Čo je to Flash pamäť?

Flash pamäť je typ energeticky nezávislej pamäte používanej v počítačoch. Energeticky nezávislá znamená, že pamäť môže uchovávať informácie, aj keď je zariadenie vypnuté. Nestála pamäť ( napríklad RAM ) stratí všetko, čo je v nej uložené, vždy, keď sa stroj sám vypne. Energeticky nezávislá pamäť sa používa na veci, ako sú pevné disky a SSD, pretože musia byť schopné ukladať informácie, aj keď je počítač vypnutý.

Flash pamäť sa dodáva v dvoch odlišných typoch – NOR flash a NAND flash. Sú pomenované podľa ich príslušných logických brán. Logické hradlo je operácia, ktorá vykonáva binárne kontroly – vstupy a výstupy, ktoré sú vždy len 0 alebo 1. V prípade NOR a NAND sú pomenované podľa výsledku, ktorý produkujú.

Brána NAND vždy vráti hodnotu 0 alebo „false“, ak sú všetky vstupy presné. Hradlo NOR je presný opak – vráti hodnotu jedna alebo „pravda“, ak sú všetky vstupy nepravdivé. Oba typy dizajnu flash pamäte sú dosť podobné – používajú rovnaký dizajn buniek. Rozdiely začínajú na úrovni okruhu. Či už je prvý bit údajov pravdivý alebo nepravdivý (1 alebo 0, niekedy nazývaný vysoký alebo nízky ), vzťah medzi údajovými riadkami bude buď pripomínať hradlo NOR alebo hradlo NAND, čím sa určí typ.

Tip: NAND znamená Not-AND, čo znamená, že oba vstupy nie sú platné. NOR je skratka pre Not-OR, čo je kontrola, ktorá je pravdivá len vtedy, ak žiadna z informácií nie je presná. Kritická užitočnosť oboch logických brán je v tom, že existuje prípad, v ktorom je možné určiť presné kombinácie vstupov.

História flash pamäte

Flash bol prvýkrát vyvinutý v roku 1980 spoločnosťou Toshiba. Začali ju uvádzať na trh v roku 1987 ako vylepšenú verziu pamäte EPROM. EPROM museli byť vymazané predtým, ako mohli byť prepísané a teda znovu použité. Na druhej strane, NAND flash je možné čítať, zapisovať a mazať v menších kúskoch úložiska, vďaka čomu je rýchlejší a pohotovejší.

NOR flash umožňuje samostatné zapisovanie, čítanie alebo vymazanie jediného strojového slova, čím sa dosiahne rovnaký efekt zvýšenia rýchlosti a dostupnosti. Flash pamäťové zariadenia sa zvyčajne nazývajú flash pamäťové čipy a pozostávajú z fyzického čipu naplneného množstvom flash pamäťových buniek a flash pamäťového radiča. Controller funguje ako distribučné a komunikačné centrum – prideľuje dáta a žiada a dodáva dáta podľa potreby do a z buniek.

Poznámka: Strojové slovo je mierou najväčšej veľkosti adresy pamäte, ktorú môže počítač spracovať. Pre 32-bitový počítač je strojové slovo 32-bitové. Pre 64-bitový počítač je strojové slovo 64-bitové.

NOR a NAND

Moderné flash pamäte sa používajú takmer vo všetkých moderných výpočtových zariadeniach. Pamäť NAND sa používa najmä v pamäťových kartách, USB diskoch, SSD vyrobených po roku 2009, smartfónoch a iných menších mobilných zariadeniach. NAND zvyčajne slúži ako všeobecné úložisko a používa sa aj na dátové prenosy.

Rôzne digitálne produkty používajú pamäť NOR alebo NAND flash na ukladanie konfiguračných údajov. O tento konkrétny prípad použitia sa predtým starala EPROM alebo statický RAD. Flash pamäť je vo väčšine prípadov lepšia – jedinou nevýhodou je, že každá pamäťová bunka dokáže zapísať len toľko zápisov, kým sa opotrebuje. Keď sa pamäťová bunka opotrebuje, celému bloku, v ktorom je obsiahnutá, sa už nedá dôverovať. Moderné zariadenia riešia tento problém pomocou algoritmov vyrovnávania opotrebovania a nadmerného zásobovania.

Pamäť NOR sa používa hlavne v prípadoch, keď je potrebné zachovať integritu údajov na dlhší čas. Zvyčajne dokáže bezpečne uchovávať údaje až 20 rokov a používa sa, keď je potrebné často zapisovať a čítať jednotlivé strojové slová údajov.

NAND je populárnejším typom flash pamäte a používa sa tam, kde je potrebné pristupovať k väčším blokom údajov, čítať ich, (pre)pisovať alebo vymazávať naraz. V skutočnosti sú rýchlosti čítania, zápisu a vymazávania rýchlejšie ako pamäť NOR. Vďaka tomu je NAND flash vynikajúcou voľbou pre väčšinu prípadov použitia.

Úložné bunky NAND sú navyše fyzicky menšie ako bunky NOR. Využívajú zhruba o 40 % menej plochy, napriek tomu, že fungujú podobne a poskytujú rovnaký primárny úložný priestor na bunku. To znamená, že NAND flash môže ponúknuť väčšiu hustotu úložiska a vyšší výkon. NOR blesk má však jednu výhodu. Keďže je adresovateľný strojovým slovom, je rýchlejší pri náhodnom prístupe a je viac podobný RAM.

Záver

Flash pamäť je variantom energeticky nezávislej pamäte iba na čítanie alebo EEPROM. Môže byť založený na logických bránach NAND alebo logických bránach NOR. NAND flash je výrazne obľúbenejší ako NOR flash vďaka svojej hustote úložiska a výhode výkonu. Zásadnou výhodou Flash v porovnaní s ostatnými predchodcami EEPROM je, že nie je potrebné úplne vymazať.

Pamäť Flash je namiesto toho rozdelená na bloky, ktoré je potrebné vymazať, čo však prináša oveľa nižšie náklady na výkon, a to vďaka ich oveľa menšej veľkosti. Hlavnou slabinou Flashu je, že pamäťové bunky je možné zapísať len niekoľkokrát, kým sa opotrebujú. Tento problém je v moderných zariadeniach vo všeobecnosti vyriešený vďaka nosným nivelačným algoritmom a over-provisioningu.