Vad är flashminne?

Flash-minne är en typ av icke-flyktigt minne som används i datorer. Icke-flyktigt innebär att minnet kan lagra information även när enheten är avstängd. Flyktigt minne ( som RAM ) förlorar allt som finns lagrat i det varje gång maskinen stängs av. Icke-flyktigt minne används för saker som hårddiskar och SSD, eftersom de måste kunna lagra information även när datorn är avstängd.

Flashminnen finns i två olika typer – NOR-blixt och NAND-blixt. De är uppkallade efter sina respektive logiska grindar. En logisk grind är en operation som utför binära kontroller – ingångar och utgångar som bara alltid är 0 eller 1. När det gäller NOR och NAND, är de namngivna efter resultatet de producerar.

En NAND-grind returnerar bara värdet 0 eller "false" om alla inmatningar i den är korrekta. En NOR-grind är raka motsatsen – den returnerar bara ett värde eller "sant" om alla inmatningar är falska. Båda typerna av flashminnesdesign är ganska lika – de använder samma celldesign. Skillnaderna börjar på kretsnivå. Oavsett om den första databiten är sann eller falsk (1 eller 0, ibland kallad hög eller låg ), kommer förhållandet mellan datalinjer antingen att likna en NOR-grind eller en NAND-grind, vilket bestämmer typen.

Tips: NAND står för Not-AND, en kontroll av att båda ingångarna inte är giltiga. NOR står för Not-OR, en kontroll som endast är sann om ingen av informationen är korrekt. Den kritiska användbarheten av båda logiska grindarna är att det finns ett fall där de exakta kombinationerna av ingångar kan bestämmas.

Flash-minnets historia

Flash utvecklades första gången 1980 av Toshiba. De började marknadsföra det 1987 som en förbättrad version av EPROM-minne. EPROM måste raderas innan de kunde skrivas om och därmed återanvändas. Å andra sidan kan NAND-blixt läsas, skrivas och raderas i mindre lagringsutrymmen, vilket gör den snabbare och mer lyhörd.

NOR flash gör att ett enda maskinord kan skrivas, läsas eller raderas oberoende, vilket ger samma effekt av ökad hastighet och tillgänglighet. Flashminnesenheter brukar kallas flashminneschips och består av ett fysiskt chip fyllt med massor av flashminnesceller och en flashminneskontroller. Controllern fungerar som ett distributions- och kommunikationscenter – den allokerar data och begär och levererar data efter behov till och från cellerna.

Obs: Ett maskinord är ett mått på den största minnesadressen en dator kan hantera. För en 32-bitars dator är ett maskinord 32-bitar. För en 64-bitars dator är ett maskinord 64-bitar.

NOR och NAND

Modernt flashminne används i nästan alla moderna datorenheter. NAND-minne används främst i minneskort, USB-enheter, SSD-enheter tillverkade efter 2009, smartphones och andra mindre mobila enheter. NAND fungerar vanligtvis som allmän lagring och används även för dataöverföringar.

Olika digitala produkter använder NOR- eller NAND-flashminne för att lagra konfigurationsdata. Detta specifika användningsfall togs tidigare om hand av EPROM eller statisk RAd. Flash-minne är överlägset i de flesta fall – den enda nackdelen är att varje minnescell bara kan ta så många skrivningar innan den slits ut. När en minnescell slits ut kan hela blocket som den finns i inte längre lita på. Moderna enheter hanterar detta problem med slitageutjämningsalgoritmer och överprovisionering.

NOR-minne används främst i de fall dataintegriteten behöver bevaras under längre perioder. Vanligtvis kan den underhålla data säkert i upp till 20 år och används när enskilda maskinord med data behöver skrivas och läsas ofta.

NAND är den mer populära typen av flashminne och används där större datablock måste nås, läsas, (om)skrivas eller raderas på en gång. Läs-, skriv- och raderingshastigheter är faktiskt snabbare än NOR-minnet. Detta gör NAND-flash till det överlägsna valet för de flesta användningsfall.

Dessutom är NAND-lagringsceller fysiskt mindre än NOR-celler. De använder ungefär 40 % mindre yta, trots att de fungerar på liknande sätt och ger samma primära lagringsutrymme per cell. Detta innebär att NAND-blixt kan erbjuda större lagringstäthet och högre prestanda. NOR-blixt har dock en fördel. Eftersom den är adresserbar med maskinord, är den snabbare vid direktåtkomst och mer lik RAM.

Slutsats

Flashminne är en variant av icke-flyktigt elektriskt raderbart läsminne eller EEPROM. Det kan baseras på logiska NAND-grindar eller logiska NOR-grindar. NAND-blixt är betydligt mer populärt än NOR-blixt tack vare dess lagringstäthet och prestandafördelar. Flashs kritiska fördel gentemot dess andra EEPROM-föregångare är att den inte behöver raderas helt.

Flash-minnet är istället uppdelat i block som måste raderas, men detta kommer till en mycket lägre prestandakostnad, tack vare deras mycket mindre storlek. Flashs främsta svaghet är att minnesceller bara kan skrivas flera gånger innan de slits ut. Det här problemet löses i allmänhet i moderna enheter tack vare bärande utjämningsalgoritmer och överprovisionering.