Флэш-память — это энергонезависимый носитель данных, который стирает и перепрограммирует данные электронным способом. Это своего рода электронно-стираемая программируемая постоянная память (EEPROM), которая не требует питания для хранения данных, хранящихся в чипе, и не нуждается в периодическом обновлении.
Проследить эволюцию флэш-памяти
Путь флэш-памяти начался с создания EEPROM Фудзио Масуокой, инженером Toshiba, в начале 1980-х годов. Коллега Масуоки, Сёдзи Ариизуми, предложил название «вспышка», потому что процесс стирания всех данных с чипа напомнил ему вспышку фотоаппарата.
Первая флэш-память, получившая название NOR flash, была представлена Intel в 1988 году. NOR флэш-память предлагала операции чтения и записи с произвольным доступом, но была дорогой. Впоследствии в 1989 году Toshiba представила флэш-память NAND, которая обеспечивала последовательный доступ к данным и имела более быстрое время стирания и записи. Флэш-память NAND имеет меньшую стоимость в пересчете на бит и более масштабируема, что делает ее предпочтительным выбором для приложений хранения данных большой емкости.
Раскрытие концепции флэш-памяти
Флэш-память — это тип памяти с плавающим затвором, в котором для хранения данных используются принципы улавливания заряда. Наличие или отсутствие заряда на транзисторе с плавающим затвором обозначает сохраненное значение бита. Поскольку заряд сохраняется даже при отключении питания, флэш-память обладает энергонезависимыми характеристиками.
Информация во флэш-памяти хранится в ячейках, содержащих биты информации. Одноуровневая ячейка (SLC) хранит один бит информации, тогда как многоуровневая ячейка (MLC) может хранить более одного бита на ячейку. В последние годы получили распространение трехуровневые ячейки (TLC) и четырехуровневые ячейки (QLC), позволяющие хранить больше памяти в том же физическом пространстве.
Анализ функциональности флэш-памяти
Каждая ячейка флэш-памяти содержит один полевой транзистор (FET) с дополнительным плавающим затвором. Плавающий затвор расположен между управляющим затвором и подложкой. Данные сохраняются путем захвата или удаления электронов из плавающего затвора. Это изменяет пороговое напряжение транзистора, которое представляет собой двоичные значения 0 и 1.
Запись во флэш-память предполагает захват электронов плавающим затвором (программирование), а чтение — проверку порогового напряжения (считывание). Стирание включает удаление электронов из плавающего затвора. Ячейки флэш-памяти обычно располагаются в виде сетки, которая включает блоки, страницы и плоскости.
Основные характеристики флэш-памяти
Основные характеристики флэш-памяти включают энергонезависимость, долговременное хранение, низкое энергопотребление и долговечность. Быстрое время доступа для чтения делает его подходящим для различных приложений. Отсутствие движущихся частей во флэш-памяти снижает риск механических повреждений. Кроме того, флэш-память выдерживает высокое давление, перепады температур и вибрацию.
Классификация флэш-памяти
Флэш-память в основном делится на два типа: флэш-память NOR и NAND.
| Тип вспышки | Скорость чтения | Скорость письма | Стоимость за бит | Выносливость |
|---|---|---|---|---|
| НО Флэш | Высокий | Низкий | Высокий | Высокий |
| NAND-флэш-память | Умеренный | Высокий | Низкий | Умеренный |
Кроме того, в зависимости от количества битов, хранящихся в ячейке, флэш-память можно разделить на SLC, MLC, TLC и QLC.
Приложения, проблемы и решения в использовании флэш-памяти
Флэш-память широко распространена в современных технологиях: от USB-накопителей, твердотельных накопителей (SSD) и карт памяти до смартфонов, планшетов и ноутбуков. Он также играет жизненно важную роль в серверах, сетях и промышленных приложениях.
Общие проблемы с флэш-памятью включают ограниченное количество циклов записи/стирания и ухудшение качества данных с течением времени. Алгоритмы обнаружения и исправления ошибок, методы выравнивания износа и избыточное выделение ресурсов помогают смягчить эти проблемы.
Сравнение и характеристики
| Особенность | Флэш-память | Накопитель на жестком диске |
|---|---|---|
| Скорость | Быстрый | Медленный |
| Долговечность | Высокий (без движущихся частей) | Умеренный (содержит движущиеся части) |
| Расходы | Высокий за ГБ | Низкий за ГБ |
| Шум | Тихий | Шум от движущихся частей |
| Размер | Компактный | Больше |
Будущее флэш-памяти
По мере того, как мы продвигаемся к более компактным, эффективным и высокоемким хранилищам, развиваются новые технологии, такие как 3D NAND и память с фазовым изменением (PCM). 3D NAND размещает ячейки памяти вертикально, увеличивая плотность хранения. PCM — это тип энергонезависимой оперативной памяти, которая обеспечивает скорость, сравнимую с DRAM, и долговечность, превосходящую флэш-память.
Флеш-память и прокси-серверы
Флэш-память может играть жизненно важную роль в прокси-серверах, которые служат посредниками для запросов от клиентов, ищущих ресурсы с других серверов. Будучи высокоскоростным хранилищем, флэш-память может кэшировать часто используемые данные, что обеспечивает быстрое реагирование. Он также может надежно и надежно хранить журналы и другие важные данные.
Ссылки по теме
Для более глубокого погружения во флэш-память:
- Руководство по флэш-памяти от Kingston
- Введение во флэш-память от ComputerWorld
- Технология флэш-памяти от SanDisk
- Саммит флэш-памяти – предстоящие тенденции
- Флэш-память от Western Digital
- Флеш-память NAND от Micron
Флэш-память продолжает оставаться краеугольным камнем цифрового мира, делая устройства быстрее, меньше и надежнее. Поскольку технология продолжает развиваться, она обещает еще большую производительность и эффективность в ближайшие годы.
