К какому виду памяти относится флеш накопитель
Обновлено: 06.07.2024
Когда-то давно, мониторы были только монохромными, а люди хранили информацию на кассетах магнитной ленты. В те далекие и почти забытые времена дискета 5.25" была символом новой эры - в нашу жизнь пришли дисководы или Floppy Disc Drive (FDD). На громадную по размеру дискету, со стороной более 13 сантиметров, помещались сущие крупицы информации. Вы только вдумайтесь -1,2 мегабайта максимальный объем внешнего носителя! Сейчас можно только ужаснуться. Еще, если покопаться в памяти, можно вспомнить, что тогда, когда еще не было и слухов о "Флэшках" и DVD-RW, внутренние носители назывались жесткими дисками, а внешние носители - гибкими. И действительно, они были гибкими, и перевозить со спокойной совестью их можно было или в пластмассовой коробке, или между страниц книги в твердом переплете.
Теперь можно смело говорить девальвации мегабайта - его цена с течением времени неизменно падает.
Внешние носители информации сегодня - это DVD и CD диски, а так же Flash-карты и USB-накопители.
DVD и CD-диски - очень нужная и хорошая вещ, и стоит весьма не дорого. Это идеальный вариант для хранения "бессмертной" коллекции любимых Дедушкой фильмов и обожаемой Бабушкой музыки. Вот только одна проблема стирание и запись дисков, процесс достаточно продолжительный и по тому, не очень подходящий для нашей быстрой и динамично меняющейся жизни.
Возникает вопрос: "Что же делать?".
Ответ прост: "Не жадничать, а покупать "флэшку".
И вот тут-то нас подстерегает сюрприз, ведь для того, что бы разобраться в бесконечных обозначениях марках и аббревиатурах нужно проделать не малую работу.
Начнем с распознавания отличий между Flash-картой и USB-накопителем. И то, и другое "в народе" зовется "флэшкой", что в целом верно. И те, и другие устройства работают по одному и тому же принципу, с той небольшой разницей, что USB-накопитель имеет жесткий корпус и USB-выход, для прямого подключения к компьютеру. В отличие от него, Flash-карта подключается к компьютеру только при помощи других устройств, таких как адаптеры, карт-ридеры или устройства в которых сама карта выполняет функцию памяти.
USB-накопитель. USB flash drive.
Это не только удобный носитель информации, стоит смотреть на него несколько шире. К примеру, такой повседневный предмет обихода студента и делового человека как ручка. Зачастую, от нее требуется не только исполнять свои прямые задачи, но и представить, описать своего владельца. USB-флэш карта, вещ не менее "имиджевая" и расскажет о владельце, ни чуть не меньше, чем перо его ручки.
Возможно по этому, к выбору даже такой рядовой вещи как внешний носитель информации стоит подходить внимательно.
Самые первые качества любой вещи, это надежность и практичность. Говоря об этих качествах в USB-накопителях, стоит обратить внимание на материал, из которого изготовлен корпус устройства и модификацию разъема.
Корпус может быть выполнен из трех видов материала:
Металл - Для тех, кто ведет активный образ жизни, связанный с движением и не оставляет "карманы" в гардеробе важно что бы при случайном ударе, или нажиме корпус смог защитить содержимое.
Резина - Это покрытие намного удобней в обращении (не скользит, не царапается) и изнашивается, на много меньше чем пластмасса долго сохраняет вид.
Пластмасса - Легкая и привычная. Если вы не ездите на роликах или доске, не делаете вело-трюков и не носите в карманах наждачную бумагу, то вариант с пластмассовым корпусом вполне подойдет.
Выпускаются так же накопители с защитой от воды, на тот случай если вы любите купаться в одежде и с вещами.
Модификации разъемов встречаются двух видов: выдвижные и накрываемые колпачком. Вроде бы разницы никакой, но есть два нюанса. Нюанс номер один в том, что выдвижной разъем на много практичнее накрываемого колпачком. Второй нюанс в том, что колпачок легко теряется, тем самым оставив разъем без защиты.
