11.2. Зовнішня пам'ять

Зовнішня пам'ять призначена для тривалого зберігання інформації і є енергонезалежною пам'яттю. Обсяг інформації, що зберігається в зовнішній пам'яті, в 1000 разів перевищує обсяг внутрішньої пам'яті. Пристрої, призначені для зовнішньої пам'яті (рис 11.3.), діляться на такі групи: дисководи гнучких і жорстких дисків, оптичні дисководи (DVD), пристрої зовнішньої флеш-пам'яті.

Для зберігання інформації на магнітних дисках використовують спеціальні феромагнітні речовини – феромагнетики. Феромагнетики намагнічуються за допомогою магніту або електромагніту і зберігають свій стан. Магнітний шар має доменну структуру. Орієнтація доменів зіставляється із станом 0 або 1. На відміну від внутрішньої пам'яті, інформація на магнітний диск записується не по бітах, а кодується (довга послідовність нулів або одиниць створює магнітне поле і вносить помилки при зчитуванні).

Для зберігання двійкових даних в оптичних носіях (CD, DVD) використовують зміну відображення світла від матеріалу носія (рис. 11.4). Повне відображення світла зіставляють з одиницею, а його повну відсутність – з нулем. Дані записуються на носій за допомогою лазерного променя великої потужності, з подальшим нанесенням фоторезистивного шару і його металізацією.

Флеш‑пам'ять виконана на транзисторах (рис 11.5). Транзистор має два ізольовані затвори: керуючий (control) і плаваючий (floating). Важливою особливістю транзистора є здатність утримувати електрони, тобто заряд. Також в комірці є так звані «стік» і «витік». При програмуванні між ними, унаслідок дії позитивного поля на керуючому затворі, створюється канал – потік електронів. Деякі з електронів, завдяки наявності більшої енергії, долають шар ізолятора і потрапляють на плаваючий затвор. На ньому вони можуть зберігатися протягом декількох років. Певний діапазон кількості електронів (заряду) на плаваючому затворі відповідає логічній одиниці, а все, що більше його, – нулю. При читанні ці стани розпізнаються шляхом вимірювання порогової напруги транзистора. Для стирання інформації на керуючий затвор подається висока негативна напруга, і електрони з плаваючого затвора переходять (тунелюють) на витік. У технологіях різних виробників цей принцип роботи може відрізнятися за способом подачі струму і читанням даних з комірки.

У структурі флеш-пам'яті для зберігання одного біта інформації потребується тільки один елемент (транзистор), тоді як в енергозалежних типах пам'яті для цього потрібно декілька транзисторів і конденсатор. Це дозволяє істотно зменшити розміри мікросхем, що випускаються, спростити технологічний процес, а отже, і знизити собівартість. Але і один біт далеко не межа: Intel вже випускає пам'ять StrataFlash, кожна комірка якої може зберігати по 2 біти інформації. Крім того, існують пробні зразки, з 4-ма і навіть 9-ма бітовими комірками. В такій пам'яті використо­вується технологія багаторівневих комірок. Вони мають звичайну структуру, а відмінність полягає в тому, що заряд їх ділиться на декілька рівнів, кожному з яких ставиться у відповідність певна комбінація бітів. Теоретично прочитати/записати можна і більше 4-х бітів, проте на практиці виникають проблеми з усуненням шумів і з поступовим витіканням електронів при тривалому зберіганні.

До достоїнств флеш-пам'яті слід віднести: високу щільність упаковки, електричне стирання і запис, невисоку вартість. Обсяг пам'яті 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб або ін.