Avantajele și dezavantajele memoriei flash. Memorie flash: caracteristici de structură și funcționare

În ultimii ani, memoria flash a intrat în uz pe scară largă. O astfel de memorie este încorporată în playere media, camere, telefoane, tablete, unități portabile și unități cu stare solidă (SSD) pentru a stoca fișiere și documente importante. Memoria flash este primul concurent al discului magnetic și are o acceptare comercială semnificativă, deoarece livrările cresc în fiecare an.

Desigur, acest tip de memorie poate fi supus și uzurii externe și interne, ceea ce duce la pierderea datelor. Tehnologiile moderne avansează prin salturi, astfel încât să nu vă faceți griji cu privire la siguranța datelor dvs. Este suficient să vă amintiți despre măsurile de precauție, cum ar fi realizarea de copii de siguranță a datelor și utilizarea memoriei în scopul propus, iar dacă, dintr-un motiv sau altul, datele sunt șterse, programele speciale de recuperare a datelor vă vor ajuta să rezolvați această problemă rapid și fără durere pentru datele dvs. și stocarea fișierelor din sistemul dispozitivului. Să ne uităm la esența memoriei flash și care sunt caracteristicile acesteia.

Memoria flash diferă de disc în multe privințe; totuși una dintre cele mai multe parametri importanti Ceea ce este de o importanță deosebită pentru proiectarea sistemelor de stocare este numărul limitat de rutine de scriere. În timp ce fiabilitatea discului este în mare măsură independentă de utilizare, memoria flash va eșua după un anumit număr de scrieri, de obicei de 104 până la 105 ori, în funcție de specificul dispozitivului.

Când acest tip de memorie este folosit ca aplicații de disc, de exemplu, pentru a implementa sistemul FAT sau alt sistem tradițional sisteme de fișiere, există riscul de eșec din cauza utilizării excesive a unui număr mic de blocuri și defecțiuni premature. Aproape toate dispozitivele Flash de pe piață - unități USB, unități SD, unități cu stare solidă (SSD) și o serie de altele rulează pe algoritm intern nivelarea uzurii, în care datele sunt scrise uniform pe întreaga suprafață a discului.

Memoria flash se referă la un anumit tip ROM programabil sters electronic (EEPROM). Acesta este un cip de memorie al unui computer sau alt dispozitiv care menține siguranța informațiilor aflate pe acesta și nu necesită o sursă de alimentare personală pentru aceasta. Cel mai adesea, așa cum s-a menționat deja, este utilizat în electronice portabile, de exemplu: dispozitive de muzică digitală, smartphone-uri și camere digitale, precum și dispozitive de memorie amovibile. Această tehnologie este utilă și pentru BIOS (Basic Input/Output System), PCMCIA (specificația PCMCIA pentru module de expansiune pentru computer), carduri de memorie pentru PC, modemuri și carduri de jocuri video. Se poate apela și un exemplu de memorie nevolatilă HDD, pe care datele rămân în siguranță chiar și atunci când dispozitivul este oprit. Cu toate acestea, memoria flash este semnificativ diferită de hard disk-urile. Ambele pot stoca date fără alimentare, dar memoria flash diferă ca dimensiune, greutate și caracteristici de operare.

Tipuri de memorie flash. Diferențele dintre NAND și NOR

Există două tipuri de memorie flash: NAND și NOR. NAND este memorie programabilă și este citită în blocuri, în timp ce NOR este citită și scrie informații în octeți.

Figura 1 - memorie NAND

NAND și NOR diferă prin două caracteristici: comunicarea dintre celule și sectoare și interfața prevăzută pentru citirea și scrierea datelor.

Deoarece dimensiunea blocului în NOR variază de la 64 la 128 KB, operația de scriere/ștergere poate dura până la 5 secunde. Pe de altă parte, un sistem NAND cu blocuri de la 8 la 32 KB va efectua aceeași operație în maximum 4 milisecunde.

Diferența de dimensiuni ale blocurilor mărește și mai mult decalajul de performanță dintre NOR și NAND. Statistic, mai multe operațiuni de ștergere (ștergere) a datelor sunt efectuate de dispozitive bazate pe memorie NOR (mai ales la actualizarea fișierelor - rescrierea acestora).

Figura 2 – Memoria NOR

Cu toate acestea, atunci când alegeți tipul de memorie flash, trebuie să luați în considerare și următorii factori: - memoria NOR citește datele puțin mai repede decât NAND; - NAND scrie informații mult mai rapid decât NOR; - NAND șterge datele mult mai repede decât NOR: 4 ms față de 5 sec; - Majoritatea operațiunilor de scriere sunt precedate de o operație de ștergere (adică datele sunt suprascrise); - NAND are o capacitate de blocare mai mică, deci vor fi necesare mai puține ștergeri, ceea ce va prelungi durata de viață a dispozitivului de memorie. Celulele de memorie NAND au jumătate din dimensiunea celulelor de memorie NOR. Memoria NOR domină vânzările de pe piață în dimensiuni de memorie cuprinse între 1 și 16 MB, în timp ce dimensiunile memoriei NAND variază de la 8 la 128 MB. Acest lucru evidențiază din nou rolul memoriei NOR ca depozit de coduri importante. memorie NAND are, de asemenea, o poziție puternică pe piața cardurilor de memorie (CompactFlash, SecureDigital, PC Cards și MMC).

Extinderea duratei de viață a memoriei flash

Durata de viață a memoriei flash depinde de o serie de factori, inclusiv de modul în care este configurată. Memoria flash configurată incorect se va uza mai repede, deoarece o singură zonă este utilizată în permanență, ceea ce face ca sectoarele de memorie să devină inutilizabile și crescând riscul pierderii sau coruperii datelor. Sistemele de detectare a erorilor pot ajuta la identificarea când se întâmplă acest lucru, dar odată ce apare o eroare, dispozitivul este inutil. Defecțiunea unui dispozitiv poate cauza probleme majore asociate cu datele care au fost stocate pe acesta. Acesta este motivul pentru care dispozitivele precum microcontrolerele cu memorie flash încorporată, care nu monitorizează uzura, se bazează mai mult pe memoria NOR cu mai mult performanta ridicata rezistență la rescriere.

Există mai multe modalități de a îmbunătăți starea generală de sănătate a memoriei flash și de a prelungi durata de viață a acesteia. Una dintre metode presupune posibilitatea transferului întregii cantități de informații în alt loc - reorganizarea. Funcționează cel mai bine cu dispozitivele orientate pe blocuri, deși poate fi folosit cu o dimensiune de bloc de un cuvânt. Există unele supraîncărcări din cauza uzurii, deci cu blocuri mai mari de informații această metodă va fi mai eficientă.

Sistemul de nivelare a uzurii (WL) distribuie scrierile pe întreaga suprafață a memoriei pentru a evita utilizarea oricărui sector. Apoi durata de viață a sistemului poate fi considerată ca potențial al cantității totale de informații a sistemului, în loc de maximul pentru un bloc de informații. Sistemul WL necesită abilitatea de a monitoriza utilizarea spațiului de înregistrare și de a înregistra și utiliza aceste informații pentru a îmbunătăți în continuare eficiența dispozitivului și a prelungi durata de viață a acestuia. Diverse defecte afectează în mod semnificativ numărul de ori când informațiile pot fi scrise și șterse de pe dispozitiv.

Într-un astfel de caz, un mecanism de reorganizare poate fi utilizat dacă memoria este excesiv de plină. Pentru a face acest lucru, vor fi folosite blocuri sau sectoare suplimentare, la fel ca pe hard disk. Singura diferență este că blocul suplimentar va fi folosit numai dacă apare o eroare irecuperabilă în cel principal. Acesta este un fel de ieșire de urgență.

Dacă se folosește un sistem WL, atunci de obicei toate blocurile împreună formează un pool, iar dacă sistemul este implementat în software, atunci dimensiunea partiției logice poate fi selectată în funcție de durata de viață dorită a memoriei. Dimensiunea mică a partiției logice necesită prezența mai multor blocuri suplimentare.