Различия накопителей на этом не заканчиваются, а только начинаются.
Объем. От объема зависит, мягко говоря, не мало. Оптимального размера, не существует и тут "каждому свое". Но можно точно сказать, что флэшка меньше 4 Гб это для картинок, музыки и документов, а больше 8 Гб для чего угодно.
Kingston "DataTraveler 150" 64GB - для деловых людей, путешественников и того, что зовется "понт".
64 гигабайта. Вау-импульс обеспечен т.к. данный объем информации скорее соответствует маленькому винчестеру. Слово "Traveler" неспроста фигурирует в названии этой "флэшки". В самом деле, если вы много путешествуете и подолгу не бываете дома, то вынуждены где-то хранить постоянно пополняющуюся коллекцию фотографий или видеороликов кроме того резиновый корпус долго сохранит ее внешний вид в хорошем состоянии. Тогда Накопитель большого объема - наилучший вариант.
Не стандартный дизайн.
Дизайн и исполнение USB-накопителей настолько разнообразен, что иногда их можно перепутать с чем-нибудь другим, или попросту не заметить. Каждый желающий, при должном усилии, сможет подобрать себе флэшку" не только по стилю и размеру, но и по ряду ругих, оригинальных качеств.
Даже обычная вещь, необычного дизайна - это всегда хороший подарок. Она долго будет напоминать о Вас тому, кому ее подарили. Она же хорошо подчеркнет индивидуальность.
Защита паролем.
Эта функция не дает посторонним использовать или перезаписывать информацию, содержащуюся на Flash-карте. Тонкости и ограничения зависят от модификации. Как правило, защита паролем обеспечивается специальной программой заранее установленной на накопителе или поставляемой на диске вместе с ним.
Датчик считывания отпечатка пальца.
Что касается защиты данных, то датчик считывающий отпечаток пальца, куда эффективней парольной защиты. Флэшка определяет владельца следующим образом: когда вы впервые подключаете ее к компьютеру, установленный датчик сканирует отпечаток пальца и запоминает его. При каждом подключении флэшки, датчик производит сканирование и сравнение отпечатка с находящимся в памяти. Соответственно, или дает доступ, или не дает.
Защита от перезаписи.
Как и в случае с дискетами, на корпусе флэшки есть специальная защелка-замочек. Если эта защелка установлена в положение закрытого замочка, информацию можно читать, но вот записать нельзя. Очень удобно для тех, кто "любит" подчищая информацию на дисках случайно стереть совсем не то, что нужно.
Сжатие данных.
Осуществляется при помощи программы и, по сути своей, сильно напоминает архивирование. Степень сжатия зависит от того, что вы планируете сжимать. К примеру, текстовые файлы сжимаются до 80%, а вот размер фотографии и картинки формата JPG эта система почти не изменит.
Скорость записи и чтения данных.
Скорость записи на USB-носитель начинается от 3 Мб/с. В случае если на компьютер установлено соответствующее по и USB порт компьютера соответствует поколению 2.0. то самые быстрые флэшки могут принимать информацию почти со скоростью в 30 Мб/с. Стоит обратить внимание на то, что много мелких файлов в любом случае записываются медленнее чем с 1 большой. Связано это с тем что flash-карта не сразу производит запись на максимальной скорости, а набирает ее в течении записи файла. По этому при записи файлов размером в 30 Кб, скорость 0,03 Мб/с хоть и не приятна, но вполне нормальна.
Скорость чтения - это скорость с которой компьютер получает информацию с носителя. Если вы хотите посмотреть фильм, то скорости, ниже 3 Мб/с ни как не хватит для качественного просмотра. Однако. Современные накопители редко имеют начальную скорость чтения меньше 10-20 Мб/с., а некоторые могут "разогнаться" до 30.
Карты памяти.
