Во флэш накопителях используется память полупроводниковая оперативная постоянная динамическая
Почему флешка называется? Они называются «флешка». потому что они используют флэш-память для хранения файлов. Флэш-память — это тип компьютерного чипа. … Другие распространенные названия флэш-накопителя включают флешку, флэшку или просто USB.
также, Что такое флэш-память, например? Вот несколько примеров флэш-памяти:
- Микросхема BIOS вашего компьютера.
- CompactFlash (чаще всего встречается в цифровых камерах)
- SmartMedia (чаще всего встречается в цифровых камерах)
- Memory Stick (чаще всего встречается в цифровых камерах)
- Карты памяти PCMCIA Type I и Type II (используются в качестве твердотельных дисков в ноутбуках)
В чем разница между памятью и флэш-памятью? Флэш-память энергонезависима и может хранить данные даже без питания, в отличие от ОЗУ. По сравнению с любым типом оперативной памяти, скорость флэш-памяти значительно ниже. Из-за пониженного энергопотребления, постоянного характера и более низкой стоимости флэш-память используется для хранения данных в таких устройствах, как SD-карты, USB-накопители и твердотельные накопители.
Ячейка памяти с двумя транзисторами.
Двухтранзисторная ячейка памяти, это модифицированная однотранзисторная ячейка, в которой находится обычный КМОП-транзистор и транзистор с плавающим затвором. В этой структуре обычный транзистор выполняет роль изолятора транзистора с плавающим затвором от битовой линии.
Имеет ли преимущества двухтранзисторная ячейка памяти? Да, ведь с ее помощью можно создавать более компактные и хорошо масштабируемые микросхемы памяти, потому что здесь транзистор с плавающим затвором изолируется от битовой линии. Ко всему прочему, в отличии от однотранзисторной ячейки памяти, где информация записывается методом инжекции горячих электронов, в двухтранзисторной ячейки памяти для записи и стирания информации используется метод квантового туннелирования Фаулера — Нордхейма. Такой подход дает возможность снизить напряжение, которое необходимо для операции записи. Забегая наперед скажу, что двухтранзисторные ячейки применяются в памяти со структурой NAND.
Каковы преимущества флэш-памяти?
Преимущества или преимущества флэш-памяти
➨Сохраняет данные при отключении питания. Он энергонезависим и, следовательно, сохраняет состояние без какой-либо мощности. ➨Высокая скорость передачи данных, поэтому он быстрее читает и записывает по сравнению с традиционными жесткими дисками. ➨Дешевле по сравнению с традиционными дисками при небольшой емкости.
аналогично Как работает флешка?
Флешка сохраняет данные с помощью флэш-памяти. Флэш-память использует электрически стираемый программируемый формат только для чтения (EEPROM) для хранения и извлечения данных. Флэш-накопители работают так же, как и обычные жесткие диски. Флэш-накопители энергонезависимы, а значит, им не нужен резервный аккумулятор.
В чем разница между флешкой и USB? Большой палец управлять представляет собой небольшой твердотельный накопитель, который подключается к порту USB, который также называется USB-накопителем. … Флэш-накопитель — это твердотельное, небольшое портативное жесткое устройство, вставляемое в USB-порт для хранения и восстановления данных. Флэш-накопитель также является устройством хранения данных, в состав которого входит флэш-память с комбинированным USB-портом.
Какие есть типы флешки? Определенные типы флэш-накопителей
- Карта CompactFlash (CF) на основе флэш-памяти (включая карту CFast) и карта XQD (Примечание: некоторые другие типы карт CF и XQD не имеют флэш-памяти)
- Memory Stick (MS)
- MultiMediaCard (MMC)
- Защищенная цифровая карта (SD, SDHC, SDXC)
- Карта SmartMedia (SM)
- xD-карта изображения (xD)
Устройство флэш-памяти с архитектурой NAND.
Данный тип памяти был разработан компанией Toshiba. Эти микросхемы благодаря своей архитектуре применяют в маленьких накопителях , которые получили имя NAND (логическая операция И-НЕ). При выполнении операция NAND дает значение нуль только, когда все операнды равны нулю, и единичное значение во всех других случаях.
Как было написано ранее, нулевое значение это открытое состояние транзистора. В следствии этого в архитектуре NAND подразумевается, что битовая линия имеет нулевое значение в том случае, когда все подключенные к ней транзисторы открыты, и значение один, когда хотя бы один из транзисторов закрыт. Такую архитектуру можно построить, если подсоединить транзисторы с битовой линией не по одному (так построено в архитектуре NOR) , а последовательными сериями (столбец из последовательно включенных ячеек).