Avantajele memoriei flash față de alte dispozitive

Memoria flash este disponibilă în diferite forme, cum ar fi stick-uri de memorie, stick-uri de memorie, unități flash USB etc... Dar principiul de bază de funcționare este același. Memoria flash este pur și simplu versatilă, deoarece costă foarte puțin și este oferită cu flexibilitatea operațională a unei simple opțiuni plug and play. Cea mai bună parte este că memoria este stocată pe acest mediu și poate fi ștearsă și rescrisă din nou.

Memoria flash diferă de ROM-ul programabil convențional cu ștergere electrică (EEPROM) prin aceea că EEPROM șterge conținutul câte un octet. Acest lucru îl face foarte lent când vine vorba de procesul de actualizare. Memoria flash poate șterge fișiere în blocuri întregi, făcând-o de preferat pentru aplicațiile care necesită actualizări frecvente o cantitate mare date, ca în cazul unui card de memorie pentru dispozitive electronice digitale.

În interiorul microcircuitului (cip), informațiile sunt stocate în celule. Poarta flotantă a tranzistorului protejează datele care sunt scrise în fiecare celulă. Electronii de tunel trec prin materialul slab conductiv pentru a schimba instantaneu sarcina electronică în timp ce fac acest lucru, curățând celula, astfel încât să poată fi apoi rescrisă. Datorită acestui fapt, memoria flash și-a primit numele („într-o clipită” - instantaneu).

Unele tipuri de unități flash sunt numite și carduri de memorie sau carduri flash și sunt vândute în configurații diferite pentru diferite dispozitive digitaleși în scopuri de depozitare. Memoria flash, care vine sub forma unei unități USB pentru utilizare cu un computer sau o tabletă, este o invenție extrem de convenabilă care a înlocuit dischetele și dischetele.

Un card de memorie flash poate stoca imagini într-o cameră digitală, de exemplu, le poate transfera pe un computer unde fotografiile pot fi accesate. Memoria flash nu este același lucru cu memoria flash cu acces aleatoriu (RAM - memorie flash cu acces aleatoriu). FlashRAM, ca orice alt tip de RAM dintr-un computer, necesită o sursă de alimentare constantă pentru a-și menține conținutul.

Memoria flash este disponibilă în diferite forme, cum ar fi carduri de memorie, unități flash, unități USB și așa mai departe. Dar principiul de bază de funcționare este același pentru toate dispozitivele. Memoria flash este unică deoarece costă foarte puțin și vine cu un sistem simplu de lansare și citire a fișierelor. Un alt avantaj este că toate fișierele pot fi localizate pe un singur mediu și este posibil să le ștergeți și să le rescrieți din nou.

Un card de memorie, o formă de memorie flash, este atât de mic încât poate încăpea în palmă, la fel ca o monedă. Cardul de memorie compact poate fi folosit oriunde, oricand. Și restaurarea datelor deteriorate sau pierdute de pe unități USB, carduri de memorie și alte tipuri de memorie flash nu este dificilă.

Memoria flash este utilizată în sistemele de operare moderne, cum ar fi Windows 7 și Windows Vista, pentru a îmbunătăți performanța sistemului. Acceptă și acest tip de memorie acces usor la aplicațiile necesare și astfel, utilizatorul poate stoca programe, de exemplu, de protecție împotriva malware-ului sau a unui browser web, pe un card de memorie, de pe care pot fi apoi transferate pe computer.

Adesea apar diverse defecțiuni în funcționarea dispozitivelor de memorie, același lucru este valabil și pentru memoria flash, deoarece nu există dispozitive care să fie absolut protejate de posibilitatea defecțiunii software sau Vătămare corporală dispozitive. Mai mult, știm că totul are o dată de expirare.

Memoria flash poate stoca informații extrem de importante, cum ar fi: coduri unice, diverse coduri și documente extrem de importante, dacă vorbim de afaceri. De asemenea, multe alte fișiere pot fi stocate pe unitatea flash, cum ar fi videoclipuri, fișiere audio, filme, fotografii, imagini, cărți, manuale și documente Word, procesoare de masă Excel și altele.

Și ce să faci într-o situație în care aceste fișiere au fost totuși șterse. Nu este nevoie să intrați în panică, deoarece există multe programe care sunt concepute special pentru recuperare. diverse fișiere. Unii producători dezvoltă pachete software întregi care asigură în mod colectiv siguranța datelor dvs. și le restaurează ca urmare a oricăruia dintre motivele pentru care au fost șterse. De exemplu, un producător precum Hetman Recovery oferă multe programe care vor ajuta la recuperarea datelor din memoria flash: Hetman PartitionRecovery, Hetman FAT Recovery, Hetman NTFS Recovery și multe altele.

Pagina 3 din 3

Formate de memorie flash

Și totuși, în ciuda unor neajunsuri, memoria flash este din ce în ce mai folosită în dispozitivele digitale. Mai mult decât atât, o confirmare indirectă a amplorii de aplicare și a popularității unităților flash poate fi varietatea standardelor de unități flash care există astăzi. Deși, din punctul de vedere al utilizatorului, există o discrepanță în standarde - dezavantaj semnificativ. La urma urmei, cum este, de exemplu, cu CD-urile: un cumpărător a venit la magazin, a cumpărat un gol pentru înregistrarea unui disc de computer și nu își face griji cu privire la compatibilitatea acestuia cu cel instalat în sistem de calcul CD recorder. Acest număr nu va funcționa cu o unitate flash. Faptul este că dispozitivele de diferite

producătorii se concentrează pe utilizarea diferitelor unități flash, care nu sunt deloc compatibile între ele. Deci, se dovedește că fericitul proprietar al unei camere digitale, al unei camere digitale și al unui computer portabil trebuie să achiziționeze trei carduri diferite, deși, potrivit în general, ne-am descurca doar cu unul. În ceea ce privește standardele, principalele astăzi sunt: ​​PC-Card, Compact Flash, Memory Stick, Smart Media, Multimedia Card, SD Card, xD-Picture Card.

PC-Card (sau în mod vechi PCMCIA - Personal Computer Memory Card International Association) este cel mai vechi standard pentru cardurile de memorie construite pe baza dispozitivelor flash. De fapt, slotul PCMCIA în sine a fost creat odată special pentru a oferi posibilitatea de a conecta o unitate externă la un computer. Prima versiune a standardului a apărut în 1991. În total, există 3 tipuri de dispozitive PCMCIA: Tip I, II și III. În consecință, cardurile PC sunt produse în trei factori de formă diferiți și toți trei au dimensiuni apropiate de dimensiunile unui card bancar din plastic și diferă doar prin grosime - cel mai subțire este dispozitivul de tip I (grosime - 3,3 mm) și cel mai „bine alimentat” este cardul PCMCIA de tip III (grosime - 10,5 mm).

Standardul PC-card asigură compatibilitatea fizică și electrică completă a cardurilor de tip I, II și III de sus în jos. Adică, puteți introduce carduri de tip II și tip I în slotul de tip III, dar opusul nu va funcționa - dimensiunile nu permit acest lucru. O mare comoditate a dispozitivelor PCMCIA este că, datorită „vechiității” acestui tip de unitate, driverele pentru lucrul cu PC-Card sunt instalate implicit la instalarea MS Windows. Datorită controlerului ATA, dispozitivul funcționează în modul de emulare normal hard disk, iar sistemul de operare „vede” cardul de memorie flash standard PC-Card ca pe o unitate detașabilă obișnuită. Adevărat, pentru a lucra cu o unitate externă PCMCIA, va trebui să instalați un „cititor de carduri” special într-un sistem desktop. Acest cititor de carduri este conectat la mașini mai vechi printr-un slot PCI, ceea ce nu este foarte convenabil. În sistemele mai moderne, adaptorul pentru cititorul de carduri este conectat la un conector USB - și acest lucru este mult mai convenabil. Dar multe laptop-uri sunt echipate implicit cu un conector PCMCIA.

Și totuși, în ciuda faptului că PC-Card este o tehnologie fiabilă și bine dovedită, popularitatea unităților în acest format este în scădere. Motivul este dimensiunile sale considerabile (după standardele moderne, desigur).

