memória flash. SSD. Os tipos de memória flash. cartão de memória

A memória flash é um tipo de memória de longa duração para computadores, em que os conteúdos podem ser reprogramados ou remover um método elétrico. Em comparação com eletricamente Erasable Programmable Read Only Memory acções acima descritas, poderá ser realizada nos blocos que estão em lugares diferentes. memória flash custa muito menos do que EEPROM, por isso tornou-se a tecnologia dominante. Especialmente em situações onde você precisa de uma preservação de dados estável e de longo prazo. Seu uso é permitido em uma variedade de circunstâncias: em players digitais de áudio, câmeras, telefones celulares e smartphones, onde existem aplicações Android especiais no cartão de memória. Além disso, ele é usado em USB-stick, tradicionalmente usado para armazenar informações e transferência entre computadores. Ela recebeu uma certa notoriedade no mundo dos jogos, onde é frequentemente incluídos em um deslizamento para armazenar dados sobre o andamento do jogo.

descrição geral

A memória flash é um tipo que é capaz de armazenar informações sobre o seu cartão por um longo tempo sem usar o poder. Além disso, pode-se observar maior acesso a dados de velocidade, e melhor resistência ao choque cinética em comparação com os discos rígidos. Graças a essas características, tornou-se uma referência para os dispositivos populares, alimentados por baterias e acumuladores. Outra vantagem inegável é que, quando um cartão de memória flash está comprimida em forma de um sólido, é praticamente impossível para destruir alguns métodos físicos convencionais, de modo que pode resistir a água a ferver e de alta pressão.

acesso a dados de baixo nível

um método de acesso a dados, localizado na memória flash é muito diferente do aplicado aos tipos convencionais. Acesso de baixo nível é realizada pelo condutor. RAM normal de responder imediatamente às chamadas ler informações e gravar, retornando os resultados de tais operações, e o dispositivo de memória flash é tal que isso vai levar tempo para a reflexão.

O dispositivo e o princípio da operação

Neste momento, a memória flash comum, que é concebido para odnotranzistornyh elementos com um "flutuante" portão. Através disso, é possível proporcionar um dispositivo de armazenamento de dados de alta densidade, em comparação com a RAM dinâmica, o que requer um par de transistores e um elemento de condensador. No momento em que o mercado está repleto de uma variedade de tecnologias para construir os elementos básicos para este tipo de mídia, que são projetados pelos principais fabricantes. A diferença é o número de camadas, os métodos de escrita e apagar a informação e organização estrutura, que é normalmente indicado no título.

No momento, há um par de tipos de chips que são mais comuns: NOR e NAND. Em ambos os transistores de memória de ligação é feito para as linhas de bit – em paralelo e em série, respectivamente. O primeiro tipo de tamanhos de células são muito grandes, e há uma possibilidade de acesso aleatório rápido, o que lhe permite executar programas diretamente da memória. A segunda é caracterizada por menores tamanhos de malha, bem como o acesso sequencial rápida que é muito mais conveniente, quando a necessidade de construção de um dispositivo de tipo bloco que vai armazenar grandes quantidades de informação.

A maioria dos dispositivos portáteis SSD utiliza tipo de memória NOR. Agora, no entanto, está se tornando cada vez mais popular dispositivos com uma interface USB. Eles usam a memória do tipo NAND. Aos poucos, ele substitui o primeiro.

O principal problema – a fragilidade

As primeiras amostras de produção em série drives flash não agradou os usuários velocidades mais altas. Agora, no entanto, a velocidade de gravação e leitura está em um nível que pode ser visto filme completo ou executado no sistema operacional do computador. Um certo número de fabricantes já demonstraram a máquina, onde a unidade de disco rígido é substituído por memória flash. Mas esta tecnologia tem uma desvantagem muito significativa, o que se torna um obstáculo para a substituição do suporte de dados dos discos magnéticos existentes. Devido à natureza de dispositivos de memória flash que permite escrever e apagar informações de um número limitado de ciclos, o que é possível, mesmo para dispositivos pequenos e portáteis, para não mencionar quantas vezes ele é feito em computadores. Se você usar esse tipo de mídia como uma unidade de estado sólido em um PC, em seguida, vem rapidamente uma situação crítica.

Isto é devido ao facto de uma tal unidade é construído sobre a propriedade de transistores de efeito de campo para armazenar na porta "flutuante" carga eléctrica, a ausência ou a presença dos quais no transistor é visto como um lógico um ou zero em binário sistema de numeração. Gravação e apagar os dados nos electrões NAND de memória encapsulado produzidos pelo método de Fowler-Nordheim envolvendo dieléctrico. Ele não requer alta tensão, que permite que você faça um tamanho mínimo de celular. Mas exatamente este processo leva à deterioração física das células, uma vez que a corrente elétrica, neste caso, faz com que os elétrons penetram na porta, quebrando o dielétrico barreira. No entanto, uma vida útil garantida de tal memória é de dez anos. chip de depreciação não é por causa de ler as informações, mas por causa das operações de sua apagar e escrever, porque a leitura não requer mudanças na estrutura das células, mas só passa uma corrente elétrica.

