα bit πληροφοριών γράφεται σε ένα κελί SLC και δύο bit σε ένα κελί MLC. Οι βιομηχανικές λύσεις χρησιμοποιούν συχνά μνήμη flash SLC, ενώ τα καταναλωτικά προϊόντα συχνά χρησιμοποιούν λιγότερο ακριβό MLC. Αλλά τώρα η τάση αλλάζει και η μνήμη MLC αρχίζει να χρησιμοποιείται σε εταιρικά συστήματα αποθήκευσης.

Όταν αποφασίζετε να εφαρμόσετε μια μονάδα flash σε ένα κέντρο δεδομένων, πρέπει να καταλάβετε εάν η εταιρεία έχει καθήκοντα πληροφορικής, η άμεση υλοποίηση των οποίων θα σας επιτρέψει να κερδίσετε χρήματα περισσότερα λεφτά. Για παράδειγμα, υπάρχει μια αναφορά που θα θέλατε να εκτελείτε καθημερινά, αλλά μετράει ως ημέρα και επομένως εκτελείται εβδομαδιαία. Ως αποτέλεσμα, η πρόβλεψη τιμών σε δίκτυο συναλλαγώνγίνεται λανθασμένα ή παρέχονται στους συνεργάτες πληροφορίες που δεν είναι πλήρως ενημερωμένες ή οι καταθέτες φεύγουν σε άλλη τράπεζα, δυσαρεστημένοι με την αργή λειτουργία των ΑΤΜ. Εάν υπάρχουν τέτοιες εργασίες, η εφαρμογή τους μπορεί σχεδόν πάντα να επιταχυνθεί χρησιμοποιώντας μνήμη flash. Συχνά θεωρείται ότι το πρόβλημα είναι μια εσφαλμένα γραμμένη εφαρμογή, αλλά μπορείτε πραγματικά να επιταχύνετε την εργασία χρησιμοποιώντας το υποσύστημα δίσκου. Η αποτελεσματικότητα μπορεί να βελτιωθεί σοβαρά μόνο μέσω της τεχνολογίας, χωρίς να ξαναγραφεί ο κώδικας. Η αξία της μνήμης flash δεν είναι σε όγκο, αλλά σε ταχύτητα και πρέπει να χρησιμοποιείται για κατάλληλες εφαρμογές, υπολογίζοντας το κόστος όχι σε ρούβλια ανά gigabyte, αλλά σε ρούβλια ανά συναλλαγή (IOPS).

Σε ποιες περιπτώσεις βοηθάει η μνήμη flash; Οι μεγάλες βάσεις δεδομένων, οι οποίες πλέον βρίσκονται πιο συχνά σε συστοιχίες δίσκων προηγμένης τεχνολογίας, μπορούν να μετακινηθούν σε μονάδες δίσκου. Για παράδειγμα, όταν οι χρήστες του SAP παραπονιούνται για μια αργή εφαρμογή, η μετακίνηση του αποθηκευτικού χώρου στη μνήμη flash πιθανότατα θα λύσει το πρόβλημα. Ένα σύστημα αποθήκευσης με μνήμη flash μπορεί να αντικαταστήσει ένα ή και πολλά rack σε ένα κέντρο δεδομένων.
Η μνήμη flash θα πρέπει επίσης να εισάγεται όταν η εταιρεία εκτελεί ένα μεγάλο έργο για εικονικοποίηση σταθμών εργασίας. Η ίδια η εικονικοποίηση σταθμού εργασίας είναι μια ενδιαφέρουσα και πολλά υποσχόμενη τεχνολογία· έχει πολλά πλεονεκτήματα - από την απλοποίηση της υποστήριξης χρηστών έως την απλοποίηση της προστασίας δεδομένων. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι η εικονικοποίηση των σταθμών εργασίας συνεπάγεται μεγάλο φορτίο στο σύστημα αποθήκευσης. Μερικές φορές η προσθήκη μονάδων flash σε ένα παραδοσιακό σύστημα αποθήκευσης δεν βοηθά καν εδώ, καθώς οι ελεγκτές μπορεί να μην είναι σε θέση να αντεπεξέλθουν. Τα συστήματα αποθήκευσης που είναι κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου σε μνήμη flash και βελτιστοποιημένα για αυτήν αντιμετωπίζουν τέτοιες εργασίες πολύ καλύτερα.

Φανταστείτε: το έργο εκατοντάδων και χιλιάδων χρηστών που προηγουμένως αλληλεπιδρούσαν μόνο με τους χρήστες τους σκληροι ΔΙΣΚΟΙ, «πέφτει στους ώμους» ενός συστήματος αποθήκευσης. Στην πρακτική μου, έχω ήδη αντιμετωπίσει μια κατάσταση όπου η καταμέτρηση εικονικές μηχανέςπήγε σε εκατοντάδες, το υπάρχον σύστημα αποθήκευσης δεν μπορούσε πλέον να αντεπεξέλθει. Μία από τις δημοφιλείς τεχνολογίες που σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε χώρο αποθήκευσης κατά την εικονικοποίηση σταθμών εργασίας είναι η χρήση μιας "χρυσής εικόνας". Όταν χρειάζεστε 1000 υπολογιστές με Windows 7, δεν χρειάζεται να εγκαταστήσετε 1000 διανομές και να καταλαμβάνετε πολλά terabyte με αρχεία λειτουργικού συστήματος.

Το σύστημα εικονικοποίησης θα δημιουργήσει μια, τη λεγόμενη «χρυσή» εικόνα του λειτουργικού συστήματος. Σε αυτήν την περίπτωση, όλοι οι χρήστες θα διαβάζουν από αυτό και οι εικονικές τους μηχανές θα αποθηκεύουν μόνο αρχεία που είναι διαφορετικά από αυτά που είναι αποθηκευμένα στη "χρυσή εικόνα". Είναι σαφές ότι για μικρό όγκο χώρος στο δισκουπάρχει ένας τεράστιος αριθμός λειτουργιών ανάγνωσης. Και αν η "χρυσή εικόνα" αλλάξει με κάποιο τρόπο σοβαρά, τότε αυτό προκαλεί ενημέρωση χιλιάδων σταθμών εργασίας και δημιουργεί πολύ μεγάλο φορτίο στο σύστημα αποθήκευσης. Όντας δεκάδες φορές ταχύτερη, η μνήμη flash αντιμετωπίζει πολύ καλύτερα αυτήν την εργασία.