PC-Card. În prezent, unitățile PCMCIA sunt folosite în laptopuri și unele modele profesionale de camere digitale (cum ar fi Nikon D3). Cu un adaptor special, PC-Card-urile pot funcționa și cu computerele din familiile Pocket PC și Handheld PC, dar asta a fost deja ieri, deoarece la aceste dispozitive pot fi conectate unități flash de standarde mai moderne fără adaptoare, denumite uneori jachete. Cardurile Flash ale standardului Compact Flash au fost prezentate pentru prima dată publicului în 1994 de către SanDisk, iar în 1995 și-a început activitățile Asociația Compact Flash (CFA), care a început promovarea noului standard. Fondatorii asociației au fost astfel de piloni ai industriei radio-electronice ca Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Motorola, Canon, Eastman Kodak Company, SanDisk, Seiko Epson și o serie de alte companii. Acum numărul membrilor CFA se apropie de două sute, iar cardurile Compact Flash sunt, evident, cel mai comun și mai ieftin tip de memorie flash amovibilă. Astăzi, cardurile de acest standard sunt folosite în echipamentele foto și video de la Canon, Nikon, Minolta, Olympus, Pentax, Ricoh, Kodak, Agfa, Jenoptic, Casio și multe alte produse de la producători mai puțin cunoscuți.

Sarcina principală care a fost stabilită în timpul dezvoltării standardului: menținând avantajele cardurilor cu o interfață ATA (PC-Card), reduceți semnificativ dimensiunea acestora. Și această sarcină a fost rezolvată cu succes. Putem spune că tocmai cu dispozitivele Compact Flash a început era dispozitivelor digitale portabile, multe dintre ele având până astăzi sloturi pentru conectarea cardurilor Compact Flash. Standardul include 2 dimensiuni standard - Tip I și II. Diferențele, ca și în cazul dispozitivelor PCMCIA, sunt în grosimea cardurilor. Factorul de formă CF de tip I produce carduri de memorie flash, iar factorul de formă CF de tip II produce o varietate de periferice pentru echipamente digitale (modemuri, hard disk-uri miniaturale, receptoare pentru sistemul de poziționare prin satelit GPS și așa mai departe).

Cardurile CompactFlash au un controler încorporat care preia funcțiile de control al dispozitivului flash, ceea ce nu necesită plasarea de cipuri suplimentare în dispozitivul digital portabil în sine și simplifică designul slotului. Datorită acestei soluții, adăugarea unui slot CF nu are aproape niciun efect asupra costului gadgetului. Apropo, există și adaptoare speciale Compact Flash - PC-Card care vă permit să utilizați carduri Compact Flash în dispozitivele echipate cu conectori PCMCIA.

În ceea ce privește consumul de energie, conform standardului, există carduri Compact Flash concepute pentru tensiuni de alimentare de 5 V și 3,3 V. În același timp, slotul CF este capabil să suporte corect dispozitive de ambele tipuri, cu toate acestea, cardurile de 5 V sunt depășite și își pierd omologii de joasă tensiune în economisirea energiei, ceea ce este important pentru dispozitivele digitale de dimensiuni mici.

Dispozitivele promovate sub marca Compact Flash IBM Microdrive (standard Compact Flash II) merită o mențiune specială. Spre deosebire de omologii săi construiti pe baza de cipuri flash, produsul IBM este un adevărat microhard disk găzduit într-o carcasă standard Compact Flash II. Plusul incontestabil este capacitatea mare de stocare, iar minusul absolut este același ca hard disk obișnuit, unei astfel de „amintiri” îi este frică de tremurări și șoc. Memory Stick este un format de card de memorie flash dezvoltat în 1998 de Sony, care deține toate drepturile asupra acestui standard. În consecință, cardurile de memorie Memory Stick sunt utilizate în principal în computerele de buzunar, playerele MP3, camerele digitale și camerele video produse de această companie japoneză. Atunci când își promovează produsele, Sony observă în mod invariabil dimensiunile mici ale creației sale și prezența unui comutator special care împiedică ștergerea accidentală a informațiilor stocate pe card. Memory Stick-urile standard sunt carduri cu 10 pini cu Interfață serială, cu contururi asemănătoare unei bucăți de gumă de mestecat. Sony promovează 3 tipuri de carduri: Memory Stick, Memory Stick Magic Gate (MG) și Memory Stick Duo.

Memory Stick Magic Gate (MG) sunt carduri cu tehnologia de protecție a drepturilor de autor MagicGate încorporată. Adevărat, cât de mult au nevoie de acest lucru utilizatorii, care, de regulă, achiziționează dispozitive digitale pentru a-și satisface propriile nevoi, nu este complet clar. În exterior, cărțile diferă ca culoare: cărțile obișnuite sunt albastre, iar Magic Gate este albă.

În ceea ce privește cardurile cu prefixul Duo, acestea au dimensiuni mai mici (1/3 din lungime standard) și greutate și poate avea și o modificare MG. Cu toate acestea, pentru a utiliza carduri Duo în dispozitivele Memory Stick, este necesar un adaptor special. Trebuie să acordați atenție acestui lucru atunci când cumpărați un card de memorie, de exemplu, pentru o cameră video digitală sau o cameră Sony. În rest, cardurile Memory Stick nu au avantaje serioase față de alte standarde, subliniind originalitatea Sony, care nu a folosit soluții gata făcute și și-a creat propriul standard.

Standardul SmartMedia este o denumire comercială pentru dispozitivele desemnate la fel ca SSFDC - Solid State Floppy Disk Card. Adică, vorbind în rusă, SSFDC este o „dischetă solid-state”. Cardurile din acest standard au dimensiuni de 37x45x0,76 mm și cântăresc 2 g În același timp, capacitatea maximă de memorie teoretică a unui card SmartMedia, determinată de specificația standard, este de 8 Gb.

Standardul a fost dezvoltat în 1995 de Toshiba, iar promovarea sa este realizată de Forumul SSFDC, ale cărui rânduri includ multe companii cunoscute: pe lângă Toshiba în sine, există și Fuji, Matsushita, Phison Electronics Corp și altele. Spre deosebire de Compact Flash, cardurile SmartMedia (SM) nu au un controler încorporat, care, potrivit creatorilor, ar trebui să-și reducă costul (este logic să presupunem că costul dispozitivelor capabile să funcționeze cu carduri SmartMedia crește proporțional cu acest). Apropo, din cauza lipsei unui controler în cardul în sine, este imposibil să folosești adaptoare pasive pentru a lucra cu SmartMedia, iar cititoarele de carduri vor costa cumpărătorului între 30 și 50 de dolari.

Tensiunile de funcționare pentru SmartMedia sunt aceleași ca și pentru Compact Flash, adică 5 V și 3,3 V. Cu toate acestea, ar trebui să acordați atenție următoarei caracteristici: spre deosebire de Compact Flash, echipamentele concepute pentru a funcționa cu SmartMedia nu pot funcționa întotdeauna cu cardurile ambelor tipuri. Prin urmare, pentru a face diferența dintre carduri mai clară, unitățile SmartMedia care funcționează la o tensiune de 5 V au colțul din stânga sus întrerupt, în timp ce „colegii” lor care funcționează la o tensiune de alimentare de 3,3 V nu au colțul din dreapta sus. . Adevărat, „devoratorii de energie” de 5 V nu se mai produc. Până de curând, capacitatea maximă a cardurilor era de 128 MB, dar astăzi există deja la vânzare dispozitive cu o capacitate de 256 MB (în special, produse de la SanDisk și Viking).