Данная архитектура по сравнению с NOR хорошо масштабируется потому, что разрешает компактно разместить транзисторы на схеме. Кроме этого архитектура NAND производит запись путем туннелирования Фаулера — Нордхейма, а это разрешает реализовать быструю запись нежели в структуре NOR. Чтобы увеличить скорость чтения, в микросхемы NAND встраивают внутренний кэш.
Как и кластеры жесткого диска так и ячейки NAND группируются в небольшие блоки. По этой причине при последовательном чтении или записи преимущество в скорости будет у NAND. Но с другой стороны NAND сильно проигрывает в операции с произвольным доступом и не имеет возможности работать на прямую с байтами информации. В ситуации когда нужно изменить всего несколько бит, система вынуждена переписывать весь блок, а это если учитывать ограниченное число циклов записи, ведет к большому износу ячеек памяти.
В последнее время ходят слухи о том, что компания Unity Semiconductor разрабатывает флэш-память нового поколения, которая будет построена на технологии CMOx. Предполагается, что новая память придет на смену флеш-памяти типа NAND и преодолеет ее ограничения, которые в памяти NAND обусловлены архитектурой транзисторных структур. К преимуществам CMOx относят более высокую плотность и скорость записи, а также более привлекательную стоимость. В числе областей применения новой памяти значатся SSD и мобильные устройства. Ну, что же правда это или нет покажет время.
Чтобы более детально донести до Вас всю необходимую информацию я разместил видео ролик по теме.
P.S. Объяснить простым языком технический материал людям которые не представляют как построена архитектура компьютера… очень сложно, но я надеюсь у меня это получилось. Для полной и достоверной информации в этой статье я частично использовал учебную литературу. Надеюсь эта статья была для вас полезной и познавательной. Пока!
В этой статье мы с Вами рассмотрим принцип работы и устройство USB-флешки, а также я расскажу об особенности USB-флэш-накопителя перед другими запоминающими устройствами. C появление USB-флэшки произошел некий переворот в ПЗУ устройствах и большое количество людей по всему миру оценило удобство транспортировки данных в компактном и емком флэш-накопителе, который к тому же устойчив к воздействиям окружающей среды.
Первым делом, я хотел бы дать определение флэш-накопителю, а уж потом рассказать о его особенности перед другими запоминающими устройствами.
USB-Flash Drive (флешка, флэшка) — устройство для накопления и хранения информации. Переданные устройству данные располагаются и хранятся во флэш-памяти. Для получения информации usb флешку необходимо подключить к телевизору (Smart), компьютеру, планшету или любому другому считывающему устройству.
К основным недостаткам USB флэш-накопителя можно отнести ограниченный цикл записи/стирания, но хранящуюся в устройстве можно считать бесконечное количество раз. Цикл перезаписи современными стандартами на сегодняшний день ограничен от 10000 и до 100000 раз. Если взять во внимание минимальный цикл перезаписи (10000) то может показаться, что для эксплуатации такое количество более чем достаточно. Но на самом деле это не так.
Представьте себе ситуации, когда вы интенсивно используете флэшку перезаписывая на ней данные по нескольку раз в день. Согласитесь, что при такой эксплуатации, такое количество циклов (10000) для обновления информации уже не кажется таким уж большим. Хотя, справедливости ради, стоит сказать, что для рядового пользователя флэш-накопитель с минимальным ограничением перезаписи прослужит немало времени.
К сожалению не все USB накопители отрабатывают свой положенный срок честно. Как правило, виной этому производители мало известных фирм и компании с неизвестным происхождением, которые не соблюдают технологических норм при создании постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Очень часто наши китайские «друзья», которые любят делать подделки именитых брендов, не соблюдают технологию (не качественные детали) и создают дешевые накопительные устройства, которые раньше положенного времени выходят из строя.
Почему ROM важен?
ПЗУ предоставляет необходимые инструкции для связи между различными аппаратными компонентами. Как упоминалось ранее, он необходим для хранения и работы BIOS, но его также можно использовать для базового управления данными, для хранения программного обеспечения для основных процессов утилит, а также для чтения и записи на периферийные устройства.
Почему оперативная память быстрее флэш-памяти? Флэш-память энергонезависима и может хранить данные даже без питания, в отличие от ОЗУ. По сравнению с любым типом оперативной памяти флэш-память скорость значительно ниже. Из-за пониженного энергопотребления, постоянного характера и более низкой стоимости флэш-память используется для хранения данных в таких устройствах, как SD-карты, USB-накопители и твердотельные накопители.
Является ли SSD таким же, как флэш-память?
Флэш-память и SSD — это два термина, которые иногда также используются взаимозаменяемо. … В отличие от DRAM/RAM/памяти, флэш-памяти и SSD не относятся к одному и тому же, несмотря на то, что флэш-память используется в твердотельных накопителях, а флэш-память можно считать твердотельным накопителем.