Ρύζι. 2. Σύγκριση υλοποίησης VDI σε παραδοσιακά και flash συστήματα αποθήκευσης, χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα τη Μνήμη Βιολιού.

Φυσικά, οι μεγάλες εταιρείες χρειάζεται συχνότερα να αλλάζουν σε μνήμη flash, αλλά αυτή η μετάβαση μπορεί να είναι χρήσιμη και για μεσαίου μεγέθους εταιρείες. Για παράδειγμα, για να ολοκληρώσετε αποτελεσματικά μια εργασία, μπορεί να είναι αρκετό να αγοράσετε 3-4 μονάδες flash αντί για 20-40 σκληρούς δίσκους για μια σημαντική εφαρμογή.

Ενσωμάτωση μνήμης Flash σε υπάρχουσα υποδομή αποθήκευσης

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για την εφαρμογή της μνήμης flash σε μια υπάρχουσα υποδομή αποθήκευσης. Η πρώτη και πιο οικονομική επιλογή είναι να εγκαταστήσετε τη μνήμη flash απευθείας στον διακομιστή χρησιμοποιώντας μια μονάδα flash SSD ή μια κάρτα PCI Express που περιέχει τσιπ μνήμης flash. Αυτός είναι ένας φθηνός τρόπος επιτάχυνσης του διακομιστή, αλλά έχει ορισμένα μειονεκτήματα, λόγω των οποίων οι περισσότερες εταιρείες αρνήθηκαν να αποθηκεύσουν δεδομένα σε εσωτερικές μονάδες δίσκου και πήγαν προς την κατεύθυνση των συστημάτων αποθήκευσης. Συγκεκριμένα, αυτά είναι η μειωμένη ανοχή σφαλμάτων, η δυσκολία στη συντήρηση, η ανεπαρκής χωρητικότητα και η αδυναμία χρήσης μνήμης flash για πολλούς διακομιστές ταυτόχρονα. Η χωρητικότητα της μνήμης flash σε έναν διακομιστή περιορίζεται από τον αριθμό των υποδοχών PCI-e και την απόδοση του ελεγκτή RAID, επομένως είναι απίθανο να μπορέσετε να λάβετε περισσότερα από 2 TB.

Οι επόμενες δύο επιλογές για την υλοποίηση της μνήμης flash σχετίζονται με την πιο κοινή μέθοδο αποθήκευσης δεδομένων - την κεντρική. Το πλεονέκτημα είναι η ανοχή σφαλμάτων και το γεγονός ότι μπορείτε να μοιράσετε τους πόρους αυτής της ακριβής μνήμης flash σε πολλές εργασίες. Σπάνια στην πρακτική μου έχω αντιμετωπίσει μια κατάσταση όπου οι διακομιστές μπορούν να φορτώσουν πολύ ένα τέτοιο σύστημα αποθήκευσης, ακόμα κι αν ο πελάτης είναι μεγάλος.
Ένας από τους τρόπους συνδέεται με προμηθευτές παραδοσιακών συστημάτων αποθήκευσης - IBM, HP, EMC, HDS, οι οποίοι κατασκευάζουν συστήματα αποθήκευσης σε συμβατικούς σκληρούς δίσκους εδώ και πολλά χρόνια. Δεδομένου ότι υποστηρίζουν SSD εδώ και αρκετά χρόνια, είναι ένας αρκετά απλός τρόπος χρήσης μνήμης flash για όσους έχουν ήδη ένα τέτοιο σύστημα - μπορείτε να αγοράσετε πολλούς σκληρούς δίσκους από τη μνήμη flash και να τους τοποθετήσετε στα ράφια αποθήκευσης. Το πλεονέκτημα είναι η απλότητα και το γεγονός ότι αγοράζετε μια λύση από έναν αξιόπιστο προμηθευτή.

Το μειονέκτημα είναι ότι αυτά τα συστήματα προέρχονται από το παρελθόν· έχουν ανεπαρκώς ισχυρούς ελεγκτές, οι οποίοι περιέχουν εκατομμύρια γραμμές κώδικα «προσαρμοσμένους» στους μηχανικούς. Αυτοί οι αλγόριθμοι δεν είναι πάντα κατάλληλοι για μνήμη flash. Είναι σαφές ότι είναι δύσκολο για τους προμηθευτές που έχουν εργαστεί με σκληρούς δίσκους για πολλά χρόνια να μεταβούν αμέσως στη μνήμη flash, ειδικά επειδή υπάρχουν πολλές εφαρμογές που ευδοκιμούν στους σκληρούς δίσκους. Επομένως, για να κάνετε βέλτιστη χρήση των SSD, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα σύστημα αποθήκευσης πολλαπλών επιπέδων.

Το ίδιο το σύστημα χωρίζει τα δεδομένα σε αυτά που χρειάζονται γρήγορη πρόσβαση και σε αυτά που δεν το απαιτούν ή γενικά αρχειοθετούνται. Η αρχή είναι απλή, το σύστημα αναλύει αιτήματα και τα δεδομένα που ζητούνται συχνότερα αποστέλλονται στη μνήμη flash και αυτά που ζητούνται λιγότερο συχνά αποστέλλονται σε σκληρούς δίσκους SAS ή SATA. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει τη βέλτιστη χρήση ακόμα ακριβών μονάδων flash, αλλά έχει και τα μειονεκτήματά της.

Ένα από τα κύρια μειονεκτήματα είναι ότι το σύστημα δεν μπορεί να μετακινήσει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο και να προσαρμοστεί σε ένα απρόβλεπτο προφίλ φόρτωσης. Ο αλγόριθμος μπορεί να προβλέψει μόνο βάσει στατιστικών στοιχείων πόσο συχνά θα ζητηθεί το ένα ή το άλλο. Επομένως, υπάρχει πιθανότητα να μην μαντέψετε σωστά, κάτι που θα επιβραδύνει την εφαρμογή. Επιπλέον, η μνήμη flash γίνεται γρήγορα φθηνότερη και ίσως σύντομα τέτοιοι πολύπλοκοι αλγόριθμοι δεν θα είναι τόσο σημαντικοί - για παράδειγμα, θα είναι δυνατή η τοποθέτηση όλων των δεδομένων στη μνήμη flash MLC.