În ceea ce privește practica aplicației, cardurile SmartMedia sunt de obicei folosite în camere digitaleși playere MP3, rar întâlnite în altele gadgeturi digitale. Trebuie reținut că modulele noi de mare capacitate nu pot fi instalate întotdeauna în modelele mai vechi de dispozitive digitale. Motivul este că controlerul care controlează funcționarea cardului se află „la bordul” dispozitivului în sine, și nu în corpul cardului, deoarece la momentul lansării, de exemplu, camera nu exista carduri SM cu o capacitate de 128 MB, este imposibil să lucrați cu astfel de „giganți” pe care controlerul nu poate. Acesta este un dezavantaj serios al dispozitivelor SmartMedia. Acum despre standardul MultiMediaСard (MMC). Aceste carduri sunt utilizate pe scară largă ca dispozitive de memorie externă, special pentru computere portabile și smartphone-uri. Cu toate acestea, camerele digitale, playerele MP3 și dispozitive de jocuri, iar laptopurile și alte dispozitive digitale sunt, de asemenea, potențiale consumatorii activi acest produs. Promovează standardul MMC Association, care include Hewlett Packard, Renesas Technology, Infineon Technologies Flash, Lexar Media, Micron Technology, Nokia Telefoane mobile, Power Digital Card, Samsung Electronics, Sanyo Electric și alți producători de echipamente digitale. Mai mult, mulți dintre ei sunt și membri ai Asociației Compact Flash... Standardul în sine a fost prezentat publicului pentru prima dată în noiembrie 1997 și a fost rezultatul eforturilor comune ale SanDisk Corporation și Siemens AG/Infineon Technologies AG.

Cardul MMC are aproximativ jumătate din lățimea unei unități CompactFlash, iar dimensiunile sunt apropiate de un timbru poștal mare (24x32x1,4 mm) cu șapte tampoane de contact pe partea inferioară a carcasei. În același timp, spre deosebire de CompactFlash, cardurile standard MMC sunt echipate cu protecție împotriva ștergerii accidentale a informațiilor înregistrate pe ele: pe carcasă există un comutator mecanic de blocare a scrierii (cum ar fi dischetele de 3,5 inchi). Structura cardului MMC, precum CompactFlash, include un controler care controlează funcționarea cardului, ceea ce simplifică funcționarea acestuia și îi asigură compatibilitatea cu multe dispozitive.

Cardurile MMC cântăresc doar 1,5 g, deci sunt utilizate în mod deosebit de către producătorii de computere de buzunar și celulare. Un alt avantaj al cardurilor MMC față de „colegii de clasă” este consumul redus de energie, care se realizează prin reducerea tensiunii de alimentare la 3,3 sau 2,7 V. Și cardurile MMC se pot lăuda și cu volum - dispozitivele cu o capacitate de 1 Gb sunt acum produse în serie. .

O modificare a formatului MultiMediaCard sunt cardurile digitale securizate sau cardurile SD. Inițiativa de a crea carduri „sigure” a venit de la companii Matsushita Electronic (marcă Panasonic), SanDisk și Toshiba. Noile carduri au fost concepute pentru a rezolva două probleme: să țină cont de tendințele vremurilor asociate cu protecția informațiilor privind drepturile de autor - acesta este primul lucru. Și în al doilea rând, crește accesibil utilizatorilor Memorie.

Cardurile SD sunt puțin mai groase decât cardurile MMC (cu 0,7 mm) și diferă prin două contacte suplimentare (9 contacte pentru SD față de 7 pentru MMC). Datorită modificării standardului, capacitatea maximă teoretică a cardurilor a crescut la 2 Gb, iar viteza de schimb de date a crescut și ea. În același timp, cardurile MMC „clasice” sunt pe deplin compatibile cu dispozitivele capabile să funcționeze cu carduri SD, dar compatibilitate inversă Acest lucru nu este în niciun caz respectat întotdeauna, ceea ce trebuie luat în considerare atunci când achiziționați carduri SD noi. Apropo, cardurile standard MMC și SD sunt produse nu numai unități externe, dar și diverse tipuri de gadgeturi, precum receptoare GPS sau tunere FM, conectate la computere portabile prin intermediul unui conector SD. Ei bine, posibilitatea de protecție a drepturilor de autor a permis vânzătorilor să lanseze cărți și melodii pe suporturi SD.

Și, în sfârșit, unul dintre cele mai recent implementate standarde pentru dispozitive flash a fost xD-Picture Card, despre care lumea a aflat despre 30 iulie 2002, când Olympus și FujiFilm au anunțat lansarea cardurilor de memorie flash în miniatură de un nou format. Prefixul xD înseamnă digital extrem și, potrivit companiilor de dezvoltare, ar trebui să sublinieze utilizarea acestui mediu pentru stocarea datelor audio și video. Olympus și FujiFilm consideră că noul format media ar trebui să înlocuiască cardurile SmartMedia învechite.

În același timp, unul dintre motivele creării noului produs a fost tendința de reducere a dimensiunii camerelor digitale. Dimensiunile cardului xD-Picture Card sunt într-adevăr foarte mici (20x25x1,7 mm), iar capacitatea de stocare realizabilă teoretic este de 8 Gb. Adevărat, prima linie xD-Picture a inclus carduri cu capacități de 16, 32, 64 și 128 MB. Până la sfârșitul anului 2002, a apărut o versiune de 256 MB de xD-Picture, iar mai târziu o versiune de 512 MB.

În conformitate cu specificațiile standard, viteza maximă de citire a datelor de pe cardurile xD-Picture este de 5 Mb/s, viteza de scriere este de 3 Mb/s. Tensiune de alimentare - 3,3 V; consumul de energie în timpul funcționării este de 25 mW. La fel ca SmartMedia, cardurile xD-Picture nu includ controler.

O caracteristică interesantă este că toate camerele Fuji și Olympus noi care sunt compatibile cu cardurile xD-Picture vă permit, de asemenea, să instalați module SmartMedia. În acest scop, originalul solutie tehnica: în slotul de memorie al dispozitivului, grupurile de contacte sunt amplasate pe laturi diferite, ceea ce asigură compatibilitatea echipamentului cu două standarde diferite de carduri flash.

Apropo, pentru cardurile xD-Picture există un adaptor special realizat sub forma unui card CompactFlash, care, după instalarea xD-Picture în el, asigură compatibilitatea noului produs cu toate dispozitivele care acceptă CompactFlash.

În loc de o concluzie

Pentru a rezuma toate cele de mai sus, trebuie să recunoaștem un fapt incontestabil: memoria flash este un lucru convenabil și extrem de util. Combinând caracteristicile inerente atât celor permanente, cât și ale memoriei RAM, „unitățile flash” sunt capabile să umple lipsa de „creier” în dispozitivele digitale de dimensiuni mici, oferind proprietarilor lor posibilități aproape nelimitate de stocare a datelor necesare, al căror volum este limitat. numai după numărul de unități flash disponibile. Un lucru este rău - există și aici unele deficiențe. În primul rând, există multe formate de dispozitive flash, ceea ce este costisitor pentru proprietarul diferitelor gadgeturi, iar în al doilea rând, limitarea numărului de cicluri de rescriere este o proprietate foarte reală. Cu toate acestea, după cum știți, dezavantajele există doar pentru a sublinia avantajele, iar dispozitivele flash au multe dintre ele.

• Înainte >

Introducere Omul modern incapabil să trăiască fără informații. Dar informația are această particularitate: trebuie stocată undeva. Acum există destul de multe sisteme de stocare a informațiilor. Poate fi stocat pe medii magnetice, poate fi stocat pe medii optice și magneto-optice. Dar în timpul nostru, o persoană se confruntă și cu destul problema importanta transferul de informații dintr-un loc în altul, precum și problema la fel de importantă a stocării informațiilor și, în consecință, fiabilitatea mass-media. Acesta este motivul pentru care tehnologiile legate de stocarea informațiilor s-au dezvoltat atât de repede. Dar aici apar mai multe probleme. Primul este consumul de energie. Tehnologie moderna dispozitivele, cum ar fi PDA-urile sau playerele MP3, au destul de limitate resurse energetice. Memoria, folosită în mod obișnuit în RAM-ul computerului, necesită o alimentare constantă cu tensiune. Unitățile de disc pot stoca informații fără o alimentare continuă cu energie electrică, dar atunci când scriu și citesc date, le consumă timp de trei. Prin urmare, a fost necesar un mediu care să fie nevolatil în timpul stocării și să aibă un consum redus de energie la scrierea și citirea informațiilor. Si aici buna solutie devenit memorie flash. Suporturile bazate pe acesta se numesc în stare solidă, deoarece nu au părți mobile. Și acesta este un alt avantaj al acestui tip de memorie. Deci, ce este memoria flash, care sunt avantajele și dezavantajele acesteia?

