Kas ir zibatmiņa?

Zibatmiņa ir nepastāvīgas atmiņas veids, ko izmanto datoros. Negaistošs nozīmē, ka atmiņa var saglabāt informāciju pat tad, ja ierīce ir izslēgta. Nepastāvīgā atmiņa ( piemēram, RAM ) zaudē visu tajā saglabāto ikreiz, kad pati iekārta izslēdzas. Negaistošā atmiņa tiek izmantota tādām lietām kā cietie diski un SSD, jo tiem ir jāspēj saglabāt informāciju pat tad, kad dators ir izslēgts.

Zibatmiņai ir divi atšķirīgi veidi – NOR zibspuldze un NAND zibspuldze. Tie ir nosaukti to attiecīgo loģisko vārtu dēļ. Loģiskie vārti ir operācija, kas veic bināras pārbaudes – ieejas un izejas, kas vienmēr ir tikai 0 vai 1. NOR un NAND gadījumā tie tiek nosaukti pēc rezultāta, ko tie rada.

NAND vārti vienmēr atgriež vērtību 0 vai “false” tikai tad, ja visi tajā ievadītie dati ir precīzi. NOR vārti ir tieši pretēji — tas atgriež tikai vienu vai “patieso” vērtību, ja visas ievades ir nepatiesas. Abi zibatmiņas dizaina veidi ir diezgan līdzīgi - tie izmanto vienu un to pašu šūnu dizainu. Atšķirības sākas ķēdes līmenī. Neatkarīgi no tā, vai pirmais datu bits ir patiess vai nepatiess (1 vai 0, dažreiz saukts par augstu vai zemu ), attiecības starp datu līnijām līdzināsies NOR vārtiem vai NAND vārtiem, tādējādi nosakot veidu.

Padoms: NAND apzīmē Not-AND, pārbaudot, vai abas ievades nav derīgas. NOR apzīmē Not-OR — pārbaude, kas ir patiesa tikai tad, ja neviena informācija nav precīza. Abu loģisko vārtu kritiskā lietderība ir tāda, ka pastāv gadījums, kad var noteikt precīzas ievades kombinācijas.

Zibatmiņas vēsture

Flash pirmo reizi 1980. gadā izstrādāja Toshiba. Viņi sāka to tirgot 1987. gadā kā uzlabotu EPROM atmiņas versiju. EPROM bija jāizdzēš, pirms tos varēja pārrakstīt un tādējādi izmantot atkārtoti. No otras puses, NAND zibatmiņu var lasīt, rakstīt un dzēst mazākās krātuves daļās, padarot to ātrāku un atsaucīgāku.

NOR zibspuldze ļauj rakstīt, lasīt vai dzēst vienu mašīnas vārdu neatkarīgi, panākot tādu pašu palielināta ātruma un pieejamības efektu. Zibatmiņas ierīces parasti sauc par zibatmiņas mikroshēmām, un tās sastāv no fiziskas mikroshēmas, kas piepildīta ar daudzām zibatmiņas šūnām un zibatmiņas kontrollera. Kontrolieris darbojas kā izplatīšanas un sakaru centrs – piešķir datus un pieprasa un piegādā datus pēc nepieciešamības uz un no šūnām.

Piezīme. Mašīnas vārds ir lielākā atmiņas adreses lieluma mērs, ko dators spēj apstrādāt. 32 bitu datoram mašīnas vārds ir 32 biti. 64 bitu datoram mašīnas vārds ir 64 biti.

NOR un NAND

Mūsdienu zibatmiņa tiek izmantota gandrīz visās mūsdienu skaitļošanas ierīcēs. NAND atmiņu galvenokārt izmanto atmiņas kartēs, USB diskos, SSD, kas ražoti pēc 2009. gada, viedtālruņos un citās mazākās mobilajās ierīcēs. NAND parasti kalpo kā vispārēja krātuve un tiek izmantota arī datu pārsūtīšanai.

Dažādi digitālie produkti izmanto NOR vai NAND zibatmiņu, lai saglabātu konfigurācijas datus. Par šo īpašo lietošanas gadījumu iepriekš rūpējās EPROM vai statiskais RAd. Vairumā gadījumu zibatmiņa ir pārāka – vienīgais trūkums ir tas, ka katra atmiņas šūna var veikt tikai tik daudz ierakstu, pirms tā nolietojas. Kad atmiņas šūna nolietojas, vairs nevar uzticēties visam blokam, kurā tā atrodas. Mūsdienu ierīces šo problēmu risina, izmantojot nodiluma izlīdzināšanas algoritmus un pārmērīgu nodrošinājumu.

NOR atmiņu galvenokārt izmanto gadījumos, kad datu integritāte ir jāsaglabā ilgstoši. Parasti tas var droši uzturēt datus līdz 20 gadiem, un to izmanto, ja bieži jāraksta un jālasa atsevišķi datu mašīnvārdi.

NAND ir populārākais zibatmiņas veids, un to izmanto gadījumos, kad ir jāpiekļūst, jālasa, (pār) jāraksta vai jādzēš lielāki datu bloki. Faktiski lasīšanas, rakstīšanas un dzēšanas ātrums ir ātrāks nekā NOR atmiņas. Tas padara NAND zibspuldzi par izcilu izvēli lielākajai daļai lietošanas gadījumu.

Turklāt NAND krātuves šūnas ir fiziski mazākas nekā NOR šūnas. Tie izmanto aptuveni par 40% mazāk platības, neskatoties uz to, ka darbojas līdzīgi un nodrošina vienādu primāro krātuves vietu katrā šūnā. Tas nozīmē, ka NAND zibspuldze var piedāvāt lielāku uzglabāšanas blīvumu un augstāku veiktspēju. Tomēr NOR zibspuldzei ir viena priekšrocība. Tā kā to var adresēt ar mašīnvārdu, tas ir ātrāks brīvpiekļuvē un līdzīgāks RAM.

Secinājums

Zibatmiņa ir nemainīgas elektriski dzēšamās lasāmatmiņas vai EEPROM variants. To var balstīt uz loģiskiem NAND vārtiem vai loģiskiem NOR vārtiem. NAND zibspuldze ir ievērojami populārāka nekā NOR zibspuldze, pateicoties tās uzglabāšanas blīvumam un veiktspējas priekšrocībām. Flash galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar citiem EEPROM priekšgājējiem ir tā, ka tā nav pilnībā jāizdzēš.

Tā vietā zibatmiņa ir sadalīta blokos, kas ir jāizdzēš, taču tas rada daudz zemākas veiktspējas izmaksas, pateicoties to daudz mazākam izmēram. Flash galvenais trūkums ir tas, ka atmiņas šūnas var ierakstīt tikai vairākas reizes, pirms tās nolietojas. Mūsdienu ierīcēs šī problēma parasti tiek atrisināta, pateicoties nivelēšanas algoritmiem un pārmērīgai nodrošināšanai.