ФЛЭШ-накопители флэш-память Использовать твердотельные носители для записи

ФЛЭШ-накопители

флэш-память Использовать твердотельные носители для записи и передачи данных начали еще на заре компьютерной эры в 50 х годах прошлого столетия. Первые перезаписываемые микросхемы получили название EEPROM (Electronically Erasable Programming ROM электрически перепрограммируемое ПЗУ). В 1984 году Фудзи Масуока, инженер компании Toshiba, нашел способ ускорить работу этих устройств: данные при перезапуске уничтожались сразу большими блоками, «в мгновение ока» (по английски in a flash). Новую технологию так и назвали – Flash Erase EEPROM. Позже наименование сократилось до одного слова Flash.

флэш-память В микросхемах флэш памяти информация хранится на транзисторах в виде электрического заряда. Каждый транзистор (один, два или более в зависимости от архитектуры) является ячейкой памяти. При подаче на такой транзистор высокого напряжения электроны, пройдя через диэлектрик, помещаются на специальную поверхность ( «плавающий затвор» ), где могут находиться несколько лет, происходит запись информации. Аналогичные образом, но в обратном порядке происходит ее удаление: вновь подается высокий разряд, и электроны буквально отлепляют от «плавающего затвора» .

Типы архитектур ФЛЭШ-памяти • NOR (логическая схема NOT OR «ИЛИ НЕ» ]. К каждому транзистору подведен отдельный контакт, что позволяет работать с любой ячейкой памяти. Скорость считывания данных в этом случае довольно велика (вплоть до 100 Мб/с), но запись и стирание информации происходят медленно. • NAND (логическая схема NOT AND «И НЕ» ]. Ячейки объединены в блоки по 256 512 байт, с которыми и производятся все операции. Поскольку при такой организации считать информацию с конкретной ячейки невозможно, данные передаются последовательно, большими порциями. Преимущества NAND архитектуры, по сравнению с NOR, в более высокой производительности, а также в меньших габаритах микросхемы при значительном увеличении емкости.

Отличительные особенности флэш-памяти: • энергонезависимость для хранения информации не требуется снабжать накопитель энергией; • отсутствие движущихся частей в накопителях на базе флэш памяти просто нечему механически ломаться. Кроме того, флэш память, ввиду особенностей своей архитектуры, позволяет записывать и считывать информацию гораздо быстрее, чем обычные энергонезависимые микросхемы памяти.

Преимущества флэш-накопителей • Надежность. Все вращающиеся элементы рано или поздно расшатываются и, к тому же, довольно восприимчивы к внешнему воздействию. Не имеющие механических деталей флэш накопители гораздо надежнее и легче любого жесткого диска или оптического привода. При этом они способны выдерживать в 10 раз большие нагрузки. • Компактность. Среди всех видов твердотельных запоминающих устройств флэш накопители единственные не содержат в своей структуре конденсаторов и потому невелики. Корпорация Samsung объявила о создании микросхемы памяти толщиной всего 0, 6 мм, способной вмещать 32 Гб информации.

Недостатки флэш-накопителей • Высокая стоимость Винчестер емкостью 1 Тб стоит в среднем 3 тыс. руб. , флэшка на 128 Гб (на сегодня это предельный объем) обойдется примерно в 10 тыс. руб. , а SSD накопитель такой же емкости стоит более 60 тыс. руб. • Ограничение количества циклов перезаписи. Через несколько тысяч циклов записи ячейки памяти просто перестанут запоминать информацию Накопитель Максималь ная емкость Скорость записи, Мб/с Скорость чтения, Мб/с Срок хранения информации, лет Количество циклов перезаписи Флэшнакопители 512 Гб 12, 8 -70 20 -100 5 -100 10 тыс. – 1 млн. Жесткие диски 2 Тб 40 -480 30 -1000 Более 1 млн. CD-R 870 Мб 3 -5 7 -104 2 -100 1 тыс. Blu-ray RE 320 Гб 4, 5 -36 4, 5 -54 10 -1000 1 тыс. DVD-RW 8, 5 Гб 1, 32 -10, 56 1, 32 -22 10 -1000 1

Карты памяти. Универсальные карты • Compact. Flash (CF) один из старейших типов карт памяти. Развиваясь с 1994 года, к настоящему времени карты CF имеют отменные технические характе ристики: их скорость чтения и записи может достигать 90 Мб/с, а объем 100 Гб и даже более. Карты CF имеют довольно большой размер (4, 3 x 3, 6 x 0, 3 см), поэтому используются только в относи тельно крупных устройствах, как правило, в профессиональных фотокамерах. • Multi. Media Card (MMC) отличаются меньшими, чем CF, размерами (2, 4 x 3, 2 x 0, 1 см), более низкой производительностью (скорость чтения и записи около 20 Мб/с) и вместительностью. Карты ММС можно читать с помощью кард ридеров, поддерживающих формат SD.