Ce este memoria flash? Memorie flash - un fel special memorie nevolatilă cu semiconductor reinscriptibil. Nevolatil - nu necesită energie suplimentară pentru stocarea datelor (energia este necesară doar pentru înregistrare). Reinscriptibil - permițând ca datele stocate în el să fie schimbate (suprascrise). Semiconductor (solid-state) - nu conține părți în mișcare mecanic (cum ar fi hard disk-uri convenționale sau CD-uri), construite pe baza de circuite integrate (IC-Chip). Spre deosebire de multe alte tipuri de memorie cu semiconductor, o celulă de memorie flash nu conține condensatori - o celulă de memorie flash tipică constă dintr-un singur tranzistor cu o arhitectură specială. O celulă de memorie flash este foarte scalabilă, ceea ce se realizează nu numai datorită progreselor în miniaturizarea dimensiunilor tranzistorului, ci și datorită inovațiilor de proiectare care permit stocarea mai multor biți de informații într-o celulă de memorie flash.

Memoria flash a apărut datorită eforturilor oamenilor de știință japonezi. În 1984, Toshiba a anunțat crearea unui nou tip de dispozitive de stocare, iar un an mai târziu a început producția de cipuri cu o capacitate de 256 Kbit. Adevărat, acest eveniment, probabil din cauza cererii scăzute pentru o astfel de memorie la acea vreme, nu a stârnit comunitatea mondială. A doua naștere a cipurilor flash a avut loc sub marca Intel în 1988, când gigantul global al industriei electronice și-a dezvoltat propria versiune de memorie flash. Cu toate acestea, timp de aproape un deceniu întreg, noul produs a rămas un lucru larg cunoscut doar în cercurile restrânse ale inginerilor informatici. Și numai apariția dispozitivelor digitale de dimensiuni mici, care necesitau cantități semnificative de memorie pentru funcționarea lor, a început creșterea popularității dispozitivelor flash. Din 1997, unitățile flash au început să fie folosite în camerele digitale, apoi în habitatul lor memorie cu stare solidă cu capacitatea de a stoca și de a rescrie în mod repetat date, a început să acopere playerele MP3, computerele portabile, camerele video digitale și alte jucării în miniatură pentru iubitorii adulți ai lumii digitale.

„Ce este într-un nume?” Apropo, așa cum există încă dezbateri despre ce an, 1984 sau 1988, ar trebui considerat momentul apariției memoriei flash reale, originea termenului flash în sine, folosit pentru a desemna această clasă, este, de asemenea, dispozitive controversate. Dacă apelezi la dicţionar explicativ, atunci polisemia cuvântului flash va deveni clară. Se poate referi la un cadru scurt de film, un bliț, pâlpâire sau recoacere a sticlei. Conform versiunii principale, termenul flash a apărut în laboratoarele Toshiba ca o caracteristică a vitezei de ștergere și scriere a unui cip de memorie flash într-o clipită, adică într-o clipă. Pe de altă parte, motivul apariției termenului poate fi cuvântul folosit pentru a desemna procesul de ardere a memoriei ROM, pe care noul produs l-a moștenit de la predecesorii săi. În engleză, intermiterea sau arderea unui cip de dispozitiv de stocare permanent este desemnată prin cuvântul intermitent. Conform celei de-a treia versiuni, cuvântul flash reflectă o caracteristică a procesului de scriere a datelor în microcircuite de acest tip. Faptul este că, spre deosebire de ROM-ul anterior, înregistrarea și ștergerea datelor din memoria flash se realizează în blocuri de cadre, iar termenul flash are unul dintre semnificațiile sale - un cadru scurt al unui film.

Organizarea memoriei flash Celulele de memorie flash vin cu unul sau doi tranzistori. În cel mai simplu caz, fiecare celulă stochează un bit de informație și constă dintr-unul tranzistor cu efect de câmp cu o zonă specială izolată electric (poartă flotantă), capabilă să stocheze o încărcare pentru mulți ani. Prezența sau absența taxei codifică un bit de informație. La scriere, sarcina este plasată pe poarta plutitoare într-unul din două moduri (în funcție de tipul de celulă): injectarea de electroni „fierbinți” sau metoda tunelului de electroni. Ștergerea conținutului unei celule (înlăturarea încărcăturii de pe poarta „plutitoare”) se face folosind metoda tunelului de scriere. Stergerea De regulă, prezența sarcinii pe un tranzistor este înțeleasă ca un „0” logic, iar absența acesteia. ca un „1” logic.

Principiul general de funcționare al unei celule de memorie flash. Sa luam in considerare cea mai simplă celulă memorie flash pe un tranzistor npn. La citire, în absența încărcării pe poarta plutitoare, sub influența unui câmp pozitiv asupra porții de control, se formează un canal n în substrat între sursă și scurgere și apare un curent. Prezența unei sarcini pe poarta „plutitoare” modifică caracteristicile curent-tensiune ale tranzistorului în așa fel încât, la o tensiune de citire normală, canalul nu apare și nici un curent nu apare între sursă și scurgere. La programare, se aplică o tensiune înaltă la drenajul și poarta de control (și tensiunea este aplicată la poarta de control de aproximativ de două ori mai mare). Electronii „fierbinți” din canal sunt injectați pe poarta plutitoare și modifică caracteristicile curent-tensiune ale tranzistorului. Astfel de electroni sunt numiți „fierbinți” deoarece au energie mare, suficientă pentru a depăși bariera de potențial creată de o peliculă subțire de dielectric.

Istoria 1955 memoria pe nuclee magnetice are același principiu de citire-scriere ca MRAM 1989 Oamenii de știință IBM au realizat o serie descoperiri cheie despre „efectul magnetorezistiv gigant” în structurile cu peliculă subțire IBM și Infeneon stabilesc un program comun de dezvoltare MRAM NVE anunță că a fost introdus un cip MRAM kbit Cypress Semiconductor, fabricat folosind tehnologia de 0,18 micrometri. June Infeneon anunță un prototip de 16 Mbit bazat pe 0 Tehnologia de 18 micrometri Septembrie MRAM devine un produs standard la Freescale, care a început să testeze MRAM. Octombrie Dezvoltatorii MRAM taiwanezi imprimă celule de 1 Mbit pe TSMC. TSMC Octombrie Micron renunță la MRAM, analizează alte amintiri.Micron Decembrie TSMC, NEC, Toshiba descriu noi celule MRAM. NVE IP. March Cypress vinde filiala MRAM. June Honeywell raportează fișa de date pentru MRAM rezistentă la radiații de 1 Mbit folosind tehnologia de 0,15 micrometri. Înregistrare MRAM din august: celula de memorie rulează la 2 GHz. November Renesas Technology și Grandis colaborează pentru a dezvolta 65 nm MRAM folosind Rotary Torque Motion. Decembrie Sony dezvăluie prima MRAM cu translație de rotație-cuplu din laborator, care utilizează curent polarizat rotațional printr-un strat magnetorezistiv de tunel pentru a scrie date. Această metodă consumă mai puțină energie și este mai extensibilă decât MRAM convențională. Cu alte avantaje în materiale, acest proces ar trebui să permită densități mai mari decât cele posibile în DRAM. Decembrie Freescale Semiconductor Inc. anunță MRAM care utilizează oxid de magneziu, mai bun decât oxidul de aluminiu, permițând o barieră de tunel de izolare mai subțire și o rezistență îmbunătățită a biților în timpul ciclului de scriere, reducând astfel curentul de scriere necesar Februarie Toshiba și NEC au anunțat un cip MRAM de 16 Mbit cu o nouă „energie structură „ramificată”. Au realizat o rată de mișcare de 200 MB/s, cu un timp de ciclu de 34 ns, cea mai bună performanță dintre orice cip MRAM. De asemenea, sunt mândri de cel mai puțin dimensiune fizicăîn clasa sa de 78,5 milimetri pătrați și o cerință redusă de energie de 1,8 volți. Iulie 10 iulie, Austin Texas Freescale Semiconductor începe să vândă cipuri MRAM de 4 Mbit, care se vând cu aproximativ 25,00 USD per cip.