Η επόμενη μέθοδος εισαγωγής μνήμης flash σχετίζεται επίσης με την κεντρική αποθήκευση. Υπάρχουν αρκετοί νέοι πωλητές που ξεκίνησαν την ανάπτυξη από το μηδέν ήδη τον 21ο αιώνα. Τα συστήματά τους δημιουργήθηκαν ειδικά για μνήμη flash. Διαχειρίζονται το χώρο συγκέντρωσης μνήμης flash ως ενιαία μονάδα και ελαχιστοποιούν τα μειονεκτήματα - περιορισμούς στον αριθμό των κύκλων επανεγγραφής, ανεπαρκή ταχύτητα εγγραφής σε σύγκριση με την ανάγνωση κ.λπ. Ενα από τα πολλά επιτυχημένα παραδείγματα— Violin Memory, ένας από τους ηγέτες σε αυτήν την αγορά. Αρκετές γνωστές εταιρείες έχουν επενδύσει στο Βιολί, και ένας από τους πιο σοβαρούς επενδυτές είναι η Toshiba, η οποία εφηύρε τη μνήμη NAND.

Εάν έχετε μια πολύ φορτωμένη εφαρμογή, μπορείτε απλά να τη μεταφέρετε εξ ολοκλήρου σε αυτήν νέο σύστημααποθήκευσης και αν είναι πολύ μεγάλος ή αποδειχθεί πολύ ακριβός, μεταφέρετε τους περισσότερους φορτωμένους τόμους. Τα εξειδικευμένα συστήματα αποθήκευσης κλιμακώνονται έως και δεκάδες και εκατοντάδες terabyte μνήμης flash.

Και η τελευταία προσέγγιση είναι η χρήση όχι μόνο συστημάτων αποθήκευσης με μνήμη flash, αλλά μια προσπάθεια προσθήκης άλλου επιπέδου μνήμης cache μεταξύ διακομιστών και υπαρχόντων συστημάτων αποθήκευσης. Ορισμένοι κατασκευαστές συστημάτων αποθήκευσης (EMC, NetApp) προσφέρουν να το κάνουν αυτό στα συστήματα αποθήκευσης τους. Ορισμένες νέες εταιρείες παράγουν αυτόνομα συστήματα αποθήκευσης προσωρινής αποθήκευσης που είναι κατάλληλα για συστήματα αποθήκευσης από οποιονδήποτε προμηθευτή. Κατά τη γνώμη μου, αυτή η περίπτωση εγκυμονεί σοβαρούς κινδύνους συμβατότητας και αξιοπιστίας. Εάν ξαφνικά παρουσιαστεί η παραμικρή αποτυχία κάπου, μπορεί να χάσετε δεδομένα, άρα και χρήματα και χρόνο.

Ενσωμάτωση flash αποθήκευσης και παραδοσιακών συστημάτων αποθήκευσης

Υπάρχουν πολλές εργασίες που δεν χρειάζονται εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας. Συνήθως, είναι απαραίτητο να εντοπιστούν εκείνες οι εφαρμογές στο κέντρο δεδομένων που απαιτούν αυξημένη ταχύτητα συστήματος δίσκου και να μεταφερθούν σε αποθήκευση flash. Οι εφαρμογές που παραμένουν στην «κανονική» συστοιχία δίσκων θα «αναπνέουν πιο ελεύθερα» και η ταχύτητα λειτουργίας τους θα αυξηθεί επίσης. Επειδή Τα δεδομένα αυξάνονται αδιάκοπα, η ανάληψη του ελεύθερου χώρου στο σύστημα αποθήκευσης δεν θα είναι ποτέ πρόβλημα.

Μύθοι για τη μνήμη flash

Πολλοί μύθοι για τη μνήμη flash σχετίζονται με το γεγονός ότι αναπτύχθηκε γρήγορα, σχεδόν μπροστά στα μάτια μας. Και πολλοί άνθρωποι συνδέουν την έννοια της μνήμης flash με πρώιμες μονάδες flash USB και SSD. Πράγματι, η αξιοπιστία τους άφησε πολλά να είναι επιθυμητή. Ο λόγος είναι ότι η μνήμη flash μπορεί να αντέξει μόνο έναν περιορισμένο αριθμό κύκλων διαγραφής-εγγραφής. SLC - περίπου 100.000; MLC - 10.000. Αυτός ο περιορισμένος αριθμός κύκλων διαγραφής και επακόλουθων κύκλων εγγραφής αναφέρεται από τους αντιπάλους της μνήμης flash ως το κύριο επιχείρημα ότι είναι χειρότερη από τους σκληρούς δίσκους.

Αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι ο σκληρός δίσκος είναι μια μηχανική συσκευή, η οποία μπορεί επίσης να διασπάσει τόσο τα μηχανικά όσο και τα μαγνητικά στοιχεία του. Και το πρόβλημα περιορισμένη ποσότηταΗ επανεγγραφή κύκλων είναι πλήρως επιλύσιμη. Προκειμένου η μνήμη flash να λειτουργεί για πολλά χρόνια ή και δεκαετίες, αρκεί απλώς να τη φορτώσετε ομοιόμορφα. Είναι αδύνατο να υπάρχει μόνο διάβασμα σε έναν τομέα και συνεχείς αλλαγές σε έναν άλλο. Οι ελεγκτές αποθήκευσης μπορούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Ο μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για αυτό ονομάζεται ισοπέδωση φθοράς. Έτσι, για τα αναφερόμενα συστήματα Violin Memory, αυτός ο αλγόριθμος «φθείρει» ομοιόμορφα ολόκληρο τον αποθηκευτικό χώρο. Σε άλλα συστήματα, το Wear Leveling είναι ευθύνη του ελεγκτή κάθε SSD, το οποίο είναι ελαφρώς λιγότερο αποδοτικό.

