Що таке флеш-память?

Флеш-пам'ять - це тип енергонезалежної пам'яті, який використовується в комп'ютерах. Енергонезалежність означає, що пам’ять може зберігати інформацію, навіть коли пристрій вимкнено. Енергозалежна пам’ять ( наприклад, RAM ) втрачає все, що в ній зберігається, щоразу, коли сама машина вимикається. Енергонезалежна пам’ять використовується для таких речей, як жорсткі диски та SSD, оскільки вони повинні мати можливість зберігати інформацію, навіть коли ПК вимкнено.

Флеш-пам’ять буває двох різних типів – NOR flash і NAND flash. Вони названі за відповідними логічними воротами. Логічний вентиль – це операція, яка виконує двійкові перевірки – входи та виходи, які завжди мають значення 0 або 1. У випадку NOR та NAND вони називаються відповідно до результату, який вони виробляють.

Шлюз NAND повертає значення 0 або «false», лише якщо всі вхідні дані в нього точні. Шлюз NOR є повною протилежністю – він повертає лише одне або «істинне» значення, якщо всі вхідні дані є хибними. Обидва типи конструкції флеш-пам’яті досить схожі – вони використовують однакову структуру комірки. Відмінності починаються на рівні схеми. Незалежно від того, чи є перший біт даних істинним чи хибним (1 або 0, який іноді називають високим або низьким ), зв’язок між лініями даних нагадуватиме вентиль НІ або НЕ-І, таким чином визначаючи тип.

Порада: NAND означає Not-AND, перевірка того, що обидва вхідні дані недійсні. NOR означає Not-OR, перевірка, яка є вірною, лише якщо жодна інформація не є точною. Критична корисність обох логічних елементів полягає в тому, що існує випадок, у якому можна визначити точні комбінації вхідних даних.

Історія флеш-пам'яті

Flash був вперше розроблений у 1980 році Toshiba. Вони почали продавати його в 1987 році як вдосконалену версію пам'яті EPROM. EPROM потрібно було стерти, перш ніж їх можна було переписати та, таким чином, повторно використовувати. З іншого боку, флеш-пам’ять NAND можна читати, записувати та стирати в менших фрагментах пам’яті, що робить її швидшою та чутливішою.

NOR flash дозволяє записувати, читати або видаляти одне машинне слово незалежно, досягаючи того самого ефекту збільшення швидкості та доступності. Пристрої флеш-пам'яті зазвичай називають мікросхемами флеш-пам'яті і складаються з фізичного чіпа, заповненого великою кількістю комірок флеш-пам'яті, і контролера флеш-пам'яті. Контролер діє як розподільний і комунікаційний центр – він розподіляє дані, запитує та доставляє дані за потреби в клітинки та з них.

Примітка: машинне слово є мірою найбільшого розміру адреси пам’яті, яку може обробляти комп’ютер. Для 32-розрядного комп’ютера машинне слово є 32-розрядним. Для 64-бітного комп’ютера машинне слово є 64-бітним.

NOR і NAND

Сучасна флеш-пам'ять використовується практично у всіх сучасних комп'ютерних пристроях. Пам'ять NAND в основному використовується в картах пам'яті, USB-накопичувачах, SSD, випущених після 2009 року, смартфонах та інших менших мобільних пристроях. NAND зазвичай служить загальним сховищем, а також використовується для передачі даних.

Різні цифрові продукти використовують флеш-пам'ять NOR або NAND для зберігання конфігураційних даних. Цей конкретний випадок використання раніше обслуговувався EPROM або статичним RAD. У більшості випадків флеш-пам’ять є кращою – єдиним недоліком є ​​те, що кожна комірка пам’яті може виконувати лише стільки записів, перш ніж вона зношується. Коли комірка пам'яті зношується, всьому блоку, в якому вона міститься, більше не можна довіряти. Сучасні пристрої вирішують цю проблему за допомогою алгоритмів вирівнювання зносу та надмірного забезпечення.

Пам'ять NOR в основному використовується у випадках, коли необхідно зберегти цілісність даних протягом тривалого часу. Як правило, він може безпечно зберігати дані протягом 20 років і використовується, коли окремі машинні слова даних потрібно часто записувати та читати.

NAND є більш популярним типом флеш-пам’яті, який використовується, коли потрібно отримати доступ, прочитати, (пере)записати або стерти великі блоки даних одночасно. По суті, швидкість читання, запису та стирання є вищою, ніж пам’ять NOR. Це робить флеш-пам’ять NAND кращим вибором для більшості випадків використання.

Крім того, комірки NAND фізично менші, ніж комірки NOR. Вони використовують приблизно на 40% менше площі, незважаючи на те, що працюють однаково та забезпечують той самий основний простір для зберігання на клітинку. Це означає, що флеш-пам’ять NAND може запропонувати більшу щільність зберігання та вищу продуктивність. Однак спалах NOR має одну перевагу. Будучи адресованим машинним словом, він швидший при довільному доступі та більше схожий на оперативну пам’ять.

Висновок

Флеш-пам'ять - це варіант енергонезалежної постійної пам'яті, що електрично стирається, або EEPROM. Він може базуватися на логічних вентилях NAND або логічних вентилях NOR. Флеш-пам’ять NAND значно популярніша, ніж флеш-пам’ять NOR, завдяки своїй щільності зберігання та перевагам у продуктивності. Критичною перевагою Flash перед іншими попередниками EEPROM є те, що його не потрібно повністю стирати.

Натомість флеш-пам’ять поділяється на блоки, які потрібно стерти, але це пов’язано зі значно нижчими витратами на продуктивність завдяки значно меншому розміру. Основний недолік Flash полягає в тому, що комірки пам'яті можна записати лише кілька разів, перш ніж вони зношаться. Ця проблема зазвичай вирішується в сучасних пристроях завдяки алгоритмам вирівнювання зносу та надмірному забезпеченню.