În loc de o concluzie Pentru a rezuma toate cele de mai sus, trebuie să recunoaștem un fapt incontestabil: memoria flash este un lucru convenabil și extrem de util. Combinând caracteristicile inerente atât permanent cât și RAM, unitățile flash sunt capabile să umple lipsa de creier în dispozitivele digitale de dimensiuni mici, oferind proprietarilor lor posibilități aproape nelimitate de stocare a datelor necesare, al căror volum este limitat doar de numărul. de unități flash disponibile. Un lucru este rău - există și aici unele deficiențe. În primul rând, există multe formate de dispozitive flash, ceea ce este costisitor pentru proprietarul diferitelor gadgeturi, iar în al doilea rând, limitarea numărului de cicluri de rescriere este o proprietate foarte reală. Cu toate acestea, după cum știți, dezavantajele există doar pentru a sublinia avantajele, iar dispozitivele flash au multe dintre ele.

Versatilitate

Abrevierea USB înseamnă că conectarea acestor dispozitive nu necesită „unități de disc” speciale sau adaptoare, altele decât cele incluse în fiecare calculator modern sau laptop USB port. Acesta este unul dintre motivele pentru care unitățile flash au câștigat o mare popularitate în rândul utilizatorilor încă de la începuturile lor. Aproape toate sistemele de operare instalate pe hardware-ul dvs. vor recunoaște automat unitatea flash ca o unitate suplimentară detașabilă.

Compactitate

Dimensiunea standard a unei unități flash USB este de 70 x 20 x 10 mm (unele modele sunt mai mari, altele sunt mult mai mici). În același timp, greutatea unității flash nu depășește 20-30 de grame.

Fiabilitate

În interiorul dispozitivelor nu există piese mecanice mobile, ceea ce le face mai rezistente la stres mecanic (vibrații și șocuri) în comparație cu alte medii de stocare și reduce consumul de energie de mai multe ori. În plus, carcasele unităților flash sunt fabricate din diverse materiale rezistente la șocuri (plastic, piele, metal, cauciuc).

Rata de transfer de date

• interfață USB 1.1 - până la 12 Mbit/s.
• Interfață USB 2.0 - până la 480 Mbit/s.
• Anunțat în 2008 (dar nu a fost încă pus în funcțiune) interfață USB 3.0 - până la 4,8 Gbps.

Volumul și densitatea înregistrării

Capacitatea de memorie a unităților flash moderne încep de la 256 MB. Cele mai comune capacități astăzi sunt 2-4 GB. Capacitate maximă- 128 GB. Cu alte cuvinte, capacitatea de memorie a unităților flash este pentru orice gust și pentru orice sarcină, de la folosirea lor ca „chei” pentru a intra în baze de date până la stocarea unei varietăți de filme în format DivX.

Mai mult, toate unitățile flash au o densitate mare de înregistrare a informațiilor (mult mai mare decât cea a unui CD sau DVD).

Protejarea datelor

Datele stocate pe o unitate flash pot fi protejate atât prin acțiune mecanică, cât și la nivel de software. În primul caz, unele carduri flash au un comutator mecanic special de protecție la scriere (este indicat de două pictograme: un lacăt deschis și un lacăt închis). În cel de-al doilea caz, utilizând un software special, o parte sau toate datele sunt protejate de o parolă, iar această zonă a cardului flash poate fi accesată sau formatată doar cunoscând parola de acces.

Funcția de pornire a discului

La fel ca CD-urile, majoritatea USB unitate flash este posibil să le folosim ca Dispozitiv de pornire ca un disc de sistem. Unii producători oferă o unitate flash specială împreună cu software, care vă permite să faceți unitatea flash „pornibilă”.

Performanta in conditii speciale

Unitățile flash sunt capabile să funcționeze fără probleme într-o gamă largă de temperaturi (de la -40 la +70 0C) și umiditate relativă (5% - 90%).

Design și caracteristici suplimentare

Aspectul unităților flash este foarte divers și cu mai multe fațete. Acestea sunt diverse materiale de carcasă și o gamă largă de culori, elemente de bijuterii și unități flash cu o carcasă transparentă umplută cu lichid multicolor, sub forma unui logo corporativ sau a unui manechin al oricărui produs...

Funcțiile suplimentare ale unităților flash non-standard merită, de asemenea, atenție: lanternă, indicator laser, unitate flash-pix, brățară din silicon și multe altele.

Dezavantajele unităților flash

Ciclu scriere-stergere

Unitățile flash au un număr limitat de cicluri de scriere-ștergere înainte de defecțiune. Numărul aproximativ de cicluri este de 100 de mii. Adică dacă scrieți și ștergeți 1 GB de informații pe o unitate flash de 1 GB de 10 ori pe zi, aceasta va eșua în 25-26 de ani.

Rata de transfer de date

Există opinia că viteza de scriere/citire a informațiilor de pe o unitate flash scade în timp. Acest lucru poate fi adevărat, dar nu există încă o confirmare oficială a acestei informații.

Aspect

Majoritatea unităților flash standard au un capac care acoperă conectorul USB și previne deteriorarea. Dezavantajul acestui element de unitate flash este că este pierdut sau uitat în mod constant. Uneori, producătorul realizează un mecanism special pentru ascunderea conectorului în loc de capac - capacul nu se mai poate pierde (din moment ce nu este acolo), cu toate acestea, designul mecanic este mai susceptibil la uzură.

Luând în considerare toate avantajele și dezavantajele de mai sus ale unităților flash, putem ajunge la următoarea concluzie - acest tip de unitate este unul dintre cele mai optime dispozitive pentru stocarea și transferul datelor.

Oferim unități flash numai cu componente originale de la producători. Toate produsele au o garanție de 1 an. O atenție deosebită ar trebui acordată acestui lucru datorită apariției masive a unităților flash de calitate scăzută pe piața rusă. Unitățile noastre flash se disting prin performanța lor ridicată și absența defectelor. Îți vor susține reputația și vor consolida natura pe termen lung a relațiilor tale cu Partenerii.

Oferim multe soluții pentru a vă face produsele unice identitate corporativă!
Motto-ul nostru: calitate, individualitate și practic!

Vă facem afacerea recunoscută!!

Vadim Bolotnov, directorul CROC Solutions Center bazat pe tehnologia EMC.

Astăzi, problema accelerării serviciilor IT cu volume de date în continuă creștere devine din ce în ce mai presantă. Pentru multe aplicații, soluția este să mutați spațiul de stocare în flash. Principala provocare este de a determina pentru ce aplicații pentru centrele de date timpii de răspuns mici sunt cu adevărat critici. După mutarea lor pe unități flash, aplicațiile rămase pe discuri „tradiționale” vor primi, de asemenea, o creștere a performanței.

Hard disk vs memorie flash

Un server modern este un dispozitiv electronic aproape fără piese mobile. Componente mecanice. Singurele excepții sunt hard disk-ul (HDD) și ventilatoarele de răcire. Limita tehnologică pentru transferul de informații între dispozitive electronice este viteza luminii, dar pentru un hard disk limita de viteză este limitată de viteza mecanică maximă a axului. Prin urmare, procesează informații de sute și mii de ori mai lent decât procesoarele și memoria. În timp ce viteza procesoarelor a crescut de zece ori, hard disk-urile au evoluat mult mai lent. Acum sunt la același nivel ca la sfârșitul secolului al XX-lea. Din acest motiv, multe aplicații pentru care sunt construite centre de date rulează mai lent decât ar putea. Ca rezultat, serverele scumpe, foarte încărcate stau inactiv în timp ce informațiile sunt citite și scrise pe hard disk.