Ένας άλλος μύθος είναι ότι η μνήμη flash είναι κατάλληλη για ανάγνωση, αλλά δεν είναι κατάλληλη για γραφή. Αυτό οφείλεται στον μηχανισμό επεξεργασίας εγγραφής. Για να γίνει εγγραφή σε ένα κελί μνήμης flash, πρέπει πρώτα να διαγραφεί. Η διαγραφή δεν συμβαίνει με ένα κελί, αλλά με ένα ολόκληρο μπλοκ, στο οποίο συνδυάζονται από 64 έως 128 ή περισσότερα κελιά. Και ενώ η διαδικασία διαγραφής είναι σε εξέλιξη, όλες οι άλλες λειτουργίες σταματούν. Εάν υπάρχει ένας δίσκος στον οποίο γράφεται συνεχώς κάτι, θα είναι απασχολημένος με τη διαδικασία καθαρισμού για την εγγραφή νέων δεδομένων. Και η απόδοσή του θα είναι πράγματι πολύ χαμηλότερη από ό,τι όταν διαβάζεται απλά από το δίσκο. Αλλά η κατάσταση αλλάζει εάν το σύστημα αποθήκευσης είναι αρκετά μεγάλο, ας πούμε αρκετά terabyte. Στη συνέχεια, οι ελεγκτές μπορούν να αναδιανείμουν το φορτίο έτσι ώστε αυτό το αποτέλεσμα του αποκλεισμού του συστήματος πριν από την εγγραφή να μην έχει ισχυρό αντίκτυπο και το σύστημα θα μπορεί να δείξει σχεδόν την ίδια απόδοση για τη γραφή με την ανάγνωση.

Ποιο είναι το αποτέλεσμα;

Η μνήμη flash επιταχύνει τη λειτουργία των διακομιστών, βελτιστοποιεί τον χώρο που καταλαμβάνεται στο κέντρο δεδομένων και εξοικονομεί ενέργεια. Σήμερα, τα συστήματα αποθήκευσης που είναι κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου σε μνήμη flash είναι σοβαροί ανταγωνιστές των συστοιχιών προηγμένης τεχνολογίας, οι οποίες συχνά γεμίζουν με δεκάδες ή εκατοντάδες σκληρούς δίσκους για να δώσουν στην εφαρμογή την απαιτούμενη ταχύτητα· η χωρητικότητα είναι συχνά δευτερεύουσα. Εκτός από το αρχικό κόστος μιας τέτοιας συστοιχίας, καταλαμβάνει πολύ χώρο στο κέντρο δεδομένων και απαιτεί τροφοδοσία και ψύξη. Εάν μια εταιρεία πληρώνει για να νοικιάσει ένα εμπορικό κέντρο δεδομένων, τότε η εξοικονόμηση πληρωμών είναι ένα πολύ σοβαρό επιχείρημα.

Δεδομένου ότι το περισσότερο εταιρικό λογισμικό είναι Oracle, SAP, κ.λπ. - με άδεια ειδικά κατά πυρήνα, μπορείτε επίσης να εξοικονομήσετε άδειες βελτιστοποιώντας τις διαδικασίες και μειώνοντας τον αριθμό των εμπλεκόμενων πυρήνων. Εάν οι επεξεργαστές ξοδεύουν λιγότερο χρόνο στον υπολογιστή περιμένοντας συστήματα αποθήκευσης, θα μπορούν να εκτελούν περισσότερους υπολογισμούς ανά μονάδα χρόνου. Ως αποτέλεσμα, θα χρειαστούμε λιγότερους πυρήνες για να λύσουμε το ίδιο πρόβλημα.

Και ένα ακόμη σημαντικό σημείο: η διάρκεια ζωής της μνήμης flash είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών σκληρών δίσκων και, κατά συνέπεια, το κόστος υποστήριξης είναι χαμηλότερο και υπάρχει μικρότερος κίνδυνος απώλειας δεδομένων εάν αποτύχουν δύο μονάδες ταυτόχρονα (όπως τα συμβατικά συστήματα αποθήκευσης ευπαθή σε).

Όσον αφορά το κόστος αποθήκευσης πληροφοριών ανά gigabyte, τα συστήματα αποθήκευσης μνήμης flash θα είναι κατώτερα από τα συστήματα που βασίζονται σε HDD για αρκετά χρόνια, αλλά όσον αφορά το κόστος επεξεργασίας πληροφοριών (κόστος συναλλαγής) είναι ήδη αρκετές φορές υψηλότερα από τα παραδοσιακά συστήματα. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα στη ρωσική και παγκόσμια πρακτική όταν τεράστια συστήματα αποθήκευσης αντικαταστάθηκαν με μικρά συστήματα αποθήκευσης σε μνήμη flash, τα οποία ήταν αρκετές φορές λιγότερο ακριβά, αλλά επέδειξαν εκπληκτική επιτάχυνση εφαρμογών. Θα τολμήσω να προτείνω ότι στο μέλλον, τη θέση των σημερινών δίσκων με ταχύτητα περιστροφής 15K και 10K θα παίρνουν τα τσιπ SLC και MLC.

Η μνήμη flash είναι ένας τύπος μνήμης μεγάλης διάρκειας για υπολογιστές στην οποία τα περιεχόμενα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν ή να διαγραφούν ηλεκτρικά. Σε σύγκριση με την Ηλεκτρικά διαγραφόμενη προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση, οι λειτουργίες σε αυτήν μπορούν να εκτελεστούν σε μπλοκ που βρίσκονται σε διαφορετικούς τόπους. Η μνήμη flash κοστίζει πολύ λιγότερο από την EEPROM, γι' αυτό και έχει γίνει η κυρίαρχη τεχνολογία. Ιδιαίτερα σε περιπτώσεις όπου απαιτείται σταθερή και μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων. Η χρήση του επιτρέπεται σε μεγάλη ποικιλία περιπτώσεων: σε ψηφιακές συσκευές αναπαραγωγής ήχου, φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, κινητά τηλέφωνα και smartphone, όπου υπάρχουν ειδικές εφαρμογές androidσε μια κάρτα μνήμης. Επιπλέον, χρησιμοποιείται επίσης σε μονάδες flash USB, που παραδοσιακά χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση πληροφοριών και τη μεταφορά τους μεταξύ υπολογιστών. Έχει αποκτήσει κάποια φήμη στον κόσμο των gamers, όπου χρησιμοποιείται συχνά για την αποθήκευση δεδομένων προόδου του παιχνιδιού.