Какой тип памяти представляет собой флэш-память? Флэш-память технология хранения данных, основанная на высокоскоростной электрически программируемой памяти. Скорость флэш-памяти получила свое название: она записывает данные и выполняет произвольные операции ввода-вывода во флэш-памяти. Флэш-память использует тип энергонезависимой памяти, называемой флэш-памятью.
На что нужно обратить внимание при выборе USB-флэш-накопителя.
- Производитель (компания). Чтобы свести к минимуму преждевременный выход из строя USB-флэш-накопителя , делайте свой выбор в пользу зарекомендовавших себя компаний, которые работаю на рынке не один год. Например, это могут быть такие компании как: Kingston, Transcend, Corsair, Apacer…
- Так же при выборе usb-флэш-накопителя обратите внимание на каком типе памяти она построена. Хорошо если в ней установлена флэш-память типа NAND, потому что именно этот тип памяти может выполнить около 100000 циклов записи/стирания информации.
В основе USB флэш-накопителя находится флэш-память типа NAND и небольшой микроконтроллер со встроенным ROM или RAM. Флэш-память (Flash Memory) относится к классу EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое запоминающее устройство ПЗУ или ЭСППЗУ.
Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимо, а значит ему не нужно электричество для хранения данных. Стоит сказать, что основная особенность EEPROM в том, что хранящуюся информацию в устройстве (mini SD, MMC, SD, USB-флешка…) можно считать бесконечное количество раз, а вот количество записи к сожалению ограничено (мы уже с вами говорили о том как выбрать SD карту).
Как правило на упаковке указывают и то и другое. Но и не редки случай, когда указывают только число циклов или тип памяти.
- Тип ячеек памяти. В рядовых флэшках (USB-Flash-Drive) используют два типа ячеек памяти MLC и SLC. Как правило более дешевые модели USB флэш-накопителей комплектуют MLC (Multi-level cell — многоуровневые ячейки памяти)ячейками, которые могут выдержать около 10 тысяч циклов. Ну и как вы уже догадались SLC (Single-level cell — одноуровневые ячейки памяти) ячейками комплектуют более дорогие модели, которые выдерживают до 100000, а то и более циклов записи/стирания.
Если вы в ближайшее время планируете покупать такой накопитель (USB-Flash-Drive), то рекомендую прочитать статью о том как выбрать надежную USB флешку.
Что такое ПЗУ простыми словами?
РОМ — это аббревиатура от Только для чтения памяти. Это относится к чипам компьютерной памяти, содержащим постоянные или полупостоянные данные. В отличие от ОЗУ, ПЗУ энергонезависимо; даже после выключения компьютера содержимое ПЗУ останется. Почти каждый компьютер поставляется с небольшим объемом ПЗУ, содержащим загрузочную прошивку.
Что такое ПЗУ с примером? Итак, ПЗУ — это программируемое логическое устройство (PLD). Простой пример ПЗУ: картридж, используемый в игровых консолях, который позволяет системе запускать множество игр. Данные, которые постоянно хранятся на персональных компьютерах и других электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, телевизоры, кондиционеры и т. д., также являются примером ПЗУ.
Что такое ПЗУ в телефоне?
ИЛИ (Память Android только для чтения) Файл, содержащий исполняемые инструкции (образ системы) ОС Android и связанных приложений. «Стандартное ПЗУ» устанавливается на телефон или планшет, а «настраиваемое ПЗУ» — от стороннего поставщика.
Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо! И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.
Теоретическая часть
Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…
Какая память бывает?
На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.
Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…
Современные типы «твердотельной памяти». Источник
Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.
Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?
Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.
Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник
Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.
NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.
Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.
В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).
Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!
Что такое DRAM?
Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.
Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:
Устройство ячейки RAM. Источник
Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.
Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…
Часть практическая
Flash
Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:
Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник
Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.
Корпус кварцевого генератора
Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:
Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита
А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:
Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий
Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.
После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:
«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)
Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый» < 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:
СЭМ-изображения контактов, питающих чип памяти
Если говорить о самой памяти, то тут нас тоже ждёт успех. Удалось отснять отдельные блоки, границы которых выделены стрелочками. Глядя на изображение с максимальным увеличением, постарайтесь напрячь взгляд, этот контраст реально трудно различим, но он есть на изображении (для наглядности я отметил отдельную ячейку линиями):
Ячейки памяти 1. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки
Мне самому сначала это показалось как артефакт изображения, но обработав все фото дома, я понял, что это либо вытянутые по вертикальной оси управляющие затворы при SLC-ячейке, либо это несколько ячеек, собранных в MLC. Хоть я и упомянул MLC выше, но всё-таки это вопрос. Для справки, «толщина» ячейки (т.е. расстояние между двумя светлыми точками на нижнем изображении) около 60 нм.