Почти не одно устройство способное запоминать звук или изображение, будь то фотоаппарат или мобильный телефон сейчас не обходится без карты памяти, на которой находится "львиная доля" записанной на устройство информации. Разницы в том, какую карточку выбрать нет ни какой, но только до тех пор, пока ее некуда ставить. Как только вы покупаете какое-то устройство, использующее такую внешнюю память, диапазон вашего выбора падает почти до нуля. Как правило, в комплект поставки входят флэшки не значительного размера. К примеру, 256 Мб, что на сегодняшний день применимо только для записи большого количества текстовых файлов. И, почти каждый владелец телефона, фотоаппарата или плеера со временем приходит к выводу, что объема памяти "комплектной" карты ему несколько недостаточно.
После покупки карточки совместимой с вашим устройством и удовлетворительного объема, возникает следующий вопрос: Как подключить это к компьютеру?
В комплект поставки телефона, фотоаппарата или плеера обычно входит USB-кабель успешно решающий эту проблему но, кабель это:
а) не всегда удобно,
б) скорость чтения и записи оставляет желать лучшего.
На выручку приходит аппарат называемый Кардридер (Card reader), это устройство которое предназначено для подключения Flash-карт к компьютеру и оснащено одним или несколькими слотами под разные форматы карт, а так же USB-портом.
Большая часть производителей фотоаппаратов комплектуют свои изделья слотами для "Secure Digital" (SD). Стойким исключением являются фотоаппараты компании Olympus, выпустившей для своих детищ карту "xD-Picture".
Что же касается телефонов, то вот здесь единства нет ни какого: microSD (TransFlash), Memory Stick Pro Duo, Memory Stick Micro M2, Compact Flash и некоторые другие модели.
Что примечательно, все эти флэшки можно разделить на семьи и притемнить правило: "Налезло на старшего, подойдет и младшему".
"Secure Digital" (SD) - самая большая карточка этого семейства, к ней без проблем можно купить кардридер. В некоторые ноутбуки кардридеры этого размера встроены изначально.
SDM, Mini-SD, Mini- Secure Digital - вторая по размеру, после SD. При помощи адаптера, часто поставляемого в комплекте, можно использовать вместо SD.
Micro SD (TransFlash) - Самая маленькая из этой троицы, ее размер составляет всего 11х15х1 мм. Поставляться может как с двумя адаптерами, для SD и MiniSD, так и с одним SD или вообще без адаптера.
Memory Stick Pro - отличаются от SD только формой и сферой применения. В этом семействе так же три варианта карт.
Memory Stick Pro Duo
Memory Stick Micro M2
Compact Flash - это, можно сказать то, с чего вообще начинались флэшки. Теперь в сравнении м Micro SD они кажутся громадными ведь их габариты 43 х 36 х 3,3 мм., а вес больше 10 грамм.
xD-Picture - карты памяти, выпускаемые компанией Olympus для техники собственного производства.
MultiMedia Card (ММС) - визуально очень похожи на SD, а при наличии адаптера возможно использовать один и тот же кардридер.
microMM - младшая сестра ММС.
Вот такой он - мир Flash-карт, дающих память нашим телефонам, коммуникаторам, фоторамкам, навигаторам и прочей технике, которая умеет помнить.
Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо! И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.
Теоретическая часть
Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…
Какая память бывает?
На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.
Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…
Современные типы «твердотельной памяти». Источник
Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.
Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?
Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.
Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник
Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.
NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.
Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.
В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).
Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!
Что такое DRAM?
Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.
Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:
Устройство ячейки RAM. Источник
Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.
Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…
Часть практическая
Flash
Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:
Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник
Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.
Корпус кварцевого генератора
Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:
Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита
А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:
Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий
Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.
