Что такое flash-память? или как это работает! - 5 Июля 2009 - Развлекательный сайт для программистов-игроделов

Разделы новостей

Софт [199]
Различный софт для вашего компьютера
Игры [369]
Игровые новости флэши и пр.
Графика [208]
Картинки на все случаи жизни
Новости [187]
Любые новости что творятся вокруг
Видео [147]
Видео ролики клипы приколи и др.
Программинг [148]
Движки, конструкторы и др... среда для разработки игр и программ
Наши игры и софт [66]
Игры и софт разработчиков с нашего сайта
Про музыку [162]
Музыкальные новости
Это интересно [67]
Познавательная категория - "Как это работает?"
Умелые ручки [54]
Делаем сами своими руками
Юмор [186]
Смешные картинки, анекдоты, истории
Новости посетителей сайта [7]
Новости и статьи от посетителей сайта
Нереальные новости [4]
Квадратные новости не имеющие отношения к реальности.

Календарь новостей

«  Июль 2009  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031

Форма входа

Приветствую Вас Гость!

Логин:
Пароль:

Поиск

Друзья сайта



    Случайное фото

    Статистика

    Онлайн всего: 2
    Гостей: 2
    Пользователей: 0

Поддержите наш проект

WebMoney:
R309699065243
U292079291240
Z373355457648

Счётчики


Rambler's Top100
Рейтинг@Mail.ru

Наш опрос

В чём смысл жизни человека ?
Всего ответов: 71

Главная » 2009 » Июль » 5 » Что такое flash-память? или как это работает!
Что такое flash-память? или как это работает!
01:42


Флэш-память
- особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти.
  • Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи).
  • Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.
  • Полупроводниковая (твердотельная) - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем (IC-Chip).

В отличие от многих других типов полупроводниковой памяти, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов – типичная ячейка флэш-памяти состоит всего-навсего из одного транзистора особой архитектуры. Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется, что достигается не только благодаря успехам в миниатюризации размеров транзисторов, но и благодаря конструктивным находкам, позволяющим в одной ячейке флэш-памяти хранить несколько бит информации.

Флэш-память исторически происходит от ROM (Read Only Memory) памяти, и функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. В отличие от DRAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.

Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 1.000.000 для разных типов).

Надёжность/долговечность: информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет), и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков).

Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях информации, большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.

Итак, благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.

Примечание: Мы рассматриваем только "чистую" флэш-память с числом циклов чтения/записи более 10000. Кроме "чистого" flash существуют OTP (One Time Programmable) - память с единственным циклом записи, и MTP (Multiple Time Programmable) - до 10000 циклов. Кроме количества допустимых циклов записи/стирания принципиальной разницы между MTP и Flash нет. OTP существенно отличается от этих типов архитектурно.

От ROM к Flash

Флэш-память исторически произошла от полупроводникового ROM, однако ROM-памятью не является, а всего лишь имеет похожую на ROM организацию. Множество источников (как отечественных, так и зарубежных) зачастую ошибочно относят флэш-память к ROM. Флэш никак не может быть ROM хотя бы потому, что ROM (Read Only Memory) переводится как "память только для чтения". Ни о какой возможности перезаписи в ROM речи быть не может!

Небольшая, по началу, неточность не обращала на себя внимания, однако с развитием технологий, когда флэш-память стала выдерживать до 1 миллиона циклов перезаписи, и стала использоваться как накопитель общего назначения, этот недочет в классификации начал бросаться в глаза.

Среди полупроводниковой памяти только два типа относятся к "чистому" ROM - это Mask-ROM и PROM. В отличие от них EPROM, EEPROM и Flash относятся к классу энергонезависимой перезаписываемой памяти (английский эквивалент - nonvolatile read-write memory или NVRWM).

Примечание: всё, правда, встает на свои места, если, как утверждают сейчас некоторые специалисты, не считать RAM и ROM акронимами. Тогда RAM будет эквивалентом "энергозависимой памяти", а ROM - "энергонезависимой памяти".