Чтобы не лукавить – вот аналогичные фото с другой половинки флешки. Полностью аналогичная картина:
Ячейки памяти 2. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки
Конечно, сам чип – это не просто набор таких ячеек памяти, внутри него есть ещё какие-то структуры, принадлежность которых мне определить не удалось:
Другие структуры внутри чипов NAND памяти
Всю плату SO-DIMM от Samsung я, конечно же, не стал распиливать, лишь с помощью строительного фена «отсоединил» один из модулей памяти. Стоит отметить, что тут пригодился один из советов, предложенных ещё после первой публикации – распилить под углом. Поэтому, для детального погружения в увиденное необходимо учитывать этот факт, тем более что распил под 45 градусов позволил ещё получить как бы «томографические» срезы конденсатора.
Однако по традиции начнём с контактов. Приятно было увидеть, как выглядит «скол» BGA и что собой представляет сама пайка:
«Скол» BGA-пайки
А вот и второй раз пора кричать: «Язь!», так как удалось увидеть отдельные твердотельные конденсаторы – концентрические круги на изображении, отмеченные стрелочками. Именно они хранят наши данные во время работы компьютера в виде заряда на своих обкладках. Судя по фотографиям размеры такого конденсатора составляют около 300 нм в ширину и около 100 нм в толщину.
Из-за того, что чип разрезан под углом, одни конденсаторы рассечены аккуратно по середине, у других же срезаны только «бока»:
DRAM память во всей красе
Если кто-то сомневается в том, что эти структуры и есть конденсаторы, то тут можно посмотреть более «профессиональное» фото (правда без масштабной метки).
Единственный момент, который меня смутил, что конденсаторы расположены в 2 ряда (левое нижнее фото), т.е. получается, что на 1 ячейку приходится 2 бита информации. Как уже было сказано выше, информация по мультибитовой записи имеется, но насколько эта технология применима и используется в современной промышленности – остаётся для меня под вопросом.
Конечно, кроме самих ячеек памяти внутри модуля есть ещё и какие-то вспомогательные структуры, о предназначении которых я могу только догадываться:
Другие структуры внутри чипа DRAM-памяти
Послесловие
Помимо тех ссылок, что раскиданы по тексту, на мой взгляд, довольно интересен данный обзор (пусть и от 1997 года), сам сайт (и фотогалерея, и chip-art, и патенты, и много-много всего) и данная контора, которая фактически занимается реверс-инжинирингом.
К сожалению, большого количества видео на тему производства Flash и RAM найти не удалось, поэтому довольствоваться придётся лишь сборкой USB-Flash-накопителей:
P.S.: Ещё раз всех с наступающим Новым Годом чёрного водяного дракона.
Странно получается: статью про Flash хотел написать одной из первых, но судьба распорядилась иначе. Скрестив пальцы, будем надеяться, что последующие, как минимум 2, статьи (про биообъекты и дисплеи) увидят свет в начале 2012 года. А пока затравка — углеродный скотч:
Углеродный скотч, на котором были закреплены исследуемые образцы. Думаю, что и обычный скотч выглядит похожим образом
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»
Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)
Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)
Какие существуют четыре типа ПЗУ? ПЗУ далее подразделяется на четыре типа: MROM, PROM, EPROM и EEPROM.
также, Что такое флэш-память, например? Вот несколько примеров флэш-памяти:
- Микросхема BIOS вашего компьютера.
- CompactFlash (чаще всего встречается в цифровых камерах)
- SmartMedia (чаще всего встречается в цифровых камерах)
- Memory Stick (чаще всего встречается в цифровых камерах)
- Карты памяти PCMCIA Type I и Type II (используются в качестве твердотельных дисков в ноутбуках)
В чем разница между памятью и флэш-памятью? Флэш-память энергонезависима и может хранить данные даже без питания, в отличие от ОЗУ. По сравнению с любым типом оперативной памяти, скорость флэш-памяти значительно ниже. Из-за пониженного энергопотребления, постоянного характера и более низкой стоимости флэш-память используется для хранения данных в таких устройствах, как SD-карты, USB-накопители и твердотельные накопители.
Устройство флэш-памяти с архитектурой NOR.
Тип этой памяти является источником и неким толчком в развитии всей EEPROM. Ее архитектура была разработана компанией Intel в далеком 1988 году. Как было написано ранее, чтобы получить доступ к содержимому ячейки памяти (инициализировать ячейку), нужно подать напряжение на управляющий затвор.
Поэтому разработчики компании все управляющие затворы подсоединили к линии управления, которая называется линией слов (Word Line). Анализ информации ячейки памяти выполняется по уровню сигнала на стоке транзистора. Поэтому разработчики все стоки транзисторов подсоединили к линии, которая называется линией битов (Bit Line).
