Pamięć flash to nieulotny nośnik pamięci, który elektronicznie usuwa i przeprogramowuje dane. Jest to rodzaj elektronicznie kasowalnej, programowalnej pamięci tylko do odczytu (EEPROM), która nie wymaga zasilania do utrzymania danych przechowywanych w chipie ani nie wymaga okresowego odświeżania.
Śledzenie ewolucji pamięci flash
Historia pamięci flash rozpoczęła się wraz z wynalezieniem pamięci EEPROM przez Fujio Masuokę, inżyniera w firmie Toshiba, na początku lat 80-tych. Kolega Masuoki, Shōji Ariizumi, zaproponował nazwę „flash”, ponieważ proces usuwania wszystkich danych z chipa przypominał mu lampę błyskową aparatu.
Pierwsza pamięć flash, zwana „NOR flash”, została wprowadzona przez firmę Intel w 1988 roku. Pamięć flash NOR umożliwiała operacje odczytu i zapisu o dostępie swobodnym, ale była droga. Następnie w 1989 roku Toshiba wprowadziła pamięć flash NAND, która zapewniła sekwencyjny dostęp do danych i krótszy czas kasowania i zapisu. Pamięć flash NAND jest tańsza w przeliczeniu na bit i bardziej skalowalna, co czyni ją preferowanym wyborem w przypadku zastosowań pamięci masowej o dużej pojemności.
Odkrywanie koncepcji pamięci flash
Pamięć flash to rodzaj pamięci z bramką zmiennoprzecinkową, wykorzystujący zasady wychwytywania ładunku do przechowywania danych. Obecność lub brak ładunku na tranzystorze z bramką pływającą oznacza przechowywaną wartość bitową. Ponieważ ładunek pozostaje nawet po odłączeniu zasilania, pamięć flash charakteryzuje się nieulotną charakterystyką.
Informacje w pamięci flash są przechowywane w komórkach przechowujących fragmenty informacji. Komórka jednopoziomowa (SLC) przechowuje jeden bit informacji, podczas gdy komórka wielopoziomowa (MLC) może przechowywać więcej niż jeden bit na komórkę. W ostatnich latach popularność zyskały komórki trójpoziomowe (TLC) i czteropoziomowe (QLC), umożliwiając przechowywanie większej ilości danych w tej samej przestrzeni fizycznej.
Analiza funkcjonalności pamięci flash
Każda komórka pamięci flash zawiera pojedynczy tranzystor polowy (FET) z dodatkową bramką pływającą. Bramka pływająca jest umieszczona pomiędzy bramką kontrolną a podłożem. Dane są przechowywane poprzez wychwytywanie lub usuwanie elektronów z bramki pływającej. Zmienia to napięcie progowe tranzystora – które reprezentuje wartości binarne 0 i 1.
Zapisywanie w pamięci flash polega na zatrzymywaniu elektronów w bramce pływającej (programowanie), a odczyt polega na sprawdzeniu napięcia progowego (wykrywanie). Kasowanie polega na usunięciu elektronów z bramki pływającej. Komórki pamięci Flash są zwykle ułożone we wzór siatki, który obejmuje bloki, strony i płaszczyzny.
Kluczowe cechy pamięci Flash
Podstawowe cechy pamięci flash obejmują nieulotność, długotrwałe przechowywanie, niskie zapotrzebowanie na energię i trwałość. Krótkie czasy dostępu do odczytu sprawiają, że nadaje się do różnych zastosowań. Brak ruchomych części w pamięci flash przekłada się na mniejsze ryzyko awarii mechanicznej. Ponadto pamięć flash jest odporna na wysokie ciśnienie, wahania temperatury i wibracje.
Kategoryzacja pamięci flash
Pamięć flash dzieli się głównie na dwa typy: pamięć flash NOR i NAND.
| Typ Flasha | Przeczytaj Prędkość | Szybkość pisania | Koszt za bit | Wytrzymałość |
|---|---|---|---|---|
| NOR Flash | Wysoki | Niski | Wysoki | Wysoki |
| Flash NAND | Umiarkowany | Wysoki | Niski | Umiarkowany |
Co więcej, w oparciu o liczbę bitów przechowywanych w komórce, pamięć flash można podzielić na SLC, MLC, TLC i QLC.
Aplikacje, problemy i rozwiązania dotyczące wykorzystania pamięci Flash
Pamięć flash jest wszechobecna w nowoczesnych technologiach, od dysków USB, dysków półprzewodnikowych (SSD) i kart pamięci, po smartfony, tablety i laptopy. Odgrywa również istotną rolę w serwerach, sieciach i zastosowaniach przemysłowych.
Typowe problemy z pamięcią flash obejmują ograniczone cykle zapisu/kasowania i degradację danych w czasie. Algorytmy wykrywania i korygowania błędów, techniki równoważenia zużycia i nadmierne przydzielanie zasobów pomagają złagodzić te problemy.
Porównanie i charakterystyka
| Funkcja | Pamięć flash | Dysk twardy |
|---|---|---|
| Prędkość | Szybko | Powolny |
| Trwałość | Wysoka (brak ruchomych części) | Umiarkowany (zawiera ruchome części) |
| Koszt | Wysoka na GB | Niski na GB |
| Hałas | Cichy | Hałas powodowany przez ruchome części |
| Rozmiar | Kompaktowy | Większy |
Przyszłość pamięci flash
W miarę postępu w kierunku bardziej kompaktowych, wydajnych i pojemnych pamięci masowych ewoluują nowe technologie, takie jak 3D NAND i pamięć ze zmianą fazy (PCM). 3D NAND układa komórki pamięci pionowo, zwiększając gęstość przechowywania. PCM to rodzaj nieulotnej pamięci RAM, która oferuje prędkość porównywalną z pamięcią DRAM i trwałość lepszą niż pamięć flash.
Pamięć flash i serwery proxy
Pamięć flash może odgrywać kluczową rolę w serwerach proxy, które służą jako pośrednicy dla żądań klientów poszukujących zasobów z innych serwerów. Jako szybka pamięć masowa, pamięć flash może buforować często używane dane, zapewniając krótki czas reakcji. Może także przechowywać dzienniki i inne krytyczne dane w trwały i niezawodny sposób.
powiązane linki
Aby głębiej zagłębić się w pamięć Flash:
- Przewodnik po pamięciach flash firmy Kingston
- Wprowadzenie do pamięci Flash z ComputerWorld
- Technologia pamięci Flash firmy SanDisk
- Szczyt pamięci flash – nadchodzące trendy
- Pamięć Flash firmy Western Digital
- Pamięć NAND Flash firmy Micron
Pamięć flash pozostaje kamieniem węgielnym cyfrowego świata, dzięki czemu urządzenia są szybsze, mniejsze i solidniejsze. W miarę ciągłego rozwoju technologii można spodziewać się jeszcze większej wydajności i wydajności w nadchodzących latach.