ROM:

  • ROM (Read Only Memory) - память только для чтения. Русский эквивалент - ПЗУ (Постоянно Запоминающее Устройство). Если быть совсем точным, данный вид памяти называется Mask-ROM (Масочные ПЗУ). Память устроена в виде адресуемого массива ячеек (матрицы), каждая ячейка которого может кодировать единицу информации. Данные на ROM записывались во время производства путём нанесения по маске (отсюда и название) алюминиевых соединительных дорожек литографическим способом. Наличие или отсутствие в соответствующем месте такой дорожки кодировало "0" или "1". Mask-ROM отличается сложностью модификации содержимого (только путем изготовления новых микросхем), а также длительностью производственного цикла (4-8 недель). Поэтому, а также в связи с тем, что современное программное обеспечение зачастую имеет много недоработок и часто требует обновления, данный тип памяти не получил широкого распространения.

    Преимущества:

    1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).
    2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
    3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

    Недостатки:

    1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.
    2. Сложный производственный цикл.


  • PROM - (Programmable ROM), или однократно Программируемые ПЗУ. В качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце 80-х годов.

    Преимущества:

    1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
    2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.
    3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

    Недостатки:

    1. Невозможность перезаписи
    2. Большой процент брака
    3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой

NVRWM:

  • EPROM
    Различные источники по-разному расшифровывают аббревиатуру EPROM - как Erasable Programmable ROM или как Electrically Programmable ROM (стираемые программируемые ПЗУ или электрически программируемые ПЗУ). В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством облучения чипа ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами в течение нескольких минут. Микросхемы, стирание которых производится путем засвечивания ультрафиолетом, были разработаны Intel в 1971 году, и носят название UV-EPROM (приставка UV (Ultraviolet) - ультрафиолет). Они содержат окошки из кварцевого стекла, которые по окончании процесса стирания заклеивают.

    EPROM от Intel была основана на МОП-транзисторах с лавинной инжекцией заряда (FAMOS - Floating Gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor, русский эквивалент - ЛИЗМОП). В первом приближении такой транзистор представляет собой конденсатор с очень малой утечкой заряда. Позднее, в 1973 году, компания Toshiba разработала ячейки на основе SAMOS (Stacked gate Avalanche injection MOS, по другой версии - Silicon and Aluminum MOS) для EPROM памяти, а в 1977 году Intel разработала свой вариант SAMOS.

    В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже - во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (однако отличающихся от программаторов для PROM). В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.

    Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы

    Недостатки:

    1. Небольшое количество циклов перезаписи.
    2. Невозможность модификации части хранимых данных.
    3. Высокая вероятность "недотереть" (что в конечном итоге приведет к сбоям) или передержать микросхему под УФ-светом (т.н. overerase - эффект избыточного удаления, "пережигание"), что может уменьшить срок службы микросхемы и даже привести к её полной негодности.
  • EEPROM (EEPROM или Electronically EPROM) - электрически стираемые ППЗУ были разработаны в 1979 году в той же Intel. В 1983 году вышел первый 16Кбит образец, изготовленный на основе FLOTOX-транзисторов (Floating Gate Tunnel-OXide - "плавающий" затвор с туннелированием в окисле).

    Главной отличительной особенностью EEPROM (в т.ч. Flash) от ранее рассмотренных нами типов энергонезависимой памяти является возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока. Для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальные. Процедура стирания обычно существенно длительнее процедуры записи.

    Преимущества EEPROM по сравнению с EPROM:

    1. Увеличенный ресурс работы.
    2. Проще в обращении.

    Недостаток: Высокая стоимость

  • Flash (полное историческое название Flash Erase EEPROM):

    Изобретение флэш-памяти зачастую незаслуженно приписывают Intel, называя при этом 1988 год. На самом деле память впервые была разработана компанией Toshiba в 1984 году, и уже на следующий год было начато производство 256Кбит микросхем flash-памяти в промышленных масштабах. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти.