Архитектура NOR получила название благодаря логической операции ИЛИ — НЕ (в переводе с английского NOR). Принцип логической операции NOR заключается в том, что она над несколькими операндами (данные, аргумент операции…) дает единичное значение, когда все операнды равны нулю, и нулевое значение во всех остальных операциях.
В нашем случае под операндами подразумевается значение ячеек памяти, а значит в данной архитектуре единичное значение на битовой линии будет наблюдается только в том случае , когда значение всех ячеек, которые подключены к битовой линии, будут равны нулю (все транзисторы закрыты).
В этой архитектуре хорошо организован произвольный доступ к памяти, но процесс записи и стирания данных выполняется относительно медленно. В процессе записи и стирания применяется метод инжекции горячих электронов. Ко всему прочему микросхема флеш-памяти с архитектурой NOR и размер ее ячейки получается большим, поэтому эта память плохо масштабируется.
Флеш-память с архитектурой NOR как правило используют в устройствах для хранения программного кода. Это могут быть телефоны, КПК, BIOS системных плат…
Ячейка памяти с одним транзистором.
Если на управляющий затвор подать положительное напряжения (инициализация ячейки памяти) то он будет находиться в открытом состоянии, что будет соответствовать логическому нулю.
А если на плавающий затвор поместить избыточный отрицательный заряд (электрон) и подать положительное напряжение на управляющий затвор ,то он компенсирует создаваемое управляющим затвором электрическое поле и не даст образовываться каналу проводимости, а значит транзистор будет находиться в закрытом состоянии.
Вот так, наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе точно определяет состояние открыт или закрыт транзистор, когда подается одно и тоже положительное напряжения на управляющий затвор. Если мы будем рассматривать подачу напряжения на управляющий затвор, как инициализацию ячейки памяти, то по тому, какое напряжение между истоком и стоком можно судить о наличии или отсутствии заряда на плавающем затворе.
Таким образом получается своеобразная элементарная ячейка памяти, способная сохранять один информационный бит. Ко всему этому очень важно, чтобы заряд на плавающем затворе (если он там имеется) мог сохраняться там долго, как при инициализации ячейки памяти, так и при отсутствии напряжения на управляющем затворе. Только в этом случае ячейка памяти будет энергонезависимой.
Так каким же образом в случае необходимости на плавающий затвор помещать заряд (записывать содержимое ячейки памяти) и удалять его оттуда (стирать содержимое ячейки памяти) когда это необходимо.
Поместить заряд на плавающий затвор (процесс записи) можно методом инжекции горячих электронов (CHE-Channel Hot Electrons) или методом туннелирования Фаулера-Нордхейма.
Чтобы удалить заряд с плавающего затвора (выполнить стирания ячейки памяти) на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение (около 9 В), а на область истока подается положительное напряжение. Это приводит к тому, что электроны туннелируют из области плавающего затвора в область истока. Таким образом происходит квантовое туннелирование Фаулера — Нордхейма (Fowler — Nordheim).
Наверно вы уже поняли, что транзистор с плавающим затвором это элементарная ячейка флэш-памяти. Но ячейки с одним транзистором имеют некоторые недостатки, основным из которых является плохая масштабируемость.
Так как при создании массива памяти, каждая ячейка памяти (то есть транзистор) подключается к двум перпендикулярным шинам. Управляющие затворы подключаются к шине, которую называют линией слов (Word Line), а стоки соединяют с шиной, ее называют битовой линией (Bit Line). В следствии чего в схеме находится высокое напряжение и при записи методом инжекции горячих электронов все линии — слов, битов и истоков нужно разместить на большом расстоянии друг от друга. Это даст нужный уровень изоляции, но отразится на ограничении объема флэш-памяти.
Еще одним недостатком такой ячейки памяти является присутствие эффекта избыточного удаления заряда с плавающего затвора, а он не может компенсироваться процессом записи. В следствии этого на плавающем затворе образуется положительный заряд, что делает неизменным состояние транзистора и он всегда остается открытым.
Компоненты и симптомы нестабильной работы USB Flash накопителя.
- PCB — это многослойная печатная плата, которая служит основой для всех размещенных (распаянных) деталей электроники. Имеет следующие типичные неисправности: некачественно выполненный монтаж деталей электроники при деформации (изгибы, удары) платы приводит к внутренним разрывам около проводников и нестабильной работе usb-флэш накопителя.
- USB разъем — предназначен для подключения флэш-накопителя к устройствам чтения. При некачественном монтаже разъем отрывается от дорожек и в месте пайки. Не так давно я сталкивался с данным явлением.
- Микроконтроллер — микросхема, в обязанности которой входит управление памятью типа NAND и передача информации. Содержит в себе данные о производителе и типе памяти, а также хранит в себе необходимую служебную информацию для правильного функционирования флэш-накопителя. По вине контроллера чаще всего происходит выход из строя флэш-накопителя.