Карты памяти. Универсальные карты • Secure Digital Card (SD) внешне похожи на ММС, но на 0, 6 мм толще. В SD картах реализовано шифрование данных, а также предусмотрен механический переключатель, блокирующий запись на карту. • Memory Stick собственный формат компании Sony. Используется в основном в устройствах этого производителя. Карта имеет размеры 5, 0 x 2, 2 x 0, 3 см. В зависимости от модели накопители Memory Stick имеют скорость чтения и записи от 2 до 20 Мб/с и объем от 128 Мб до 32 Гб. • x. D-Picture разработка Olympus и Fujifilm, предназначенная, в первую очередь, для цифровых фотоаппаратов. Отличается от других карт отсутствием встроенного контроллера. Это объясняет ее небольшие размеры (2, 0 x 2, 5 x 0, 2 см) и невысокую скорость (1, 3 4 Мб/с при записи и 4 6 Мб/с при чтении). Максимальный объем x. D Picture также невелик до 2 Гб.

Карты памяти. Карты уменьшенного размера • Micro. SD совсем маленькая разновидность SD размером 1, 5 x 1, 1 x 0, 1 см. • MMCmicro крошечная карта размером 1, 4 x 1, 2 x 0, 1 см. Для подключения ее к слоту ММС требуется специальный переходник. • Reduced Size Multi. Media Card (RSMMC) представляет собой уменьшенный (2, 4 x 1, 8 x 0, 1 см) вариант карты памяти ММС и встречается в основном в сотовых телефонах. • Mini. SD-уменьшенный вариант SD, основные размеры 2, 1 х2, 0 х 0, 1 см. Также может использоваться в SD устройствах с помощью переходника. • Memory Stick Duo карта памяти Sony уменьшенного формата: 3, 1 x 2, 0 x 0, 2 см. • Memory Stick Micro (M 2) самая маленькая из карт Sony: 1, 5 x 1, 3 x 0, 2 см.

USB-флэшки USB флэшки могут использоваться для загрузки ОС, а также выделять часть памяти под создание файла подкачки Windows. В зависимости от стандарта USB интерфейса (1. 1, 2. 0 или 3. 0) флэшки имеют разную максимальную скорость передачи данных (12, 60 и 600 Мб/с соответственно), но на практике она обычно не превышает 40 Мб/с.

SSD-накопители Solid State Drive твердотельный накопитель. Физически он похож на обычный жесткий диск или винчестер с внешним подключением (например, по USB). Преимущество SSD накопителей высокая скорость передачи данных, которая может превышать 300 Мб/с. Объем памяти твердотельных винчестеров при этом составляет от 2 Гб до 2 Тб и даже больше.

Стоимость хранения информации на обычных винчестерах и SSDнакопителях Жесткие диски емкость, Гб 320 500 640 750 1000 цена. руб 1500 1900 2100 2400 2800 4, 7 3, 8 3, 3 3, 2 2, 8 32 64 128 160 256 3000 4800 9000 17 000 26 000 93, 8 75, 0 70, 3 132, 8 162, 5 стоимость 1 Гб/руб. SSDемкость, накопите Гб ли цена. руб стоимость 1 Гб/руб.

Эксплуатация флэш-накопителей • Подключение карты памяти к компьютеру. Распространенный способ подключить карту памяти к ПК использовать кард ридер. Обычно он подсоединяется к компьютеру через порт USB или Fire. Wire. • Безопасное извлечение накопителей Во всех популярных операционных системах (Windows, Mac OS и Linux) существует функция остановки флэшки перед ее извлечением из компьютера. Извлечь носитель без повреждения ячеек памяти можно и в «небезопасном» режиме. Все, что для этого требуется, выждать, пока операционная система не прекратит запись информации на флэшку.

Будущее флеш-памяти Одной из наиболее перспективных технологий сегодня является память на базе фазовых переходов Phase Change Memory (также известная как PRAM). Благодаря этому свойству можно перезаписывать информацию в носителе до 7 10 раз быстрее, чем во флэш памяти. Потребление энергии при этом на 20% меньше, чем в обычной флэш памяти. На рисунке – микросхема PRAM компании Samsung