γενική περιγραφή

Η μνήμη flash είναι ένας τύπος που μπορεί να αποθηκεύει πληροφορίες στην πλακέτα της για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να χρησιμοποιεί ρεύμα. Επιπλέον, μπορούμε να σημειώσουμε την υψηλότερη ταχύτητα πρόσβασης σε δεδομένα, καθώς και καλύτερη αντίσταση σε κινητικό σοκ σε σύγκριση με τους σκληρούς δίσκους. Είναι χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά που έχει γίνει τόσο δημοφιλής για συσκευές που τροφοδοτούνται από μπαταρίες και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Αλλο αναμφισβήτητο πλεονέκτημαείναι ότι όταν η μνήμη flash συμπιέζεται σε μια συμπαγή κάρτα, είναι πρακτικά αδύνατο να καταστραφεί με οποιοδήποτε τυπικό φυσικό μέσο, ​​επομένως μπορεί να αντέξει το βραστό νερό και την υψηλή πίεση.

Πρόσβαση σε δεδομένα χαμηλού επιπέδου

Ο τρόπος πρόσβασης στα δεδομένα στη μνήμη flash είναι πολύ διαφορετικός από αυτόν που χρησιμοποιείται κοινά είδη. Η πρόσβαση χαμηλού επιπέδου παρέχεται μέσω του προγράμματος οδήγησης. Η συμβατική μνήμη RAM ανταποκρίνεται αμέσως σε κλήσεις για ανάγνωση και εγγραφή πληροφοριών, επιστρέφοντας τα αποτελέσματα τέτοιων λειτουργιών, αλλά ο σχεδιασμός της μνήμης flash είναι τέτοιος που χρειάζεται χρόνο για να το σκεφτείτε.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Επί αυτή τη στιγμήΗ μνήμη flash είναι ευρέως διαδεδομένη, η οποία δημιουργείται σε στοιχεία μονού τρανζίστορ με "πλωτή" πύλη. Αυτό καθιστά δυνατή την παροχή μεγαλύτερης πυκνότητας αποθήκευσης δεδομένων σε σύγκριση με τη δυναμική RAM, η οποία απαιτεί ένα ζεύγος τρανζίστορ και ένα στοιχείο πυκνωτή. Αυτή τη στιγμή, η αγορά είναι γεμάτη με διάφορες τεχνολογίες για την κατασκευή βασικών στοιχείων για αυτόν τον τύπο μέσων, οι οποίες αναπτύσσονται από κορυφαίους κατασκευαστές. Διακρίνονται από τον αριθμό των επιπέδων, τις μεθόδους καταγραφής και διαγραφής πληροφοριών, καθώς και την οργάνωση της δομής, η οποία συνήθως αναφέρεται στο όνομα.

Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο τύποι τσιπ που είναι πιο συνηθισμένοι: NOR και NAND. Και στα δύο, τα τρανζίστορ αποθήκευσης συνδέονται με τους διαύλους bit - παράλληλα και σε σειρά, αντίστοιχα. Ο πρώτος τύπος έχει αρκετά μεγάλα μεγέθη κελιών και επιτρέπει γρήγορη τυχαία πρόσβαση, επιτρέποντας την εκτέλεση προγραμμάτων απευθείας από τη μνήμη. Το δεύτερο χαρακτηρίζεται από μικρότερα μεγέθη κελιών, καθώς και γρήγορη διαδοχική πρόσβαση, η οποία είναι πολύ πιο βολική όταν είναι απαραίτητο να κατασκευαστούν συσκευές τύπου μπλοκ όπου θα αποθηκεύονται μεγάλες ποσότητες πληροφοριών.

Οι περισσότερες φορητές συσκευές μονάδα στερεάς κατάστασηςχρησιμοποιεί τύπο μνήμης NOR. Ωστόσο, οι συσκευές με διασύνδεση USB γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς. Χρησιμοποιούν μνήμη NAND. Σταδιακά εκτοπίζει το πρώτο.

Το κύριο πρόβλημα είναι η ευθραυστότητα

Τα πρώτα δείγματα μονάδων flash μαζικής παραγωγής δεν ευχαριστούσαν τους χρήστες υψηλές ταχύτητες. Ωστόσο, τώρα η ταχύτητα εγγραφής και ανάγνωσης πληροφοριών είναι σε τέτοιο επίπεδο που μπορείτε να παρακολουθήσετε μια ταινία μεγάλου μήκους ή να εκτελέσετε ένα λειτουργικό σύστημα στον υπολογιστή σας. Ορισμένοι κατασκευαστές έχουν ήδη επιδείξει μηχανήματα όπου ο σκληρός δίσκος αντικαθίσταται από μνήμη flash. Αλλά αυτή η τεχνολογία έχει ένα πολύ σημαντικό μειονέκτημα, το οποίο γίνεται εμπόδιο στην αντικατάσταση των υπαρχόντων μαγνητικών δίσκων με αυτό το μέσο. Λόγω του σχεδιασμού της μνήμης flash, επιτρέπει τη διαγραφή και εγγραφή πληροφοριών σε περιορισμένο αριθμό κύκλων, κάτι που είναι εφικτό ακόμη και για μικρές και φορητές συσκευές, για να μην αναφέρουμε πόσο συχνά γίνεται αυτό σε υπολογιστές. Εάν χρησιμοποιείτε αυτόν τον τύπο μέσων ως μονάδα στερεάς κατάστασης σε υπολογιστή, τότε μια κρίσιμη κατάσταση θα έρθει πολύ γρήγορα.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μια τέτοια μονάδα είναι χτισμένη στην ιδιότητα των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου για αποθήκευση σε μια «πλωτή» πύλη, η απουσία ή η παρουσία της οποίας στο τρανζίστορ θεωρείται ως λογικό ένα ή μηδέν σε Δυαδική εγγραφήκαι η διαγραφή δεδομένων στη μνήμη NAND πραγματοποιείται με τη χρήση σήραγγων ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Fowler-Nordheim με τη συμμετοχή ενός διηλεκτρικού. Αυτό δεν απαιτεί αυτό που σας επιτρέπει να δημιουργήσετε κελιά ελάχιστων μεγεθών. Αλλά είναι αυτή η διαδικασία που οδηγεί στα κύτταρα, αφού το ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτή την περίπτωση αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να διεισδύσουν στην πύλη, ξεπερνώντας το διηλεκτρικό φράγμα. Ωστόσο, η εγγυημένη διάρκεια ζωής μιας τέτοιας μνήμης είναι δέκα χρόνια. Η φθορά του μικροκυκλώματος δεν συμβαίνει λόγω ανάγνωσης πληροφοριών, αλλά λόγω εργασιών διαγραφής και εγγραφής τους, καθώς η ανάγνωση δεν απαιτεί αλλαγή της δομής των κυψελών, αλλά διέρχεται μόνο ηλεκτρικό ρεύμα.

