Флеш-пам'ять - це енергонезалежний носій пам'яті, який електронним способом стирає та перепрограмує дані. Це різновид електронно стираної програмованої постійної пам’яті (EEPROM), яка не потребує живлення для підтримки даних, що зберігаються в мікросхемі, і не потребує періодичного оновлення.
Відстеження еволюції флеш-пам'яті
Подорож флеш-пам’яті почалася з розробки EEPROM Фудзіо Масуока, інженера Toshiba, на початку 1980-х років. Колега Масуоки, Шодзі Аріідзумі, запропонував назву «спалах», оскільки процес видалення всіх даних із чіпа нагадав йому спалах фотоапарата.
Першу флеш-пам’ять під назвою «NOR flash» представила Intel у 1988 році. NOR flash пропонувала операції читання та запису з довільним доступом, але була дорогою. Згодом у 1989 році Toshiba представила флеш-пам’ять NAND, яка забезпечувала послідовний доступ до даних і мала швидший час стирання та запису. Флеш-пам'ять NAND дешевша за біт і більш масштабована, що робить її кращим вибором для додатків зберігання великої ємності.
Розкриття концепції флеш-пам'яті
Флеш-пам'ять — це тип пам'яті з плаваючим затвором, який використовує принципи захоплення заряду для зберігання даних. Наявність або відсутність заряду на транзисторі з плаваючим затвором означає збережене значення біта. Оскільки заряд зберігається навіть після відключення живлення, флеш-пам'ять демонструє енергонезалежні характеристики.
Інформація у флеш-пам'яті зберігається в комірках, які містять біти інформації. Однорівнева комірка (SLC) зберігає один біт інформації, тоді як багаторівнева комірка (MLC) може зберігати більше одного біта на комірку. В останні роки трирівневі комірки (TLC) і чотирирівневі комірки (QLC) набули популярності, дозволяючи більше зберігати в одному фізичному просторі.
Розбір функціональних можливостей флеш-пам'яті
Кожна комірка флеш-пам'яті містить один польовий транзистор (FET) з додатковим плаваючим затвором. Плаваючий затвор розташований між контрольним затвором і підкладкою. Дані зберігаються шляхом захоплення або видалення електронів із плаваючого затвора. Це змінює порогову напругу транзистора, яка представляє двійкові значення 0 і 1.
Запис у флеш-пам'ять передбачає захоплення електронів у плаваючому затворі (програмування), а зчитування включає перевірку порогової напруги (зондування). Стирання передбачає видалення електронів із плаваючого затвора. Комірки флеш-пам'яті зазвичай розташовані у вигляді сітки, яка включає блоки, сторінки та площини.
Ключові характеристики флеш-пам'яті
Основні характеристики флеш-пам'яті включають енергонезалежність, тривале зберігання, низьку енергоспоживання та довговічність. Його швидкий час доступу до зчитування робить його придатним для різноманітних застосувань. Відсутність рухомих частин у флеш-пам'яті означає менший ризик механічної несправності. Крім того, флеш-пам'ять може витримувати високий тиск, коливання температури та вібрацію.
Категоризація флеш-пам'яті
Флеш-пам'ять в основному поділяється на два типи: флеш-пам'ять NOR і NAND.
| Тип спалаху | Швидкість читання | Швидкість запису | Ціна за біт | Витривалість |
|---|---|---|---|---|
| НІ Флеш | Високий | Низький | Високий | Високий |
| NAND Flash | Помірний | Високий | Низький | Помірний |
Крім того, на основі кількості бітів, що зберігаються на комірку, флеш-пам’ять можна розділити на SLC, MLC, TLC і QLC.
Програми, проблеми та рішення у використанні флеш-пам’яті
Флеш-пам’ять повсюдно поширена в сучасних технологіях: від USB-накопичувачів, твердотільних накопичувачів (SSD) і карт пам’яті до смартфонів, планшетів і ноутбуків. Він також відіграє важливу роль у серверах, мережах і промислових додатках.
Поширені проблеми з флеш-пам'яттю включають обмежені цикли запису/стирання та погіршення якості даних з часом. Алгоритми виявлення та виправлення помилок, методи вирівнювання зносу та надмірне забезпечення допомагають пом’якшити ці проблеми.
Порівняння та характеристика
| Особливість | Флеш-пам'ять | Жорсткий диск |
|---|---|---|
| швидкість | швидко | Повільно |
| Довговічність | Високий (без рухомих частин) | Помірний (містить рухомі частини) |
| Вартість | Високий на Гб | Низький на ГБ |
| Шум | Мовчазний | Шум через рухомі частини |
| Розмір | Компактний | Більший |
Майбутнє флеш-пам'яті
У міру просування до більш компактних, ефективних і високоємних накопичувачів розвиваються нові технології, такі як 3D NAND і пам’ять зі зміною фази (PCM). 3D NAND розміщує комірки пам’яті вертикально, збільшуючи щільність зберігання. PCM — це тип енергонезалежної оперативної пам’яті, який забезпечує швидкість, порівнянну з DRAM, і надійність, вищу за флеш-пам’ять.
Флеш-пам'ять і проксі-сервери
Флеш-пам'ять може відігравати важливу роль у проксі-серверах, які служать посередниками для запитів від клієнтів, які шукають ресурси з інших серверів. Як високошвидкісне сховище, флеш-пам’ять може кешувати дані, до яких часто звертаються, забезпечуючи швидкий час відповіді. Він також може довгостроково та надійно зберігати журнали та інші важливі дані.
Пов'язані посилання
Для глибшого занурення у флеш-пам’ять:
- Керівництво по флеш-пам'яті від Kingston
- Вступ до флеш-пам'яті від ComputerWorld
- Технологія флеш-пам'яті від SanDisk
- Саміт із флеш-пам’яті – майбутні тенденції
- Флеш-пам'ять від Western Digital
- Флеш-пам'ять NAND від Micron
Флеш-пам’ять продовжує залишатися наріжним каменем цифрового світу, завдяки чому пристрої стають швидшими, меншими та надійнішими. Оскільки технологія продовжує розвиватися, вона обіцяє ще більшу потужність і ефективність у найближчі роки.