    Во флэш-памяти используется несколько отличный от EEPROM тип ячейки-транзистора. Технологически флэш-память родственна как EPROM, так и EEPROM. Основное отличие флэш-памяти от EEPROM заключается в том, что стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определённого блока (кластера, кадра или страницы). Обычный размер такого блока составляет 256 или 512 байт, однако в некоторых видах флэш-памяти объём блока может достигать 256КБ. Следует заметить, что существуют микросхемы, позволяющие работать с блоками разных размеров (для оптимизации быстродействия). Стирать можно как блок, так и содержимое всей микросхемы сразу. Таким образом, в общем случае, для того, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок, где содержится подлежащий изменению байт, стирается содержимое блока, изменяется значение байта в буфере, после чего производится запись измененного в буфере блока. Такая схема существенно снижает скорость записи небольших объёмов данных в произвольные области памяти, однако значительно увеличивает быстродействие при последовательной записи данных большими порциями.

    Преимущества флэш-памяти по сравнению с EEPROM:

    1. Более высокая скорость записи при последовательном доступе за счёт того, что стирание информации во флэш производится блоками.
    2. Себестоимость производства флэш-памяти ниже за счёт более простой организации.

    Недостаток: Медленная запись в произвольные участки памяти.

"Что в имени тебе моем?"

Если мы посмотрим в англо-русский словарь, то среди прочих увидим следующие переводы слова flash: короткий кадр (фильма), вспышка, пронестись, мигание, мелькание, отжиг (стекла).

Флэш-память получила свое название благодаря тому, как производится стирание и запись данного вида памяти.

Основное объяснение:

  • Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти (в начале 1980–х) как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти "in a flash" - в мгновение ока.

Два других (менее правдоподобных) объяснения:

  • Процесс записи на флэш-память по-английски называется flashing (засвечивание, прожигание) - такое название осталось в наследство от предшественников флэш-памяти.

  • В отличие от EEPROM, запись/стирание данных во флэш-памяти производится блоками-кадрами (flash - короткий кадр [фильма])

Встречающиеся в отечественной литературе попытки объяснить происхождение названия флэш-памяти как характеристику высокого быстродействия данного типа памяти (переводя слово flash как вспыхнуть, пронестись, короткий промежуток времени) следует признать несостоятельными, хотя и не лишёнными здравого смысла. Действительно, применение блочной схемы стирания позволяет в большинстве случаев добиться увеличения скорости записи.

Наконечный Андриан

Источтик: www.ak-cent.ru



Цифрами обозначены:
1) Разъем USB типа "папа".
2) Контроллер OTi-2168. Обеспечивает взаимодействие носителя с ЭВМ, имеет небольшой RISC-процессор и немножко памяти ROM и RAM.
3) Разъемы для тестирования.
4) Чип памяти HY27USxx121M емкостью 64МБ.
5) Осциллятор, задает частоту работы системы.
6) Светодиодный индикатор активности.
7) Переключатель, переводящий носитель в режим защиты от записи. На фотографии в положении "выключен".
8) Свободное место для еще одного чипа памяти. Занято в старших версиях носителя, обладающих большей емкостью.


Категория: Это интересно | Просмотров: 2020 | Добавил: quadrathell | Рейтинг: 4.0/1 |
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Условия перепечатки материалов на сайте Seven Quadrats of Hell:
1. При полном или частичном использовании материалов ссылка на quadrathell.cn.ua обязательна.
2. Ссылка должна быть активной и рабочей.
3. Ссылка должна быть прямая, запрещено ставить ссылки через редирект.
4. Если внутри наших материалов уже размещены ссылки, то материал должен копироваться вместе с этими ссылками. Удаление этих ссылок возможно только после согласования с руководителем проекта.