Naturalmente, os fabricantes de memória estão trabalhando ativamente no sentido de aumentar a vida de drives de estado sólido deste tipo de serviço: eles são fixos para assegurar a uniformidade da gravação / apagar processos nas células da matriz para não gasto mais do que outros. Para balanceamento de carga caminho de programa são utilizados de preferência. Por exemplo, para eliminar este fenómeno aplica-se a "nivelamento de desgaste" tecnologia. Os dados são muitas vezes sujeitos a alterações, mova o espaço de endereçamento de memória flash, porque o registro é realizado de acordo com diferentes endereços físicos. Cada controlador é equipado com seu próprio algoritmo de alinhamento, por isso é muito difícil comparar a eficácia de diferentes modelos, como os detalhes de implementação não foram divulgados. Como todos os anos o volume de drives flash são cada vez mais necessário o uso de algoritmos mais eficientes que ajudam a garantir a estabilidade do desempenho do dispositivo.

Solução de problemas

Uma forma altamente eficaz para combater o fenómeno foi dada uma certa quantidade de redundância de memória, pelo qual o uniformidade da carga é garantida e correção de erros por meio de algoritmos especiais para o encaminhamento lógico físico blocos de substituição que ocorrem com o uso pesado de cartão de memória. E para evitar a perda de informações de célula, defeituoso, bloqueado ou substituído pelo backup. Esse tipo de software torna possível bloquear a distribuição para assegurar a uniformidade da carga, aumentando o número de ciclos por 3-5 vezes, mas isso não é suficiente.

cartão de memória e outros dispositivos de armazenamento semelhantes são caracterizados pelo fato de que em sua área de serviço é armazenado com a tabela de sistema de arquivos. Ela impede que informações ler falhas ao nível lógico, por exemplo, incorretas ou desligar a cessação súbita do fornecimento de energia elétrica. E desde quando o uso de dispositivos removíveis fornecidos pelo sistema de cache, a substituição frequente tem o efeito mais devastador sobre a mesa e o conteúdo do diretório de alocação de arquivos. E até mesmo programas especiais para cartões de memória não são capazes de ajudar nesta situação. Por exemplo, para um único tratamento de usuário copiado milhares de arquivos. E, aparentemente, apenas uma vez aplicada aos blocos de gravação em que são colocados. Mas a área de serviço correspondia com cada atualização de qualquer arquivo, isto é, tabela de alocação foram submetidos a este procedimento milhares de vezes. Por esta razão, em primeiro lugar irá falhar blocos ocupados por estes dados. Tecnologia "nivelamento de desgaste" trabalha com tais unidades, mas a sua eficácia é limitada. E então não importa o que você usa seu computador, a unidade flash será danificado, mesmo quando ele é fornecido pelo criador.

Vale a pena notar que o aumento da capacidade de tais dispositivos resultou em fichas só para o facto de que o número total de ciclos de escrita diminuída, uma vez que a célula se tornar menor, exigindo menos tensão e para dissipar as partições de óxido que isolam "porta oscilante." E aqui a situação é tal que um aumento da capacidade de dispositivos usado o problema de sua confiabilidade tornou-se cada vez mais agravada e um cartão de classe é agora dependente de muitos fatores. operação confiável de tal decisão é determinado por suas características técnicas, bem como a situação prevalecente no mercado no momento. Devido à forte concorrência forçou os fabricantes a reduzir os custos de produção de forma alguma. Incluindo, simplificando o design, o uso de componentes de um conjunto mais barato, para o controle da fabricação e um enfraquecimento de outras maneiras. Por exemplo, o cartão de memória "Samsung" vai custar mais do que congéneres menos conhecidos, mas sua confiabilidade é muito menos problemas. Mas aqui, muito difícil de falar sobre a completa ausência de problemas, e só nos dispositivos inteiramente fabricantes desconhecidos é difícil esperar algo mais.

perspectivas de desenvolvimento

Embora existam vantagens óbvias, há uma série de desvantagens que caracterizam o cartão de memória-SD, que impedem a expansão da sua aplicação. portanto, é mantido constante busca de soluções alternativas nesta área. É claro que, antes de tudo, tentar melhorar os tipos existentes de memória flash, que não leva a algumas mudanças fundamentais no processo de produção existente. Então, sem dúvida, apenas um: empresas envolvidas fabricação destes tipos de unidades, irá tentar usar todo o seu potencial, antes de passar para um tipo diferente de continuar a melhorar a tecnologia tradicional. Por exemplo, Cartão de Memória Sony produzidos atualmente em uma ampla gama de volumes, portanto, presume-se que ele é e continuará a ser vendido ativamente.

No entanto, até à data, sobre a implementação industrial do limiar é toda uma gama de tecnologias de armazenamento alternativas, algumas das quais podem ser implementadas imediatamente após a ocorrência de condições de mercado favoráveis.