После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:
«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)
Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый» < 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:
СЭМ-изображения контактов, питающих чип памяти
Если говорить о самой памяти, то тут нас тоже ждёт успех. Удалось отснять отдельные блоки, границы которых выделены стрелочками. Глядя на изображение с максимальным увеличением, постарайтесь напрячь взгляд, этот контраст реально трудно различим, но он есть на изображении (для наглядности я отметил отдельную ячейку линиями):
Ячейки памяти 1. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки
Мне самому сначала это показалось как артефакт изображения, но обработав все фото дома, я понял, что это либо вытянутые по вертикальной оси управляющие затворы при SLC-ячейке, либо это несколько ячеек, собранных в MLC. Хоть я и упомянул MLC выше, но всё-таки это вопрос. Для справки, «толщина» ячейки (т.е. расстояние между двумя светлыми точками на нижнем изображении) около 60 нм.
Чтобы не лукавить – вот аналогичные фото с другой половинки флешки. Полностью аналогичная картина:
Ячейки памяти 2. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки
Конечно, сам чип – это не просто набор таких ячеек памяти, внутри него есть ещё какие-то структуры, принадлежность которых мне определить не удалось:
Другие структуры внутри чипов NAND памяти
Всю плату SO-DIMM от Samsung я, конечно же, не стал распиливать, лишь с помощью строительного фена «отсоединил» один из модулей памяти. Стоит отметить, что тут пригодился один из советов, предложенных ещё после первой публикации – распилить под углом. Поэтому, для детального погружения в увиденное необходимо учитывать этот факт, тем более что распил под 45 градусов позволил ещё получить как бы «томографические» срезы конденсатора.
Однако по традиции начнём с контактов. Приятно было увидеть, как выглядит «скол» BGA и что собой представляет сама пайка:
«Скол» BGA-пайки
А вот и второй раз пора кричать: «Язь!», так как удалось увидеть отдельные твердотельные конденсаторы – концентрические круги на изображении, отмеченные стрелочками. Именно они хранят наши данные во время работы компьютера в виде заряда на своих обкладках. Судя по фотографиям размеры такого конденсатора составляют около 300 нм в ширину и около 100 нм в толщину.
Из-за того, что чип разрезан под углом, одни конденсаторы рассечены аккуратно по середине, у других же срезаны только «бока»:
DRAM память во всей красе
Если кто-то сомневается в том, что эти структуры и есть конденсаторы, то тут можно посмотреть более «профессиональное» фото (правда без масштабной метки).
Единственный момент, который меня смутил, что конденсаторы расположены в 2 ряда (левое нижнее фото), т.е. получается, что на 1 ячейку приходится 2 бита информации. Как уже было сказано выше, информация по мультибитовой записи имеется, но насколько эта технология применима и используется в современной промышленности – остаётся для меня под вопросом.
Конечно, кроме самих ячеек памяти внутри модуля есть ещё и какие-то вспомогательные структуры, о предназначении которых я могу только догадываться:
Другие структуры внутри чипа DRAM-памяти
Послесловие
Помимо тех ссылок, что раскиданы по тексту, на мой взгляд, довольно интересен данный обзор (пусть и от 1997 года), сам сайт (и фотогалерея, и chip-art, и патенты, и много-много всего) и данная контора, которая фактически занимается реверс-инжинирингом.
К сожалению, большого количества видео на тему производства Flash и RAM найти не удалось, поэтому довольствоваться придётся лишь сборкой USB-Flash-накопителей:
P.S.: Ещё раз всех с наступающим Новым Годом чёрного водяного дракона.
Странно получается: статью про Flash хотел написать одной из первых, но судьба распорядилась иначе. Скрестив пальцы, будем надеяться, что последующие, как минимум 2, статьи (про биообъекты и дисплеи) увидят свет в начале 2012 года. А пока затравка — углеродный скотч:
Углеродный скотч, на котором были закреплены исследуемые образцы. Думаю, что и обычный скотч выглядит похожим образом
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»
Современному человеку нравится быть мобильным и иметь при себе различные высокотехнологичные гаджеты (англ. gadget — устройство), облегчающие жизнь, да что там скрывать, делающие ее более насыщенной и интересной. И появились-то они всего за 10-15 лет! Миниатюрные, легкие, удобные, цифровые… Всего этого гаджеты достигли благодаря новым микропроцессорным технологиям, но все же больший вклад был сделан одной замечательной технологией хранения данных, о которой сегодня мы и будем говорить. Итак, флэш-память.
Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». На самом деле это не совсем так. Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства. В этой статье мы попытаемся понять их устройство, принцип работы, а также рассмотрим различные варианты практического использования.
С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.
Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток». При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. Хочу также обратить ваше внимание на то, что в структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор. Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации. Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит. Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов. Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.
Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, все-таки есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы. Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях :) (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек. Недостатки (куда уж без них) заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.
Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.
И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных. Об этом и пойдет далее речь…
Где нужна память…
- считать в буфер блок информации, в котором он находится
- в буфере изменить нужный байт
- записать блок с измененным байтом обратно
И будет флэш…
Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков. В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами. Как вы понимаете, этот сегмент информационных технологий не так уж и мал. Кроме того, со слов производителей, на нем экспансия флэш не остановится. Итак, какие же основные тенденции развития имеют место в этой области.
Во-первых, как уже упоминалось выше, большое внимание уделяется интегрированным решениям. Причем проекты вроде Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.
Собственно, выявлением бэдов занимается алгоритм ECC — он сравнивает записываемую информацию с реально записанной. Также в связи с ограниченным ресурсом ячеек (порядка нескольких миллионов циклов чтения/записи для каждой) важно наличие функции учета равномерности износа. Приведу такой редкий, но встречающийся случай: брелок с 32 Мбайт, из которых 30 Мбайт заняты, а на свободное место постоянно что-то записывается и удаляется. Получается, что одни ячейки простаивают, а другие интенсивно исчерпывают свой ресурс. Чтобы такого не было, в фирменных устройствах свободное пространство условно разбивается на участки, для каждого из которых осуществляется контроль и учет количества операций записи.
Еще более сложные конфигурации класса «все-в-одном» сейчас широко представлены такими компаниями как, например, Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM). Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. К таким относятся: PDA, смартфоны, телефоны для сетей 3G. Приведу пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM-процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с распространенными ОС: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB. Таким образом на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.
Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти. В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR-флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода. В скором времени в серийное производство будут запущены 512 Мбит чипы NOR той же Renesas. Напряжение питания их составит 3,3 В (напомню, хранить информацию они могут и без подачи тока), а скорость в операциях записи — 4 Мбайт/сек. В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) — универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов — 0,13 нм, в планах переход на 0,09 нм техпроцесс. Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с!
Что ж, как видите, технология развивается стремительно. Вполне возможно, что к моменту выхода статьи появится еще что-нибудь новенькое. Так что, если что — не взыщите :) Надеюсь, материал был вам интересен.
USB-накопитель - портативное устройство, содержащее энергонезависимую память Тип Flash , предназначен для работы с компьютером через USB и используется для передачи данных между компьютерами и устройствами, поддерживающими USB-память.
USB-накопитель - это портативное устройство типа « подключи и работай» , которое обычно подключается к компьютеру напрямую через разъем USB , поэтому для него не требуются дополнительные аксессуары ( док-станция , привод компьютера, блок питания).
Скорость зависит от версии USB (1.1, 2.0, 3.0 или 3.1) и скорости используемой флэш- памяти. Нынешние размеры современных устройств, называемых сериями «мини», не превышают в два раза размер USB-разъема и часто высовываются лишь на несколько миллиметров после вставки их в гнездо.
В старых моделях, как и в случае с гибкими дисками, обычно использовался внешний переключатель блокировки записи и стирания.
Типы и скорости
Упаковка продукта имеет маркировку USB 2.0 и USB 3.0, но более важной информацией для пользователя является фактическая скорость передачи. Эти устройства должны иметь информацию об их рабочих параметрах.
