Co je to Flash paměť?

Flash paměť je druh energeticky nezávislé paměti používané v počítačích. Non-volatile znamená, že paměť může ukládat informace, i když je zařízení vypnuto. Nestálá paměť ( jako je RAM ) ztratí vše, co je v ní uloženo, pokaždé, když se počítač sám vypne. Energeticky nezávislá paměť se používá pro věci, jako jsou pevné disky a SSD, protože musí být schopny ukládat informace, i když je počítač vypnutý.

Flash paměti jsou k dispozici ve dvou různých typech – NOR flash a NAND flash. Jsou pojmenovány podle příslušných logických bran. Logické hradlo je operace, která provádí binární kontroly – vstupy a výstupy, které jsou vždy pouze 0 nebo 1. V případě NOR a NAND jsou pojmenovány podle výsledku, který produkují.

Hradlo NAND vrací hodnotu 0 nebo 'false' pouze tehdy, jsou-li všechny vstupy přesné. Hradlo NOR je přesný opak – vrací hodnotu jedna neboli „true“ pouze tehdy, jsou-li všechny vstupy nepravdivé. Oba typy designu flash paměti jsou velmi podobné – používají stejný design buňky. Rozdíly začínají na úrovni okruhu. Ať už je první bit dat pravdivý nebo nepravdivý (1 nebo 0, někdy nazývané vysoké nebo nízké ), vztah mezi datovými řádky bude buď připomínat hradlo NOR nebo hradlo NAND, což určuje typ.

Tip: NAND je zkratka pro Not-AND, kontrola, zda oba vstupy nejsou platné. NOR je zkratka pro Not-OR, což je kontrola, která je pravdivá pouze v případě, že žádná z informací není přesná. Kritická užitečnost obou logických hradel spočívá v tom, že existuje případ, kdy lze určit přesné kombinace vstupů.

Historie flash paměti

Flash byl poprvé vyvinut v roce 1980 společností Toshiba. Začali ji prodávat v roce 1987 jako vylepšenou verzi paměti EPROM. EPROM musely být vymazány, než mohly být přepsány a tedy znovu použity. Na druhou stranu lze NAND flash číst, zapisovat a mazat v menších úsecích úložiště, takže je rychlejší a pohotovější.

NOR flash umožňuje nezávisle zapsat, přečíst nebo vymazat jediné strojové slovo, čímž se dosáhne stejného efektu zvýšení rychlosti a dostupnosti. Flash paměťová zařízení se obvykle nazývají flash paměťové čipy a sestávají z fyzického čipu naplněného spoustou flash paměťových buněk a řadiče flash paměti. Controller funguje jako distribuční a komunikační centrum – přiděluje data a požaduje a dodává data podle potřeby do a z buněk.

Poznámka: Strojové slovo je mírou největší velikosti adresy paměti, kterou může počítač zpracovat. U 32bitového počítače je strojové slovo 32bitové. U 64bitového počítače je strojové slovo 64bitové.

NOR a NAND

Moderní flash paměti se používají téměř ve všech moderních výpočetních zařízeních. Paměť NAND se používá především v paměťových kartách, USB discích, SSD vyrobených po roce 2009, chytrých telefonech a dalších menších mobilních zařízeních. NAND obvykle slouží jako obecné úložiště a používá se také pro přenosy dat.

Různé digitální produkty používají k ukládání konfiguračních dat paměť NOR nebo NAND flash. O tento konkrétní případ použití se dříve starala EPROM nebo statický RAD. Flash paměť je ve většině případů lepší – jedinou nevýhodou je, že každá paměťová buňka dokáže zapsat pouze tolik zápisů, než se opotřebuje. Když se paměťová buňka opotřebuje, celému bloku, ve kterém je obsažena, již nelze věřit. Moderní zařízení řeší tento problém pomocí algoritmů pro vyrovnávání opotřebení a nadměrného zásobování.

Paměť NOR se používá hlavně v případech, kdy je třeba zachovat integritu dat po delší dobu. Typicky může uchovávat data bezpečně až 20 let a používá se, když je třeba často zapisovat a číst jednotlivá strojová slova dat.

NAND je populárnější typ flash paměti a používá se tam, kde je třeba přistupovat k větším blokům dat, číst je, (pře)pisovat nebo mazat najednou. Ve skutečnosti jsou rychlosti čtení, zápisu a mazání rychlejší než paměť NOR. Díky tomu je NAND flash vynikající volbou pro většinu případů použití.

Úložné buňky NAND jsou navíc fyzicky menší než buňky NOR. Využívají zhruba o 40 % méně plochy, přestože fungují podobně a poskytují stejný primární úložný prostor na buňku. To znamená, že NAND flash může nabídnout větší hustotu úložiště a vyšší výkon. NOR flash má však jednu výhodu. Tím, že je adresovatelný strojovým slovem, je rychlejší při náhodném přístupu a více se podobá paměti RAM.

Závěr

Flash paměť je variantou energeticky nezávislé paměti pouze pro čtení nebo EEPROM. Může být založen na logických hradlech NAND nebo logických hradlech NOR. NAND flash je výrazně populárnější než NOR flash díky své hustotě úložiště a výhodě výkonu. Zásadní výhodou Flash oproti ostatním předchůdcům EEPROM je to, že ji není nutné zcela vymazat.

Flash paměť je místo toho rozdělena do bloků, které je třeba vymazat, ale to přináší mnohem nižší náklady na výkon, a to díky jejich mnohem menší velikosti. Hlavní slabinou Flashe je, že do paměťových buněk lze zapsat pouze několikrát, než se opotřebují. Tento problém je v moderních zařízeních obecně vyřešen díky algoritmům nošení nivelačních algoritmů a over-provisioning.