- Симптомы характеризующие его выход из строя: флэш-накопитель определяется как «неизвестное устройство», показывает не правильный размер (объем) накопителя или просит вставить чистый диск в устройство чтения. Причиной выхода из строя контроллера (сгорает) — служит некачественное питание, плохая работа стабилизатора и неправильное извлечение флэш-накопителя.
- Микросхема памяти типа NAND — это энергонезависимая память, которая отвечает за хранение информации. По истечении N-го количества времени, при сбое или повреждении в памяти могут образоваться поврежденные блоки (бэд блоки). Возможны и другие причины появления испорченных блоков, в которые больше не представляется возможным записывать/считывать информацию. Устранить такую неисправность можно с помощью узкоспециализированных программ, что в конечном итоге уменьшит объем памяти, но восстановит работоспособность.
- Кварцевый резонатор — используется для построения опорной частоты, которая необходима для функционирования логики контроллера и флэш-памяти. При выходе из строя, USB флэш-накопитель определяется как «неизвестное устройство» или не определяется вовсе(не видит считывающее устройство).
Преимущества USB-флешек:
- Небольшой размер, вес, портативность.
- Накопитель можно подключить к любому устройству считывания (практически везде есть USB).
- Практически нет влияния от внешней окружающей среды (пыль, царапины, загрязненность).
- USB флешка может работать в широком диапазоне температур.
- Малые габариты позволяют хранить большой объем информации.
- Низкое энергопотребления.
- В сравнении с жестким дискам, она устойчивее к внешним воздействиям, вибрациям и ударам.
- Удобство подключения к устройству.
- Высокая скорость доступа к данным.
Недостатки USB-флешек:
- Ограниченное число циклов записи и стирания перед выходом из строя.
- Ограниченный срок автономного хранения данных.
- Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью шины USB и самой флеш-памяти.
- Чувствительны к радиации и электростатическому разряду (обычно наблюдается в быту, чаще всего зимой).
В заключении статьи предлагаю Вам посмотреть тематическое видео по производству USB Flash накопителей на заводе Kingston Production.
Какой тип памяти представляет собой флэш-память?
Флэш-память технология хранения данных, основанная на высокоскоростной электрически программируемой памяти. Скорость флэш-памяти получила свое название: она записывает данные и выполняет произвольные операции ввода-вывода во флэш-памяти. Флэш-память использует тип энергонезависимой памяти, называемой флэш-памятью.
Каковы преимущества и недостатки флэш-памяти?
Флэш-память обладает высокой скоростью передачи. По сравнению с традиционным жестким диском, флэш-память работает с более высокой скоростью чтения/записи. Несмотря на факторы задержки и IOP, твердотельные накопители по-прежнему лидируют с точки зрения производительности. Флэш-память не содержит движущихся частей.
Каковы плюсы и минусы флэш-памяти? Преимущества и недостатки флэш-памяти
- Скорость – Энергонезависимое хранилище обладает высокой скоростью передачи. …
- Диски — по-прежнему лидируют с точки зрения производительности.
- Долговечность – энергонезависимая память не содержит движущихся частей. …
- Фактор формы - …
- Надежность – …
- Эффективность - …
- Портативность -
Какие существуют типы флэш-памяти? Существует два основных типа флэш-памяти: НЕ-И и НЕ-ИЛИ. Флэш-память NAND обычно используется для хранения и передачи данных общего назначения, тогда как флэш-память NOR обычно используется для хранения цифровых данных конфигурации. NAND является наиболее распространенным типом и встречается в таких устройствах, как USB-накопители и SD-карты.
В чем преимущества флешки?
Самые большие преимущества флэш-памяти
- Повышенная долговечность. В отличие от традиционных жестких дисков, у флэш-накопителей нет движущихся частей. …
- Максимальная портативность. …
- Много места для хранения. …
- Быстрые скорости передачи. …
- Совместимость со многими устройствами. …
- Используйте флешки в качестве рекламных материалов.
Почему флешка важна? Флэш-накопитель USB может хранить важные файлы и резервные копии данных, переносите любимые настройки или приложения, запускайте диагностику для устранения проблем с компьютером или запускайте ОС с загрузочного USB-накопителя. Диски поддерживают Microsoft Windows, Linux, MacOS, различные варианты Linux и многие загрузочные ПЗУ BIOS.
В чем разница между флешкой и жестким диском?
Жесткий диск состоит из вращающихся пластин и подвижной головки, которая может считывать данные, отпечатанные на пластинах магнитным способом. С другой стороны, флэш-диски хранят данные без движущихся частей. … Снижение энергопотребления и тепловыделения делает флэш-накопители более долговечными, чем жесткие диски.