Φυσικά, οι κατασκευαστές μνήμης εργάζονται ενεργά για την αύξηση της διάρκειας ζωής των μονάδων στερεάς κατάστασης αυτού του τύπου: προσπαθούν να εξασφαλίσουν ομοιομορφία των διαδικασιών εγγραφής/διαγραφής στα κελιά της συστοιχίας, έτσι ώστε ορισμένες να μην φθείρονται περισσότερο από άλλες. Για την ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου, χρησιμοποιούνται κυρίως διαδρομές λογισμικού. Για παράδειγμα, για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου, χρησιμοποιείται η τεχνολογία “wear leveling”. Σε αυτήν την περίπτωση, τα δεδομένα που υπόκεινται συχνά σε αλλαγές μετακινούνται στον χώρο διευθύνσεων της μνήμης flash, επομένως η εγγραφή πραγματοποιείται σε διαφορετικές φυσικές διευθύνσεις. Κάθε ελεγκτής είναι εξοπλισμένος με τον δικό του αλγόριθμο ευθυγράμμισης, επομένως είναι πολύ δύσκολο να συγκριθεί η αποτελεσματικότητα διαφόρων μοντέλων, καθώς οι λεπτομέρειες υλοποίησης δεν αποκαλύπτονται. Δεδομένου ότι ο όγκος των μονάδων flash γίνεται μεγαλύτερος κάθε χρόνο, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούνται όλο και πιο αποτελεσματικοί αλγόριθμοι λειτουργίας για να διασφαλίζεται η σταθερή λειτουργία των συσκευών.

Αντιμετώπιση προβλημάτων

Ένας από τους πολύ αποτελεσματικούς τρόπους καταπολέμησης αυτού του φαινομένου ήταν η κράτηση μιας συγκεκριμένης ποσότητας μνήμης, η οποία εξασφαλίζει ομοιομορφία φορτίου και διόρθωση σφαλμάτων μέσω ειδικών λογικών αλγορίθμων ανακατεύθυνσης για την αντικατάσταση φυσικών μπλοκ που προκύπτουν κατά την εντατική εργασία με μια μονάδα flash. Και για να αποφευχθεί η απώλεια πληροφοριών, τα κελιά που αποτυγχάνουν αποκλείονται ή αντικαθίστανται με εφεδρικά. Αυτή η διανομή λογισμικού των μπλοκ καθιστά δυνατή τη διασφάλιση της ομοιομορφίας του φορτίου, αυξάνοντας τον αριθμό των κύκλων κατά 3-5 φορές, αλλά αυτό δεν είναι αρκετό.

Και άλλοι τύποι παρόμοιων μονάδων δίσκου χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι ένας πίνακας με σύστημα αρχείων εισάγεται στην περιοχή εξυπηρέτησής τους. Αποτρέπει την αποτυχία ανάγνωσης πληροφοριών λογικό επίπεδο, για παράδειγμα, σε περίπτωση εσφαλμένης διακοπής λειτουργίας ή ξαφνικής διακοπής της παροχής ηλεκτρική ενέργεια. Και δεδομένου ότι το σύστημα δεν παρέχει προσωρινή αποθήκευση κατά τη χρήση αφαιρούμενων συσκευών, η συχνή επανεγγραφή έχει την πιο επιζήμια επίδραση στον πίνακα εκχώρησης αρχείων και στον πίνακα περιεχομένων καταλόγου. Και ακόμη και ειδικά προγράμματα για κάρτες μνήμης δεν μπορούν να βοηθήσουν σε αυτήν την κατάσταση. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας εφάπαξ αίτησης, ο χρήστης αντικατέστησε χίλια αρχεία. Και, φαίνεται, χρησιμοποίησα μόνο μια φορά τα μπλοκ όπου βρίσκονταν για ηχογράφηση. Αλλά οι περιοχές εξυπηρέτησης ξαναγράφτηκαν με κάθε ενημέρωση οποιουδήποτε αρχείου, δηλαδή, οι πίνακες κατανομής περνούσαν από αυτήν τη διαδικασία χίλιες φορές. Για το λόγο αυτό, τα μπλοκ που καταλαμβάνονται από αυτά τα δεδομένα θα αποτύχουν πρώτα. Η τεχνολογία ισοπέδωσης φθοράς λειτουργεί επίσης με τέτοια μπλοκ, αλλά η αποτελεσματικότητά της είναι πολύ περιορισμένη. Και δεν έχει σημασία τι είδους υπολογιστή χρησιμοποιείτε, η μονάδα flash θα αποτύχει ακριβώς τη στιγμή που το σκόπευε ο δημιουργός.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η αύξηση της χωρητικότητας των μικροκυκλωμάτων τέτοιων συσκευών οδήγησε μόνο στο γεγονός ότι ο συνολικός αριθμός κύκλων εγγραφής έχει μειωθεί, καθώς οι κυψέλες γίνονται μικρότερες, επομένως απαιτείται ολοένα και λιγότερη τάση για τη διάχυση του οξειδίου χωρίσματα που απομονώνουν την «πλωτή πύλη». Και εδώ η κατάσταση είναι τέτοια που με την αύξηση της χωρητικότητας των συσκευών που χρησιμοποιούνται, το πρόβλημα της αξιοπιστίας τους άρχισε να επιδεινώνεται όλο και περισσότερο και η κατηγορία της κάρτας μνήμης εξαρτάται πλέον από πολλούς παράγοντες. Η αξιοπιστία μιας τέτοιας λύσης καθορίζεται από τα τεχνικά χαρακτηριστικά της, καθώς και από την τρέχουσα κατάσταση της αγοράς. Λόγω του σκληρού ανταγωνισμού, οι κατασκευαστές αναγκάζονται να μειώσουν το κόστος παραγωγής με κάθε μέσο. Συμπεριλαμβανομένου του απλοποιημένου σχεδιασμού, της χρήσης εξαρτημάτων από φθηνότερο σύνολο, της αποδυνάμωσης του ελέγχου της παραγωγής και άλλων μεθόδων. Για παράδειγμα, μια κάρτα μνήμης Samsung θα κοστίσει περισσότερο από τα λιγότερο γνωστά ανάλογα της, αλλά η αξιοπιστία της εγείρει πολύ λιγότερα ερωτήματα. Αλλά ακόμα και εδώ είναι δύσκολο να μιλήσουμε για πλήρη απουσία προβλημάτων και είναι δύσκολο να περιμένουμε κάτι περισσότερο από συσκευές εντελώς άγνωστων κατασκευαστών.