RAM ferroelétrica (FRAM)

princípio tecnologia de armazenamento ferroelétrico (ferroelétricos RAM, FRAM) é proposta para construir uma capacidade de memória não-volátil. Acredita-se que o mecanismo da tecnologia disponível, o qual consiste em substituir os dados no processo de leitura de todas as modificações dos componentes básicos, leva a um certo confinamento do potencial de dispositivos de alta velocidade. Um FRAM – uma memória, caracterizado por simplicidade, fiabilidade elevada e velocidade de operação. Estas propriedades são agora característico de DRAM – RAM volátil que existe no momento. Mas, em seguida, mais serão adicionados, e a possibilidade de armazenamento a longo prazo de dados, que é caracterizada por um cartão de memória SD. Entre as vantagens desta tecnologia pode ser distinguido resistência a diferentes tipos de radiação penetrante que podem ser reclamados em dispositivos especiais que são utilizadas para trabalho em condições de aumento da radioactividade ou em investigação espacial. mecanismo de armazenamento de informações é realizado por aplicação do efeito ferroeltrico. Isso implica que o material é capaz de manter a polarização na ausência de campo elétrico externo. Cada célula de memória FRAM é formado através da colocação da película ultrafina de material ferroeléctrico sob a forma de cristais entre um par de eléctrodos plana de metal que formam um condensador. Os dados neste caso são mantidos dentro da estrutura cristalina. Isto evita o efeito de fuga de carga, o que provoca perda de informação. Os dados da FRAM memória são mantidas mesmo se a tensão de alimentação.

RAM magnética (MRAM)

Outro tipo de memória, que é considerada hoje a ser muito promissor, é MRAM. É caracterizada por um desempenho relativamente alta velocidade e não volatilidade. célula unitária, neste caso, é a película magnética fina colocada sobre um substrato de silício. MRAM é uma memória estática. Ele não precisa reescrever periódica, e as informações não serão perdidos quando a energia é desligada. Atualmente, a maioria dos especialistas concorda que este tipo de memória pode ser chamado a tecnologia da próxima geração como o protótipo existente demonstra um desempenho bastante alta velocidade. Outra vantagem desta solução é o baixo custo dos chips. A memória flash é feita de acordo com o processo CMOS especializado. Um chip MRAM pode ser fabricado por um processo de fabrico padrão. Além disso, os materiais podem servir como os utilizados em meios magnéticos convencionais. Produzir grandes lotes destes chips é muito mais barato do que todos os outros. característica importante MRAM-memory é a capacidade de ativar instantânea. Isto é especialmente importante para dispositivos móveis. Com efeito, neste tipo de células é determinada pelo valor de carga magnética, e não eléctrica, como na memória flash convencional.

Ovonic Unified Memória (OUM)

Outro tipo de memória, em que muitas empresas estão trabalhando ativamente – é uma base de unidade de estado sólido semicondutores amorfos. Na sua base está a tecnologia de transição de fase que é semelhante ao princípio da gravação em discos convencionais. Aqui, o estado de fase da substância num campo eléctrico é alterado a partir de cristalino para amorfo. E essa mudança é armazenada na ausência de tensão. De convencionais discos ópticos , tais dispositivos são caracterizados em que o aquecimento ocorre pela ação da corrente elétrica, não laser. A leitura é realizada, neste caso, devido à diferença de substâncias capacidade reflexiva em estados diferentes, que é percebida pelo sensor de accionamento. Teoricamente, uma solução deste tipo tem uma alta densidade de armazenamento de dados e a máxima fiabilidade, bem como o aumento da velocidade. Alta figura é o número máximo de ciclos de escrita, que utiliza uma unidade de computador, flash, neste caso fica por várias ordens de magnitude.

RAM Chalcogenide (CRAM) e Phase Change Memória (PRAM)

Esta tecnologia baseia-se também na base de transições de fase quando uma substância de fase utilizado no transportador serve como um material amorfo não-condutor, e o segundo condutor é cristalino. A transição da célula de memória a partir de um estado para outro é levada a cabo pelo campo eléctrico e o aquecimento. Tais fichas são caracterizados por resistência à radiação ionizante.

Informações-Multicamadas Imprinted cartão (Info-MICA)

dispositivos obra construída com base nesta tecnologia, com base no princípio da holografia de película fina. A informação é gravada como se segue: em primeiro lugar a formação de uma imagem bidimensional transmitida para o holograma de tecnologia CGH. A leitura de dados é devido à fixação do feixe de laser na extremidade de uma das camadas de gravação, as guias de onda ópticos empregados. Luz se propaga ao longo de um eixo o qual está disposto paralelamente ao plano da camada, formando a imagem de saída correspondente à informação gravado anteriormente. Os dados iniciais podem ser obtidas a qualquer momento através do algoritmo de codificação inversa.

Este tipo de memória favoravelmente com o semicondutor devido ao fato de que garante elevada densidade de dados, de baixo consumo de energia e baixo custo do transportador, segurança ambiental e protecção contra a utilização não autorizada. Mas reescrever as informações do cartão de memória tal não permite, portanto, pode servir apenas como um armazenamento a longo prazo, substituir o meio de papel ou um discos ópticos alternativos para a distribuição de conteúdos multimédia.