Какое устройство также называют флешкой? Флэш-накопитель USB, также известный как USB-палки, флэш-накопитель USB или флэш-накопитель — это портативное запоминающее устройство с функцией plug-and-play, которое использует флэш-память и достаточно легкое, чтобы его можно было прикрепить к цепочке для ключей.
Принцип работы USB -флеш-накопителя и его компоненты.
Как я уже писал выше, что в основе USB-накопителя лежит флэш-память типа NAND или NOR. В свою очередь флэш-память содержит в себе кристалл кремния на котором размещены полевые транзисторы с плавающими и управляющими изолированными затворами. Стоит сказать, что полевые транзисторы имеют сток и исток. Так вот плавающий затвор транзистора способен удерживать заряд (электроны).
Во время записи данных на управляющий затвор подается положительное напряжение и некоторая часть электронов направляется (двигается) от стока к истоку, отклоняясь к плавающему затвору. Часть электронов преодолевает тонкий слой изолятора и проникают в плавающий затвор, где и остаются на продолжительный срок хранения. Время хранения информации измеряется годами, но так или иначе оно ограничено.
Устройство USB flash довольно компактны, мобильны и дают возможность подключиться к любому компьютеру, который имеет USB-разъем. На что только не идут производители чтобы угодить потенциальным покупателям совмещая USB накопитель со всевозможными брелками, украшениями, игрушками и авторучками…
Устройство USB Flash накопителя состоит из следующих электронных компонентов:
- Разъем USB.
- Микроконтроллер.
- Контрольные точки.
- Чип (микросхема) флэш-памяти.
- Кварцевый резонатор.
- Светодиод.
- Переключатель (защита от записи).
- Место для микросхемы памяти (дополнительное место).
Далее я хотел бы более подробно остановиться на основных компонентах usb flash накопителя и описать некоторые характерные симптомы нестабильной работы USB Flash накопителя.
Что такое ROM?
РОМ — это аббревиатура от Только для чтения памяти. Это относится к чипам компьютерной памяти, содержащим постоянные или полупостоянные данные. … Он состоит из нескольких килобайт кода, который сообщает компьютеру, что делать при запуске, например, запускать аппаратную диагностику и загружать операционную систему в ОЗУ.
ПЗУ и SSD одинаковы? Что касается жестких дисков и твердотельных накопителей, то это всего лишь устройства хранения, используемые для хранения пользовательских данных и данных ОС, таких как фильмы, музыка, файлы Windows и т. д. ПЗУ обычно не читается даже операционной системой это хранилище очень низкого уровня, к которому нелегко получить доступ.
Где хранится ПЗУ?
В типичной компьютерной системе ПЗУ находится на материнской плате, показанный в правой части рисунка. Он содержит основные инструкции о том, что должно происходить при включении компьютера. Обычно это называется прошивкой компьютера.
В этой статье мы с Вами поговорим о том, что положено в основу создания и по какому принципу работает устройство флэш-памяти (не путайте с USB флэш-накопителями и картами памяти). Кроме этого, вы узнаете о ее преимуществах и недостатках перед другими типами ПЗУ (постоянно запоминающими устройствами) и познакомитесь с ассортиментом самых распространенных накопителей, которые содержат в себе флэш-память.
Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи к сожалению ограничено.
Флэш-память (flash memory) — относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, не высокой стоимости, большому объему, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флэш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации.
У флэш-памяти перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители) типа ПЗУ есть как свои преимущества, так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из таблицы расположенной ниже.
- Флэш-память с MLC (Multi-level cell — многоуровневые ячейки памяти)ячейки более емкие и дешевые, но они с большим временем доступа и меньшим количеством циклов записи/стирания (около 10000).
- Флэш-память, которая содержит в себе SLC (Single-level cell — одноуровневые ячейки памяти) ячейки имеет максимальное количество циклов записи/стирания(100000) и обладают меньшим временем доступа.
Изменение заряда (запись/стирание) выполняется приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора.
Принцип работы флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («карман») полупроводниковой структуры.
Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения. Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек.
Теперь рассмотрим более подробно ячейки памяти с одним и двумя транзисторами…
Как работает флешка?
Флешка сохраняет данные с помощью флэш-памяти. Флэш-память использует электрически стираемый программируемый формат только для чтения (EEPROM) для хранения и извлечения данных. Флэш-накопители работают так же, как и обычные жесткие диски. Флэш-накопители энергонезависимы, а значит, им не нужен резервный аккумулятор.
Почему ПЗУ важно? ПЗУ предоставляет необходимые инструкции для связи между различными аппаратными компонентами. Как упоминалось ранее, он необходим для хранения и работы BIOS, но его также можно использовать для базового управления данными, для хранения программного обеспечения для основных процессов утилит, а также для чтения и записи на периферийные устройства.
