Hvad er Flash-hukommelse?

Flash-hukommelse er en type ikke-flygtig hukommelse, der bruges i computere. Ikke-flygtig betyder, at hukommelsen kan gemme information, selv når enheden er slukket. Flygtig hukommelse ( såsom RAM ) mister alt, der er gemt i den, hver gang maskinen selv slukker. Ikke-flygtig hukommelse bruges til ting som harddiske og SSD'er, da de skal kunne gemme information, selv når pc'en er slukket.

Flash-hukommelse kommer i to forskellige typer - NOR flash og NAND flash. De er opkaldt efter deres respektive logiske porte. En logisk gate er en operation, der udfører binære kontroller - input og output, der kun er 0 eller 1. I tilfælde af NOR og NAND, er de navngivet efter det resultat, de producerer.

En NAND-port returnerer kun værdien 0 eller 'false', hvis alle input i den er nøjagtige. En NOR-port er det stik modsatte – den returnerer kun en værdi eller 'sand' værdi, hvis alle input er falske. Begge typer af flashhukommelsesdesign er ret ens - de bruger det samme celledesign. Forskellene starter på kredsløbsniveau. Uanset om den første bit af data er sand eller falsk (1 eller 0, nogle gange kaldet høj eller lav ), vil forholdet mellem datalinjer enten ligne en NOR-gate eller en NAND-gate, og dermed bestemme typen.

Tip: NAND står for Not-AND, en kontrol af, at begge input ikke er gyldige. NOR står for Not-OR, en kontrol, der kun er sand, hvis ingen af ​​oplysningerne er korrekte. Den kritiske nytte af begge logiske porte er, at der er et tilfælde, hvor de nøjagtige kombinationer af input kan bestemmes.

Historien om flash-hukommelse

Flash blev først udviklet i 1980 af Toshiba. De begyndte at markedsføre det i 1987 som en forbedret version af EPROM-hukommelse. EPROM'er skulle slettes, før de kunne omskrives og dermed genbruges. På den anden side kan NAND-flash læses, skrives og slettes i mindre bidder af lagerplads, hvilket gør det hurtigere og mere responsivt.

NOR flash gør det muligt at skrive, læse eller slette et enkelt maskinord uafhængigt, hvilket opnår den samme effekt af øget hastighed og tilgængelighed. Flashhukommelsesenheder kaldes normalt flashhukommelseschips og består af en fysisk chip fyldt med masser af flashhukommelsesceller og en flashhukommelsescontroller. Controlleren fungerer som et distributions- og kommunikationscenter – den allokerer data og anmoder og leverer data efter behov til og fra cellerne.

Bemærk: Et maskinord er et mål for den største størrelse af hukommelsesadresse, en computer kan håndtere. For en 32-bit computer er et maskinord 32-bit. For en 64-bit computer er et maskinord 64-bit.

NOR og NAND

Moderne flash-hukommelse bruges i stort set alle moderne computerenheder. NAND-hukommelse bruges hovedsageligt i hukommelseskort, USB-drev, SSD'er produceret efter 2009, smartphones og andre mindre mobile enheder. NAND fungerer normalt som generel lagring og bruges også til dataoverførsler.

Forskellige digitale produkter bruger NOR- eller NAND-flashhukommelse til at gemme konfigurationsdata. Denne specifikke brugssag blev tidligere taget hånd om af EPROM eller statisk RAd. Flash-hukommelse er overlegen i de fleste tilfælde - den eneste ulempe er, at hver hukommelsescelle kun kan tage så mange skrivninger, før den bliver slidt. Når en hukommelsescelle bliver slidt, kan hele den blok, den er indeholdt i, ikke længere stole på. Moderne enheder håndterer dette problem med slidudjævningsalgoritmer og overforsyning.

NOR-hukommelse bruges hovedsageligt i tilfælde, hvor dataintegriteten skal bevares i længere perioder. Typisk kan den vedligeholde data sikkert i op til 20 år og bruges, når individuelle maskinord med data skal skrives og læses ofte.

NAND er den mere populære type flash-hukommelse og bruges, hvor større datablokke skal tilgås, læses, (gen)skrives eller slettes på én gang. Læse-, skrive- og slettehastigheder er effektivt hurtigere end NOR-hukommelse. Dette gør NAND-flash til det overlegne valg i de fleste tilfælde.

Derudover er NAND-lagerceller fysisk mindre end NOR-celler. De bruger omkring 40 % mindre areal, på trods af at de arbejder på samme måde og giver den samme primære lagerplads pr. celle. Det betyder, at NAND-flash kan tilbyde større lagringstæthed og højere ydeevne. NOR flash har dog én fordel. Da den kan adresseres af maskinord, er den hurtigere ved tilfældig adgang og ligner mere RAM.

Konklusion

Flash-hukommelse er en variant af ikke-flygtig, elektrisk sletbar skrivebeskyttet hukommelse eller EEPROM. Det kan være baseret på logiske NAND-gates eller logiske NOR-gates. NAND flash er betydeligt mere populær end NOR flash takket være dens lagringstæthed og ydeevnefordel. Flashs kritiske fordel i forhold til dets andre EEPROM-forgængere er, at det ikke behøver at blive slettet helt.

Flash-hukommelse er i stedet opdelt i blokke, der skal slettes, men dette kommer til en meget lavere ydeevne, takket være deres meget mindre størrelse. Flashs største svaghed er, at hukommelsesceller kun kan skrives flere gange, før de bliver slidt. Dette problem er generelt løst i moderne enheder takket være iført nivelleringsalgoritmer og overprovisionering.