USB-флешки можно разделить на три группы из-за соответствия принятым спецификациям (значения даны как максимум, который должен быть достигнут в данном стандарте с учетом накладных расходов - фактически могут быть достигнуты гораздо меньшие передачи):
USB 1.1 ( Full Speed ) - устройства, которые соответствуют спецификациям этой спецификации, могут работать со скоростью 1,5 Мбит / с (0,1875 МБ / с) или 12 Мбит / с (1,5 МБ / с)
USB 2.0 ( High Speed ) - устройства, соответствующие новой спецификации, могут работать со скоростью 480 Мбит / с (60 МБ / с), но на практике они получают только 320 МБ / с (40 МБ / с). Устройства USB 2.0 полностью совместимы со старыми устройствами.
USB 3.0 ( SuperSpeed ) - устройства передают данные (при подключении к порту USB 3.0) со скоростью до 4,8 Гбит / с (600 МБ / с). Первые флэш-накопители такого типа появились в 2009 году.
В настоящее время они достигают более низких скоростей, чем предсказывает стандарт, из-за аппаратных ограничений внутренней архитектуры флэш-памяти - максимальная скорость записи и чтения такой памяти может быть намного ниже, чем интерфейс USB 3.0.
Еще одной причиной ограничения скорости являются поддерживаемые протоколы. Вы можете передавать данные с USB 3.0 через порты USB 3.0 и USB 2.0 (в последнем случае, соответственно, медленнее).
Флешка со съемной вилкой
Первоначально Pendrive предлагал емкости, сопоставимые с емкостью флоппи-дисков, но быстрое технологическое развитие флэш-памяти означало, что емкости быстро превосходили ZIP-диски , и теперь они сопоставимы с жесткими дисками.
В конце 2013 года появились флеш-накопители объемом 512 ГБ и даже 1 ТБ, а в 2019 году - 4 ТБ, но их цены были даже в несколько раз выше, чем у 2,5- дюймовых портативных накопителей .
Передача данных
Чаще всего эти воспоминания используются для передачи и хранения файлов (документов, приложений , фотографий, музыки, фильмов).
Ремонт компьютеров
Они успешно восстанавливают данные с ноутбуков с помощью портативных приложений для восстановления данных, а также удаляют вирусы или шпионское ПО с зараженного компьютера.
Аудио плееры
Флэш-память оснащена выходом на наушники, и почти во всех моделях используются ЖК-дисплеи или мини-дисплеи OLED . Они поддерживают MP3 , WMA , WAV , MIDI , MP4 , AIFF и аналогичные форматы.
Загрузка операционной системы
Эта функция аналогична live CD , которая позволяет загружаться с самого привода CD / DVD, например, операционной системы или конкретной программы, без ее установки - эта функция называется live USB .
Увеличение системной памяти
В последних операционных системах Microsoft ( Windows Vista и Windows 7 ) использование функции ReadyBoost позволяет увеличить оперативную память системы, используя определенное пространство неиспользуемой памяти подключенной флэш-памяти.
Максимально возможный размер зарезервированного пространства составляет 32 ГБ для одного подключенного устройства USB и всего 256 ГБ.
Pendrive подключен к операционной системе Linux, создает в нем файл определенного размера (dd), помеченный как swap (mkswap) и добавленный в пул подкачки (swapon).
Дополнительные возможности
Все больше и больше USB-накопителей включают дополнительные функции в виде MP3-плеера , диктофона , FM- радио, цифровой камеры и тому подобное.
Подключение SD-карты с выходом USB как 512 МБ PSd
Флэш-накопители используются большинством людей, которые используют компьютеры, поэтому они должны быть достаточно маленькими, чтобы положить их в карманы и взять с собой. Они производятся в различных формах, от прямоугольных брелоков до причудливых статуэток.
Наиболее распространенные емкости: 8 ГБ , 16 ГБ, 32 ГБ, 64 ГБ и 128 ГБ; реже 256 ГБ и 512 ГБ.
Безопасность данных.
Новейшие флешки становятся все более долговечными, устойчивыми к ударам и даже падениям с высоты нескольких десятков метров. Водонепроницаемые и огнестойкие версии также производятся.