Προοπτικές ανάπτυξης

Ενώ υπάρχουν προφανή πλεονεκτήματα, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα που χαρακτηρίζουν την κάρτα μνήμης SD, τα οποία εμποδίζουν την περαιτέρω επέκταση του πεδίου εφαρμογής της. Γι' αυτό και υπάρχει συνεχής αναζήτηση εναλλακτικών λύσεων σε αυτόν τον τομέα. Φυσικά, πρώτα απ 'όλα, προσπαθούν να βελτιώσουν τους υπάρχοντες τύπους μνήμης flash, κάτι που δεν θα οδηγήσει σε θεμελιώδεις αλλαγές στην υπάρχουσα διαδικασία παραγωγής. Επομένως, δεν υπάρχει αμφιβολία μόνο για ένα πράγμα: οι εταιρείες που ασχολούνται με την κατασκευή αυτών των τύπων μονάδων δίσκου θα προσπαθήσουν να αξιοποιήσουν πλήρως τις δυνατότητές τους πριν μεταβούν σε άλλο τύπο, συνεχίζοντας να βελτιώνουν την παραδοσιακή τεχνολογία. Για παράδειγμα, ένας χάρτης Μνήμη Sonyαυτή τη στιγμή παράγεται σε μεγάλη γκάμα όγκων, επομένως αναμένεται ότι θα συνεχίσει να είναι ενεργά sold out.

Ωστόσο, σήμερα, στο κατώφλι της βιομηχανικής εφαρμογής, υπάρχει μια ολόκληρη σειρά τεχνολογιών για εναλλακτική αποθήκευση δεδομένων, ορισμένες από τις οποίες μπορούν να εφαρμοστούν αμέσως με την έναρξη μιας ευνοϊκής κατάστασης στην αγορά.

Σιδηροηλεκτρική RAM (FRAM)

Η τεχνολογία της σιδηροηλεκτρικής αρχής αποθήκευσης πληροφοριών (Ferroelectric RAM, FRAM) προτείνεται για την αύξηση του δυναμικού της μη πτητικής μνήμης. Είναι γενικά αποδεκτό ότι ο μηχανισμός λειτουργίας των υπαρχουσών τεχνολογιών, ο οποίος συνίσταται στην επανεγγραφή δεδομένων κατά τη διαδικασία ανάγνωσης με όλες τις τροποποιήσεις των βασικών στοιχείων, οδηγεί σε έναν συγκεκριμένο περιορισμό στο δυναμικό ταχύτητας των συσκευών. Και το FRAM είναι μια μνήμη που χαρακτηρίζεται από απλότητα, υψηλή αξιοπιστία και ταχύτητα στη λειτουργία. Αυτές οι ιδιότητες είναι πλέον χαρακτηριστικές της DRAM - μη πτητική μνήμη τυχαίας πρόσβασης που υπάρχει αυτήν τη στιγμή. Αλλά εδώ θα προσθέσουμε επίσης τη δυνατότητα μακροπρόθεσμης αποθήκευσης δεδομένων, η οποία χαρακτηρίζεται από τα πλεονεκτήματα μιας τέτοιας τεχνολογίας, μπορούμε να επισημάνουμε την αντίσταση σε διάφορους τύπους διεισδυτικής ακτινοβολίας, η οποία μπορεί να έχει ζήτηση σε ειδικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για εργασία σε συνθήκες αυξημένης ραδιενέργειας ή στην εξερεύνηση του διαστήματος. Ο μηχανισμός αποθήκευσης πληροφοριών εδώ υλοποιείται μέσω της χρήσης του σιδηροηλεκτρικού φαινομένου. Υπονοεί ότι το υλικό είναι σε θέση να διατηρήσει την πόλωση απουσία εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Κάθε κυψέλη μνήμης FRAM σχηματίζεται τοποθετώντας ένα εξαιρετικά λεπτό φιλμ σιδηροηλεκτρικού υλικού με τη μορφή κρυστάλλων ανάμεσα σε ένα ζεύγος επίπεδων μεταλλικών ηλεκτροδίων, σχηματίζοντας έναν πυκνωτή. Τα δεδομένα σε αυτή την περίπτωση αποθηκεύονται μέσα στην κρυσταλλική δομή. Και αυτό αποτρέπει την επίδραση της διαρροής φορτίου, η οποία προκαλεί την απώλεια πληροφοριών. Τα δεδομένα στη μνήμη FRAM διατηρούνται ακόμη και όταν η παροχή ρεύματος είναι απενεργοποιημένη.

Μαγνητική RAM (MRAM)

Ένας άλλος τύπος μνήμης που θεωρείται πολλά υποσχόμενος σήμερα είναι το MRAM. Χαρακτηρίζεται από αρκετά υψηλή απόδοση ταχύτητας και ενεργειακή ανεξαρτησία. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται ένα λεπτό μαγνητικό φιλμ τοποθετημένο σε υπόστρωμα πυριτίου. MRAM είναι στατική μνήμη. Δεν χρειάζεται περιοδική επανεγγραφή και οι πληροφορίες δεν θα χαθούν όταν απενεργοποιηθεί η τροφοδοσία. Προς το παρόν, οι περισσότεροι ειδικοί συμφωνούν ότι αυτός ο τύπος μνήμης μπορεί να ονομαστεί τεχνολογία επόμενης γενιάς, καθώς το υπάρχον πρωτότυπο επιδεικνύει απόδοση αρκετά υψηλής ταχύτητας. Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτής της λύσης είναι το χαμηλό κόστος των τσιπ. Η μνήμη flash κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια εξειδικευμένη διαδικασία CMOS. ΕΝΑ Τσιπ MRAMμπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας μια τυπική τεχνολογική διαδικασία. Επιπλέον, τα υλικά μπορούν να είναι αυτά που χρησιμοποιούνται σε συμβατικά μαγνητικά μέσα. Είναι πολύ φθηνότερο η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων τέτοιων μικροκυκλωμάτων από όλα τα άλλα. Μια σημαντική ιδιότητα της μνήμης MRAM είναι η δυνατότητα στιγμιαίας ενεργοποίησης της. Και αυτό είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για κινητές συσκευές. Πράγματι, σε αυτόν τον τύπο, η τιμή του στοιχείου καθορίζεται από το μαγνητικό φορτίο και όχι από το ηλεκτρικό φορτίο, όπως στην παραδοσιακή μνήμη flash.

Ovonic Unified Memory (OUM)

Ένας άλλος τύπος μνήμης στον οποίο εργάζονται ενεργά πολλές εταιρείες είναι μια μονάδα δίσκου στερεάς κατάστασης που βασίζεται σε άμορφους ημιαγωγούς. Βασίζεται στην τεχνολογία αλλαγής φάσης, η οποία είναι παρόμοια με την αρχή της εγγραφής σε συμβατικούς δίσκους. Εδώ η κατάσταση φάσης μιας ουσίας σε ένα ηλεκτρικό πεδίο αλλάζει από κρυσταλλική σε άμορφη. Και αυτή η αλλαγή επιμένει ακόμη και αν δεν υπάρχει ένταση. Από παραδοσιακό οπτικούς δίσκουςΤέτοιες συσκευές διαφέρουν στο ότι η θέρμανση οφείλεται στη δράση ηλεκτρικού ρεύματος και όχι σε λέιζερ. Η ανάγνωση σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται λόγω της διαφοράς στην ανακλαστικότητα της ουσίας σε διαφορετικές καταστάσεις, η οποία γίνεται αντιληπτή από τον αισθητήρα μονάδας δίσκου. Θεωρητικά, μια τέτοια λύση έχει υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης δεδομένων και μέγιστη αξιοπιστία, καθώς και αυξημένη απόδοση. Ο μέγιστος αριθμός κύκλων επανεγγραφής είναι υψηλός εδώ, για τους οποίους χρησιμοποιείται υπολογιστής· σε αυτήν την περίπτωση, μια μονάδα flash υστερεί κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Chalcogenide RAM (CRAM) και μνήμη αλλαγής φάσης (PRAM)

Αυτή η τεχνολογία βασίζεται επίσης σε μεταβάσεις φάσης, όταν στη μία φάση η ουσία που χρησιμοποιείται στον φορέα δρα ως μη αγώγιμο άμορφο υλικό και στη δεύτερη ως κρυσταλλικός αγωγός. Η μετάβαση μιας κυψέλης μνήμης από τη μια κατάσταση στην άλλη πραγματοποιείται λόγω ηλεκτρικών πεδίων και θέρμανσης. Τέτοια τσιπ χαρακτηρίζονται από αντοχή στην ιονίζουσα ακτινοβολία.

Πληροφορίες-Πολυεπίπεδη Εκτυπωμένη Κάρτα (Info-MICA)

Η λειτουργία συσκευών που κατασκευάζονται με βάση αυτή την τεχνολογία πραγματοποιείται σύμφωνα με την αρχή της ολογραφίας λεπτής μεμβράνης. Οι πληροφορίες καταγράφονται ως εξής: πρώτα, σχηματίζεται μια δισδιάστατη εικόνα και μεταφέρεται σε ολόγραμμα χρησιμοποιώντας τεχνολογία CGH. Τα δεδομένα διαβάζονται στερεώνοντας τη δέσμη λέιζερ στην άκρη ενός από τα καταγεγραμμένα στρώματα, τα οποία χρησιμεύουν ως οπτικοί κυματοδηγοί. Το φως διαδίδεται κατά μήκος ενός άξονα που είναι παράλληλος στο επίπεδο του στρώματος, σχηματίζοντας μια εικόνα εξόδου που αντιστοιχεί στις πληροφορίες που καταγράφηκαν προηγουμένως. Τα αρχικά δεδομένα μπορούν να ληφθούν ανά πάσα στιγμή χάρη στον αλγόριθμο αντίστροφης κωδικοποίησης.

Αυτός ο τύπος μνήμης συγκρίνεται ευνοϊκά με τη μνήμη ημιαγωγών λόγω του γεγονότος ότι παρέχει υψηλή πυκνότητα εγγραφής, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, καθώς και χαμηλό κόστος μέσων αποθήκευσης, περιβαλλοντική ασφάλεια και προστασία από μη εξουσιοδοτημένη χρήση. Αλλά μια τέτοια κάρτα μνήμης δεν επιτρέπει την επανεγγραφή πληροφοριών, επομένως μπορεί να χρησιμεύσει μόνο ως μακροπρόθεσμη αποθήκευση, αντικατάσταση χαρτιού ή εναλλακτική λύση αντί των οπτικών δίσκων για τη διανομή περιεχομένου πολυμέσων.