Orez. 1. Creșterea relativă a vitezei procesoarelor și hard disk-urilor mecanice

Relevanța memoriei flash

Volumul de informații și viteza de procesare a acesteia sunt în creștere, iar cerințele noastre în acest sens nu fac decât să crească. Locuiește în lumea modernă devine din ce în ce mai rapid, datorită în mare măsură tehnologiei. Nu avem nicio dorință să pierdem timpul așteptând, folosind servicii electronice prin internet, un bancomat sau în timp ce stai la coadă la casa supermarketului. Viteza redusă a sistemului, care ne irită atât de mult, poate fi o consecință a funcționării lente a subsistemului de discuri pe serverul central.

Memoria flash poate rezolva problema I/O are o viteză de răspuns mult mai mare. In conditii de laborator tare optimă Discul procesează o solicitare în medie 6-7 milisecunde, iar memoria flash - 0,1 milisecunde. În același timp, poate procesa de zeci și sute de ori mai multe tranzacții în comparație cu un hard disk, care are o limită de 150-200 de operații pe secundă.

Dar asta nu înseamnă că hard disk-ul este „mort” și ar trebui abandonat. De mulți ani, ei au prezis moartea benzii magnetice în sisteme Rezervă copie. Memoria flash este încă mai scumpă decât HDD obișnuit. Este mai bine să-l utilizați pentru o gamă limitată de sarcini, deoarece nu toate aplicațiile au nevoie de mare viteză raspuns. Costul memoriei flash poate varia, de asemenea. Există atât memorie flash SLC (celulă cu un singur nivel) scumpe și fiabile, cât și MLC (celulă multinivel) bugetară, dar cu o durată de viață mai scurtă. Un bit de informație este scris într-o celulă SLC și doi biți într-o celulă MLC. Soluțiile industriale folosesc adesea memorie flash SLC, în timp ce produsele de larg consum folosesc adesea MLC mai puțin costisitoare. Dar acum tendința se schimbă, iar memoria MLC începe să fie folosită în sistemele de stocare corporative.

Când decideți să implementați stocarea flash într-un centru de date, trebuie să înțelegeți dacă compania are sarcini IT, a căror implementare promptă vă va permite să câștigați mai mulți bani. De exemplu, există un raport pe care ați dori să îl rulați zilnic, dar contează ca o zi și, prin urmare, este rulat săptămânal. Ca urmare, prețul prognozat în rețeaua comercială nu este făcut corect sau nu este dat partenerilor în totalitate informații reale, sau deponenții pleacă la o altă bancă, nemulțumiți de funcționarea lentă a bancomatelor. Dacă există astfel de sarcini, implementarea lor poate fi aproape întotdeauna accelerată folosind memoria flash. Se presupune adesea că problema este într-o aplicație scrisă incorect, dar puteți accelera munca folosind subsistemul disc. Eficiența poate fi îmbunătățită serios doar prin tehnologie, fără a rescrie codul. Valoarea memoriei flash nu este în volum, ci în viteză și trebuie folosită pentru aplicatii adecvate, numărând costul nu în ruble per gigabyte, ci în ruble per tranzacție (IOPS).

În ce cazuri ajută memoria flash? Bazele de date mari, care se află acum cel mai adesea pe matrice de discuri de ultimă generație, pot fi mutate pe unități. De exemplu, atunci când utilizatorii SAP se plâng muncă lentă aplicații, cel mai probabil, problema poate fi rezolvată prin transferarea stocării în memoria flash. Un sistem de stocare cu memorie flash poate înlocui unul sau chiar mai multe rafturi într-un centru de date.
Memoria flash ar trebui introdusă și atunci când compania derulează un proiect mare de virtualizare a stațiilor de lucru. Virtualizarea stațiilor de lucru în sine este o tehnologie interesantă și promițătoare, care are multe avantaje - de la simplificarea asistenței utilizatorilor până la simplificarea protecției datelor; Trebuie înțeles că virtualizarea stațiilor de lucru implică o sarcină mare asupra sistemului de stocare. Uneori, adăugarea de unități flash la un sistem de stocare tradițional nu ajută nici măcar aici, deoarece controlerele ar putea să nu poată face față. Sistemele de stocare construite în întregime pe memorie flash și optimizate pentru aceasta fac față mult mai bine acestor sarcini.

Imaginați-vă: munca a sute și mii de utilizatori care au interacționat anterior doar cu hard disk-urile lor „cade pe umerii” unui sistem de stocare. În practica mea, am întâlnit deja o situație în care numărul de mașini virtuale a ajuns la sute, iar sistemul de stocare existent nu a mai putut face față. Una dintre tehnologiile populare care vă permite să economisiți spațiu de stocare atunci când virtualizați stațiile de lucru este utilizarea unei „imagine de aur”. Când aveți nevoie de 1000 de computere cu Windows 7, nu trebuie să instalați 1000 de distribuții și să ocupați câțiva terabytes cu fișierele sistemului de operare.

Sistemul de virtualizare va crea una, așa-numita imagine „de aur” a sistemului de operare. În acest caz, toți utilizatorii vor citi din el și pe lor mașini virtuale Vor fi stocate numai fișierele altele decât cele stocate în „imaginea aurie”. Este clar că o cantitate mică de spațiu pe disc reprezintă un număr mare de operațiuni de citire. Și dacă „imaginea de aur” se schimbă într-un fel serios, atunci aceasta provoacă o actualizare a mii de stații de lucru și creează o sarcină foarte mare a sistemului de stocare. Fiind de zeci de ori mai rapidă, memoria flash este mult mai bună la această sarcină.

Orez. 2. Comparația implementării VDI pe sistemele tradiționale și flash de stocare, folosind Violin Memory ca exemplu.

Desigur, companiile mari au nevoie cel mai adesea să treacă la memoria flash, dar această tranziție poate fi utilă și pentru companiile mijlocii. De exemplu, pentru a finaliza eficient o sarcină, poate fi suficient să cumpărați 3-4 unități flash în loc de 20-40 de hard disk pentru o aplicație importantă.

Încorporarea memoriei flash în infrastructura de stocare existentă

Există mai multe moduri de a implementa memoria flash într-o infrastructură de stocare existentă. Prima și cea mai mare o opțiune bugetară- instalați memoria flash direct în server - folosind o unitate flash SSD sau un card cu o interfață PCI Express care conține cipuri de memorie flash. Aceasta este o modalitate ieftină de a accelera serverul, dar are o serie de dezavantaje, din cauza cărora majoritatea companiilor au refuzat la un moment dat să stocheze date pe unități interne și au mers în direcția sistemelor de stocare. În special, acestea sunt toleranța redusă la erori, dificultatea de întreținere, capacitatea insuficientă și incapacitatea de a utiliza memoria flash pentru mai multe servere simultan. Capacitatea memoriei flash dintr-un server este limitată de numărul de sloturi PCI-e și de performanța controlerului RAID, așa că este puțin probabil să puteți obține mai mult de 2 TB.

Următoarele două opțiuni pentru implementarea memoriei flash sunt legate de cea mai comună metodă de stocare a datelor - centralizată. Avantajul este toleranța la erori și faptul că puteți împărți resursele acestei memorii flash costisitoare între mai multe sarcini. Rareori în practica mea am întâlnit o situație în care serverele pot încărca puternic un astfel de sistem de stocare, chiar dacă clientul este mare.
Una dintre modalități este asociată cu furnizorii de sisteme de stocare tradiționale - IBM, HP, EMC, HDS, care produc de mulți ani sisteme de stocare pe hard disk-uri convenționale. Deoarece suportă SSD-uri de câțiva ani, este o modalitate destul de simplă de a folosi memoria flash pentru cei care au deja un astfel de sistem - puteți cumpăra mai multe hard disk-uri din memoria flash și le puteți introduce în rafturi de stocare. Avantajul este simplitatea și faptul că cumpărați o soluție de la un furnizor de încredere.

Dezavantajul este că aceste sisteme vin din trecut au controlere insuficient de puternice, care conțin milioane de linii de cod „adaptate” mecanicii. Acești algoritmi nu sunt întotdeauna potriviți pentru memoria flash. Este clar că este dificil pentru furnizorii care au lucrat cu hard disk-uri de mulți ani să treacă imediat la memoria flash, mai ales că există multe aplicații care prosperă pe hard disk. Prin urmare, pentru a utiliza în mod optim SSD-urile, puteți crea un sistem de stocare cu mai multe niveluri.