Вы также можете купить pendrive, оснащенные встроенным программным обеспечением, которое требует ввода пароля перед считыванием данных с устройства (они часто шифруются с помощью соответствующих криптографических алгоритмов), а для более требовательных версий имеются устройства, снабженные устройством считывания отпечатков пальцев, что предотвращает несанкционированный доступ к сохраненным файлам. на такой подвеске.
Средство для вирусов и других типов вредоносных программ.
Флэш-накопители USB являются одним из носителей (как и ранее гибкие диски) распространения компьютерных вирусов , шпионских программ и других типов вредоносных программ.
Вирус распространяется из зараженной системы Microsoft Windows в переносную память, создавая свою копию и собственный файл, который позволяет заражать другие копии этой операционной системы .
Это можно сделать автоматически, просто поместив такую память в порт USB, без дальнейшего участия пользователя в процессе распространения вируса (например, нажав на зараженный файл)
Чтобы защитить себя от этих типов угроз, вы можете установить антивирусную программу или полностью отключить параметр автозапуска для носителей данных.
Вирусы, повреждающие системы MS Windows, безвредны для других операционных систем, например Linux , Solaris , BSD , macOS , поэтому зараженные компьютеры можно безопасно подключать и форматировать с помощью зараженной памяти USB
Сейчас оптические диски постепенно отходят на второй план и это понятно. Оптические диски позволяют записать относительно небольшое количество информации. Также удобство использования оптического диска оставляет желать лучше, к тому же диски можно легко повредить, поцарапать, что приводит к потере читаемости диска. Однако для длительного хранения медиаинформации (фильмов, музыки) оптические диски подходят как никакой другой внешний носитель. Все медиацентры и видеопроигрыватели по-прежнему воспроизводят оптические диски.
Флешки
USB-флешки
К разновидностью флешек можно отнести карты памяти, которые с картриддером являются полноценной USB-флешкой. Удобство использование такого тандема позволяет хранить значительные объемы информации на различных картах памяти, которые будет занимать минимум места. К тому же вы всегда можете прочитать карту памяти вашего смартфона, фотоаппарата.
Флешки удобно использовать в повседневной жизни – переносить документы, сохранять и копировать различные файлы, просматривать видео и прослушивать музыку.
Внешние жесткие диски
Внешние жесткие диски технически представляют собой жесткий диск, помещенный в компактный корпус с USB адаптером и системой защиты от вибрации. Как известно жесткие диски обладают впечатляющими объемами дискового пространства, что в купе с мобильностью делает их очень привлекательными. На внешнем жестком диске вы сможете хранить всю свою видео и аудиоколлекцию. Однако для оптимальной работы внешнего жесткого диска требуется повышенная мощность питания. Один разъем USB не в силе обеспечить полноценное питание. Вот почему на внешних жестких дисках имеется двойной кабель USB. По габаритам внешние жесткие диски совеем небольшие, и могут легко поместиться в обычном кармане.
HDD боксы
Существуют HDD боксы, предназначенные для использования в качестве носителя информации обычный жесткий диск (HDD). Такие боксы представляют собой коробку с контроллером USB, к которому подключаются самые простые жесткие диски стационарного компьютера.
Таким образом, вы легко можете переносить информацию непосредственно с жесткого диска вашего компьютера напрямую, без дополнительного копирования и вставки. Такой вариант будет намного дешевле покупки внешнего жесткого диска, особенно если перенести на другой компьютер нужно почти весь раздел жесткого диска.
Не пропусти самое интересное!Подписывайтесь на нас в Facebook и Вконтакте!
В общем случае, границы между этими разновидностями носителей довольно расплывчаты и могут варьироваться, в зависимости от ситуации и внешних условий.
Необходима подсказка, как устранить затертость с заднего бампера автомобиля.
Кто-то прижался во дворе и поцарапал. Деньги выкидывать для перекраску элемента нет желания, т.к дорого стоит.
Читайте также: