Τι είναι η μνήμη Flash;

Η μνήμη flash είναι ένας τύπος μη πτητικής μνήμης που χρησιμοποιείται σε υπολογιστές. Μη πτητικό σημαίνει ότι η μνήμη μπορεί να αποθηκεύσει πληροφορίες ακόμα και όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη. Η πτητική μνήμη ( όπως η RAM ) χάνει ό,τι είναι αποθηκευμένο σε αυτήν κάθε φορά που το ίδιο το μηχάνημα απενεργοποιείται. Η μη πτητική μνήμη χρησιμοποιείται για πράγματα όπως σκληροί δίσκοι και SSD, καθώς πρέπει να μπορούν να αποθηκεύουν πληροφορίες ακόμα και όταν ο υπολογιστής είναι απενεργοποιημένος.

Η μνήμη flash διατίθεται σε δύο διαφορετικούς τύπους – NOR flash και NAND flash. Ονομάζονται για τις αντίστοιχες λογικές πύλες τους. Μια λογική πύλη είναι μια λειτουργία που εκτελεί δυαδικούς ελέγχους – εισόδους και εξόδους που είναι μόνο 0 ή 1. Στην περίπτωση των NOR και NAND, ονομάζονται για το αποτέλεσμα που παράγουν.

Μια πύλη NAND επιστρέφει την τιμή 0 ή "false" μόνο εάν όλες οι εισαγωγές σε αυτήν είναι ακριβείς. Μια πύλη NOR είναι ακριβώς το αντίθετο – επιστρέφει μια τιμή μόνο μία ή «true» εάν όλες οι είσοδοι είναι ψευδείς. Και οι δύο τύποι σχεδιασμού μνήμης flash είναι αρκετά παρόμοιοι – χρησιμοποιούν το ίδιο σχέδιο κυψέλης. Οι διαφορές ξεκινούν από το επίπεδο του κυκλώματος. Είτε το πρώτο bit δεδομένων είναι true ή false (1 ή 0, μερικές φορές ονομάζεται υψηλό ή χαμηλό ), η σχέση μεταξύ των γραμμών δεδομένων θα μοιάζει είτε με πύλη NOR είτε με πύλη NAND, καθορίζοντας έτσι τον τύπο.

Συμβουλή: Το NAND σημαίνει Not-AND, ένας έλεγχος ότι και οι δύο είσοδοι δεν είναι έγκυρες. Το NOR σημαίνει Not-OR, ένας έλεγχος που ισχύει μόνο εάν καμία από τις πληροφορίες δεν είναι ακριβής. Η κρίσιμη χρησιμότητα και των δύο λογικών πυλών είναι ότι υπάρχει περίπτωση να προσδιοριστούν οι ακριβείς συνδυασμοί εισόδων.

Η ιστορία της μνήμης Flash

Το Flash αναπτύχθηκε για πρώτη φορά το 1980 από την Toshiba. Άρχισαν να το εμπορεύονται το 1987 ως βελτιωμένη έκδοση της μνήμης EPROM. Τα EPROM έπρεπε να διαγραφούν προτού μπορέσουν να ξαναγραφτούν και έτσι να επαναχρησιμοποιηθούν. Από την άλλη πλευρά, το NAND flash μπορεί να διαβαστεί, να γραφτεί και να διαγραφεί σε μικρότερα κομμάτια αποθήκευσης, καθιστώντας το πιο γρήγορο και πιο αποκριτικό.

Το NOR flash επιτρέπει την ανεξάρτητη εγγραφή, ανάγνωση ή διαγραφή μιας λέξης μηχανής, επιτυγχάνοντας το ίδιο αποτέλεσμα αυξημένης ταχύτητας και διαθεσιμότητας. Οι συσκευές μνήμης flash ονομάζονται συνήθως τσιπ μνήμης flash και αποτελούνται από ένα φυσικό τσιπ γεμάτο με πολλά κελιά μνήμης flash και έναν ελεγκτή μνήμης flash. Ο ελεγκτής λειτουργεί ως κέντρο διανομής και επικοινωνίας – εκχωρεί δεδομένα και ζητά και παραδίδει δεδομένα ανάλογα με τις ανάγκες προς και από τις κυψέλες.

Σημείωση: Μια λέξη μηχανής είναι ένα μέτρο του μεγαλύτερου μεγέθους διεύθυνσης μνήμης που μπορεί να χειριστεί ένας υπολογιστής. Για έναν υπολογιστή 32 bit, μια λέξη μηχανής είναι 32 bit. Για έναν υπολογιστή 64-bit, μια λέξη μηχανής είναι 64-bit.

NOR και NAND

Η σύγχρονη μνήμη flash χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλες τις σύγχρονες υπολογιστικές συσκευές. Η μνήμη NAND χρησιμοποιείται κυρίως σε κάρτες μνήμης, μονάδες USB, SSD που παράγονται μετά το 2009, smartphone και άλλες μικρότερες φορητές συσκευές. Το NAND χρησιμεύει συνήθως ως γενική αποθήκευση και χρησιμοποιείται επίσης για μεταφορές δεδομένων.

Διάφορα ψηφιακά προϊόντα χρησιμοποιούν μνήμη flash NOR ή NAND για την αποθήκευση δεδομένων διαμόρφωσης. Αυτή η συγκεκριμένη περίπτωση χρήσης είχε προηγουμένως ληφθεί μέριμνα από την EPROM ή τη στατική RAd. Η μνήμη flash είναι ανώτερη στις περισσότερες περιπτώσεις – το μόνο μειονέκτημα είναι ότι κάθε κυψέλη μνήμης μπορεί να κάνει τόσες πολλές εγγραφές πριν φθαρεί. Όταν ένα κελί μνήμης φθαρεί, ολόκληρο το μπλοκ στο οποίο περιέχεται δεν είναι πλέον αξιόπιστο. Οι σύγχρονες συσκευές αντιμετωπίζουν αυτό το ζήτημα με αλγόριθμους ισοπέδωσης φθοράς και υπερβολική παροχή.

Η μνήμη NOR χρησιμοποιείται κυρίως σε περιπτώσεις όπου η ακεραιότητα των δεδομένων πρέπει να διατηρηθεί για εκτεταμένες περιόδους. Συνήθως, μπορεί να διατηρήσει δεδομένα με ασφάλεια για έως και 20 χρόνια και χρησιμοποιείται όταν μεμονωμένες λέξεις μηχανών δεδομένων πρέπει να γράφονται και να διαβάζονται συχνά.

Το NAND είναι ο πιο δημοφιλής τύπος μνήμης flash και χρησιμοποιείται όπου χρειάζονται πρόσβαση, ανάγνωση, (επανα)γραφή ή διαγραφή μεγάλων μπλοκ δεδομένων ταυτόχρονα. Ουσιαστικά, οι ταχύτητες ανάγνωσης, εγγραφής και διαγραφής είναι μεγαλύτερες από τη μνήμη NOR. Αυτό καθιστά το NAND flash την κορυφαία επιλογή για τις περισσότερες περιπτώσεις χρήσης.

Επιπλέον, τα κύτταρα αποθήκευσης NAND είναι φυσικά μικρότερα από τα κύτταρα NOR. Χρησιμοποιούν περίπου 40% λιγότερη περιοχή, παρά το γεγονός ότι λειτουργούν παρόμοια και παρέχουν τον ίδιο πρωτεύοντα χώρο αποθήκευσης ανά κελί. Αυτό σημαίνει ότι το NAND flash μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη πυκνότητα αποθήκευσης και υψηλότερη απόδοση. Το NOR flash έχει όμως ένα πλεονέκτημα. Καθώς είναι διευθυνσιοδοτήσιμο με λέξη μηχανής, είναι πιο γρήγορο σε τυχαία πρόσβαση και μοιάζει περισσότερο με τη μνήμη RAM.

συμπέρασμα

Η μνήμη flash είναι μια παραλλαγή της μη πτητικής ηλεκτρικά διαγραφόμενης μνήμης μόνο για ανάγνωση ή EEPROM. Μπορεί να βασίζεται σε λογικές πύλες NAND ή λογικές πύλες NOR. Το NAND flash είναι πολύ πιο δημοφιλές από το NOR flash χάρη στην πυκνότητα αποθήκευσης και το πλεονέκτημα απόδοσης. Το κρίσιμο πλεονέκτημα του Flash έναντι των άλλων προκατόχων του EEPROM είναι ότι δεν χρειάζεται να διαγραφεί πλήρως.

Αντίθετα, η μνήμη flash υποδιαιρείται σε μπλοκ που πρέπει να διαγραφούν, αλλά αυτό έχει πολύ χαμηλότερο κόστος απόδοσης, χάρη στο πολύ μικρότερο μέγεθός τους. Η κύρια αδυναμία του Flash είναι ότι τα κύτταρα μνήμης μπορούν να γραφτούν μόνο πολλές φορές πριν φθαρούν. Αυτό το ζήτημα επιλύεται γενικά στις σύγχρονες συσκευές χάρη στη χρήση αλγορίθμων ισοπέδωσης και στην υπερβολική παροχή.