Mikä on Flash-muisti?

Flash-muisti on eräänlainen haihtumaton muisti, jota käytetään tietokoneissa. Haihtumaton tarkoittaa, että muisti voi tallentaa tietoja, vaikka laite olisi sammutettu. Haihtuva muisti ( kuten RAM ) menettää kaiken siihen tallennetun aina, kun kone itse sammuu. Haihtumatonta muistia käytetään esimerkiksi kiintolevyille ja SSD-levyille, koska niiden on pystyttävä tallentamaan tietoja myös tietokoneen ollessa pois päältä.

Flash-muistia on kahta eri tyyppiä – NOR flash ja NAND flash. Ne on nimetty vastaavien logiikkaporttien mukaan. Logiikkaportti on operaatio, joka suorittaa binääritarkistuksia – tulot ja lähdöt, jotka ovat aina vain 0 tai 1. NOR- ja NAND-tapauksissa ne nimetään niiden tuottaman tuloksen mukaan.

NAND-portti palauttaa arvon 0 tai 'false' vain, jos kaikki sen syötteet ovat tarkkoja. NOR-portti on täsmälleen päinvastainen – se palauttaa vain yhden tai 'truen' arvon, jos kaikki syötteet ovat vääriä. Molemmat flash-muistityypit ovat melko samanlaisia ​​- ne käyttävät samaa solurakennetta. Erot alkavat piiritasolta. Onko ensimmäinen databitti tosi tai epätosi (1 tai 0, joskus kutsutaan korkeaksi tai matalaksi ), datalinjojen välinen suhde muistuttaa joko NOR-porttia tai NAND-porttia, mikä määrittää tyypin.

Vihje: NAND on lyhenne sanoista Not-AND, mikä varmistaa, että molemmat tulot eivät ole kelvollisia. NOR on lyhenne sanoista Not-OR, tarkistus, joka on totta vain, jos kumpikaan tiedoista ei ole oikea. Molempien logiikkaporttien kriittinen hyödyllisyys on, että on tapaus, jossa voidaan määrittää tarkat tulojen yhdistelmät.

Flash-muistin historia

Toshiba kehitti Flashin ensimmäisen kerran vuonna 1980. He aloittivat sen markkinoinnin vuonna 1987 EPROM-muistin parannettuna versiona. EPROMit piti tyhjentää ennen kuin ne voitiin kirjoittaa uudelleen ja siten käyttää uudelleen. Toisaalta NAND-flash-muistia voidaan lukea, kirjoittaa ja tyhjentää pienemmissä tallennustiloissa, mikä tekee siitä nopeamman ja reagoivamman.

NOR-flash mahdollistaa yksittäisen konesanan kirjoittamisen, lukemisen tai poistamisen itsenäisesti, jolloin saavutetaan sama vaikutus: lisääntynyt nopeus ja saatavuus. Flash-muistilaitteita kutsutaan yleensä flash-muistisiruiksi, ja ne koostuvat fyysisestä sirusta, joka on täynnä flash-muistisoluja ja flash-muistiohjaimesta. Ohjain toimii jakelu- ja viestintäkeskuksena – se allokoi dataa ja pyytää ja toimittaa tiedot tarpeen mukaan soluihin ja soluista.

Huomautus: Konesana on tietokoneen käsittelemän muistiosoitteen suurimman koon mitta. 32-bittisessä tietokoneessa konesana on 32-bittinen. 64-bittisessä tietokoneessa konesana on 64-bittinen.

NOR ja NAND

Nykyaikaista flash-muistia käytetään lähes kaikissa nykyaikaisissa tietokoneissa. NAND-muistia käytetään pääasiassa muistikorteissa, USB-asemissa, vuoden 2009 jälkeen valmistetuissa SSD-levyissä, älypuhelimissa ja muissa pienemmissä mobiililaitteissa. NAND toimii yleensä yleisenä tallennustilana ja sitä käytetään myös tiedonsiirtoon.

Useat digitaaliset tuotteet käyttävät NOR- tai NAND-flash-muistia konfigurointitietojen tallentamiseen. Tästä erityisestä käyttötapauksesta huolehti aiemmin EPROM tai staattinen RAd. Flash-muisti on useimmissa tapauksissa parempi – ainoa haittapuoli on, että jokainen muistisolu voi kirjoittaa vain niin monta kirjoitusta ennen kuin se kuluu loppuun. Kun muistisolu kuluu loppuun, koko lohkoon, jossa se on, ei voida enää luottaa. Nykyaikaiset laitteet ratkaisevat tämän ongelman kulumisen tasoitusalgoritmeilla ja ylivarmistuksella.

NOR-muistia käytetään pääasiassa tapauksissa, joissa tietojen eheys on säilytettävä pitkiä aikoja. Tyypillisesti se voi säilyttää tietoja turvallisesti jopa 20 vuotta, ja sitä käytetään, kun yksittäisiä datan konesanoja on kirjoitettava ja luettava usein.

NAND on suosituin flash-muistityyppi, ja sitä käytetään silloin, kun suurempia tietolohkoja on käytettävä, luettava, (uudelleen)kirjoitettava tai poistettava kerralla. Käytännössä luku-, kirjoitus- ja tyhjennysnopeudet ovat nopeampia kuin NOR-muisti. Tämä tekee NAND-flashista erinomaisen valinnan useimpiin käyttötapauksiin.

Lisäksi NAND-tallennussolut ovat fyysisesti pienempiä kuin NOR-solut. Ne käyttävät noin 40 % vähemmän aluetta, vaikka ne toimivat samalla tavalla ja tarjoavat saman ensisijaisen tallennustilan solua kohden. Tämä tarkoittaa, että NAND-flash voi tarjota suuremman tallennustiheyden ja paremman suorituskyvyn. NOR-salamalla on kuitenkin yksi etu. Koska se on osoitettavissa konesanalla, se on nopeampi satunnaiskäytössä ja muistuttaa enemmän RAM-muistia.

Johtopäätös

Flash-muisti on muunnos haihtumattomasta sähköisesti pyyhittävästä vain lukumuistista tai EEPROM-muistista. Se voi perustua loogisiin NAND-portteihin tai loogisiin NOR-portteihin. NAND-salama on huomattavasti suositumpi kuin NOR-salama tallennustiheyden ja suorituskykyetunsa ansiosta. Flashin kriittinen etu muihin EEPROM-edeltäjiinsä verrattuna on, että sitä ei tarvitse tyhjentää kokonaan.

Flash-muisti on sen sijaan jaettu lohkoihin, jotka on tyhjennettävä, mutta tämä maksaa paljon pienemmät suorituskykykustannukset niiden paljon pienemmän koon ansiosta. Flashin suurin heikkous on, että muistisolut voidaan kirjoittaa vain useita kertoja ennen kuin ne kuluvat. Tämä ongelma on yleensä ratkaistu nykyaikaisissa laitteissa kuluvien tasoitusalgoritmien ja ylimäärityksen ansiosta.