Sistemul însuși împarte datele în acelea care acces rapid necesare și cele care nu o necesită sau sunt în general arhivistice. Principiul este simplu, sistemul analizează cererile și acele date care sunt solicitate mai des sunt trimise în memorie flash, iar cele care sunt solicitate mai rar sunt trimise pe hard disk-uri SAS sau SATA. Această abordare permite utilizarea optimă a unităților flash încă scumpe, dar are și dezavantajele sale.

Unul dintre principalele dezavantaje este că sistemul nu poate muta datele în timp real și nu se poate adapta la un profil de încărcare imprevizibil. Algoritmul poate prezice doar pe baza statisticilor cât de des vor fi solicitate anumite lucruri. Prin urmare, există posibilitatea de a nu ghici corect, ceea ce va încetini aplicația. În plus, memoria flash devine rapid mai ieftină și poate în curând așa algoritm complex nu va fi atât de relevant - de exemplu, va fi posibil să puneți toate datele pe memoria flash MLC.

Următoarea metodă de introducere a memoriei flash este, de asemenea, asociată cu stocarea centralizată. Există o serie de furnizori noi care au început dezvoltarea de la zero deja în secolul 21. Sistemele lor au fost create special pentru memorie flash. Acestea gestionează pool-ul de memorie flash ca o singură unitate și ajută la minimizarea dezavantajelor - restricții privind numărul de cicluri de rescriere, viteză de scriere insuficientă în comparație cu citirea etc. Una dintre cele mai exemple de succes— Violin Memory, unul dintre liderii de pe această piață. Mai multe companii cunoscute au investit în Violă, iar unul dintre cei mai serioși investitori este Toshiba, care a inventat memoria NAND.

Dacă aveți o aplicație foarte încărcată, puteți pur și simplu să o transferați în întregime într-o astfel de aplicație sistem nou stocare, iar dacă este foarte mare sau se dovedește a fi prea scump, transferați cele mai încărcate volume. Sistemele de stocare specializate se scalează până la zeci și sute de terabytes de memorie flash.

Și ultima abordare este să folosiți nu doar sisteme de stocare cu memorie flash, ci și o încercare de a adăuga un alt nivel de memorie cache între servere și sistemele existente depozitare Unii producători de sisteme de stocare (EMC, NetApp) oferă acest lucru în cadrul sistemelor lor de stocare. O serie de companii tinere produc sisteme de stocare de stocare în cache autonome care sunt potrivite pentru sistemele de stocare de la orice furnizor. În opinia mea, acest caz prezintă riscuri serioase de compatibilitate și fiabilitate. Dacă dintr-o dată apare undeva cea mai mică defecțiune, puteți pierde date și, prin urmare, bani și timp.

Integrarea stocării flash și a sistemelor tradiționale de stocare

Există multe sarcini care nu au nevoie de o viteză de procesare foarte mare. De obicei, este necesar să se identifice acele aplicații în centrul de date care necesită viteza crescuta sistem de discuri, transferați-le în stocarea flash. Aplicațiile care rămân pe matricea de discuri „obișnuită” vor „respira mai liber”, iar viteza lor de operare va crește, de asemenea. Deoarece Datele cresc inexorabil, ocuparea spațiului liber din sistemul de stocare nu va fi niciodată o problemă.

Mituri despre memoria flash

Multe mituri despre memoria flash sunt legate de faptul că s-a dezvoltat rapid, aproape sub ochii noștri. Și mulți oameni asociază conceptul de memorie flash cu unitățile flash USB și SSD-urile timpurii. Într-adevăr, fiabilitatea lor a lăsat mult de dorit. Motivul este că memoria flash poate rezista doar la un număr limitat de cicluri de ștergere-scriere. SLC - aproximativ 100.000; MLC - 10.000 Acest număr limitat de cicluri de ștergere și scriere ulterioară este citat de oponenții memoriei flash ca argument principal că este mai rău decât hard disk-urile.

Însă nu trebuie să uităm că un hard disk este un dispozitiv mecanic, care, de asemenea, îi poate defecta atât componentele mecanice, cât și magnetice. Și problema cantitate limitata ciclurile de rescriere sunt complet rezolvabile. Pentru ca memoria flash să funcționeze mulți ani sau chiar decenii, este suficient să o încărcați uniform. Este imposibil să ai doar lectură într-o zonă și schimbări constante în alta. Controlerele de stocare pot rezolva această problemă. Mecanismul responsabil pentru acest lucru se numește Wear Leveling. Astfel, pentru sistemele Violin Memory menționate, acest algoritm „usează” uniform întregul spațiu de stocare. În alte sisteme, Wear Leveling este responsabilitatea controlerului fiecărui SSD, care este ceva mai puțin eficient.

Un alt mit este că memoria flash este potrivită pentru citire, dar nu potrivită pentru scris. Acest lucru se datorează mecanismului de procesare a înregistrării. Pentru a scrie într-o celulă de memorie flash, aceasta trebuie mai întâi ștearsă. Ștergerea are loc nu cu o singură celulă, ci cu un întreg bloc, în care sunt combinate de la 64 la 128 sau mai multe celule. Și în timp ce procesul de ștergere este în curs, toate celelalte operațiuni se opresc. Dacă există un disc pe care este scris în mod constant, acesta va fi ocupat cu procesul de curățare pentru a scrie date noi. Și performanța sa va fi într-adevăr mult mai mică decât atunci când citiți pur și simplu de pe disc. Dar situația se schimbă dacă sistemul de stocare este destul de mare, să zicem câțiva terabytes. Apoi, controlerele pot redistribui sarcina, astfel încât acest efect de blocare a sistemului înainte de scriere să nu aibă un impact puternic, iar sistemul va putea arăta aproape aceeași performanță pentru scriere ca și pentru citire.

Care este rezultatul?

Memoria flash accelerează operarea serverelor, optimizează spațiul ocupat în centrul de date și economisește energie. Astăzi, sistemele de stocare construite în întregime pe memorie flash sunt concurenți serioși pentru matricele high-end, care sunt adesea umplute cu zeci sau sute de hard disk-uri pentru a oferi aplicației viteza necesară este adesea secundară. Pe lângă costul inițial al unei astfel de matrice, ocupă destul de mult spațiu în centrul de date și necesită putere și răcire. Dacă o companie plătește pentru a închiria un centru de date comercial, atunci economisirea plăților este un argument foarte serios.

Deoarece majoritatea software-ului pentru întreprinderi este Oracle, SAP etc. - licențiat în mod specific pe bază, puteți economisi și pe licențe prin optimizarea proceselor și reducerea numărului de nuclee implicate. Dacă procesoarele petrec mai puțin timp pe computer așteptând sistemele de stocare, vor putea efectua mai multe calcule pe unitatea de timp. Ca rezultat, vom avea nevoie de mai puține nuclee pentru a rezolva aceeași problemă.

Și încă un punct important: durata de viață a memoriei flash este mult mai lungă decât cea a hard disk-urilor convenționale și, în consecință, costurile de asistență sunt mai mici și există mai puțin risc de pierdere a datelor dacă două unități eșuează simultan (care sunt sistemele de stocare convenționale). susceptibil la).

În ceea ce privește costul stocării informațiilor pe gigabyte, sistemele de stocare cu memorie flash vor fi inferioare sistemelor bazate pe HDD timp de câțiva ani, dar în ceea ce privește costul procesării informațiilor (costul de tranzacție) acestea sunt deja de câteva ori mai mari decât sistemele tradiționale. Există multe exemple în practica rusă și mondială când sistemele uriașe de stocare au fost înlocuite cu sisteme de stocare mici pe memorie flash, care erau de câteva ori mai puțin costisitoare, dar au demonstrat o accelerare uimitoare a aplicației. M-aș îndrăzni să sugerez că, în viitor, locul unităților de astăzi cu o viteză de rotație de 15K și 10K va fi luat de cipurile SLC și MLC.