Почему оперативная память быстрее флэш-памяти?
Флэш-память энергонезависима и может хранить данные даже без питания, в отличие от ОЗУ. По сравнению с любым типом оперативной памяти флэш-память скорость значительно ниже. Из-за пониженного энергопотребления, постоянного характера и более низкой стоимости флэш-память используется для хранения данных в таких устройствах, как SD-карты, USB-накопители и твердотельные накопители.
Является ли SSD таким же, как флэш-память? Флэш-память и SSD — это два термина, которые иногда также используются взаимозаменяемо. … В отличие от DRAM/RAM/памяти, флэш-памяти и SSD не относятся к одному и тому же, несмотря на то, что флэш-память используется в твердотельных накопителях, а флэш-память можно считать твердотельным накопителем.
Каковы преимущества и недостатки флэш-памяти?
Флэш-память обладает высокой скоростью передачи. По сравнению с традиционным жестким диском, флэш-память работает с более высокой скоростью чтения/записи. Несмотря на факторы задержки и IOP, твердотельные накопители по-прежнему лидируют с точки зрения производительности. Флэш-память не содержит движущихся частей.
Каковы плюсы и минусы флэш-памяти?
Преимущества и недостатки флэш-памяти
- Скорость – Энергонезависимое хранилище обладает высокой скоростью передачи. …
- Диски — по-прежнему лидируют с точки зрения производительности.
- Долговечность – энергонезависимая память не содержит движущихся частей. …
- Фактор формы - …
- Надежность – …
- Эффективность - …
- Портативность -
Какие существуют типы флэш-памяти? Существует два основных типа флэш-памяти: НЕ-И и НЕ-ИЛИ. Флэш-память NAND обычно используется для хранения и передачи данных общего назначения, тогда как флэш-память NOR обычно используется для хранения цифровых данных конфигурации. NAND является наиболее распространенным типом и встречается в таких устройствах, как USB-накопители и SD-карты.
Чем полезна флешка? USB-накопители требуют, чтобы пользователь использовал электронное устройство с портом USB для доступа и редактирования данных. Облако не предлагает физического способа обеспечения безопасности данных. USB-накопители предлагают отличный физический способ сохранить данные в безопасности (они маленькие, их легко спрятать и обычно они долговечны).
Является ли ПЗУ энергозависимым или энергонезависимым?
ПЗУ энергонезависимая память, что означает, что информация постоянно хранится на чипе. Память не зависит от электрического тока для сохранения данных, вместо этого данные записываются в отдельные ячейки с использованием двоичного кода.
Почему ПЗУ используется в компьютере? ПЗУ содержит программу, которая позволяет компьютеру запускаться или восстанавливаться при каждом включении.. ROM также выполняет большие задачи ввода-вывода (I/O) и защищает программы или инструкции программного обеспечения. После того, как данные записаны на микросхему ПЗУ, их нельзя удалить. … Следовательно, ПЗУ чаще всего используется для обновления прошивки.
Какова цель ПЗУ?
ПЗУ память, которая не может быть изменена программой или пользователем. ПЗУ сохраняет свою память даже после выключения компьютера. Например, в ПЗУ хранятся инструкции для запуска компьютера при повторном включении.
Для чего используется ПЗУ? ПЗУ память, которая не может быть изменена программой или пользователем. ПЗУ сохраняет свою память даже после выключения компьютера. Например, в ПЗУ хранятся инструкции для запуска компьютера при повторном включении.
Каковы преимущества флэш-памяти?
Преимущества или преимущества флэш-памяти
➨Сохраняет данные при отключении питания. Он энергонезависим и, следовательно, сохраняет состояние без какой-либо мощности. ➨Высокая скорость передачи данных, поэтому он быстрее читает и записывает по сравнению с традиционными жесткими дисками. ➨Дешевле по сравнению с традиционными дисками при небольшой емкости.
Аналогично Какие есть 6 типов ПЗУ?
- Маскированная постоянная память (MROM): это самый старый тип постоянной памяти (ROM). …
- Программируемая постоянная память (PROM): PROM — это пустая версия ROM. …
- Стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ): …
- Электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM): …
- ФЛЭШ-ПЗУ:
Какие бывают 3 типа ПЗУ? Есть три типа ПЗУ;
- PROM (программируемая постоянная память) – может быть запрограммирована пользователем. …
- EPROM (стираемая программируемая память только для чтения) — ее можно перепрограммировать. …
- EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) - данные можно стереть, приложив электрическое поле, без необходимости использования ультрафиолетового света.
Является ли жесткий диск ПЗУ? Жесткий диск Накопитель. Rom — это раздел, на котором установлена операционная система (ОС). Раздел жесткого диска, на котором установлена ОС, называется Rom.
Читайте также: