4.2.4.Флэш-память

В отличие от рассмотренных ранее дисков, для которых характерно наличие движущихся частей, флэш-память [29] является разновидностью твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. В вольном переводе Flash можно интерпретировать как «быстрый», т. е флэш-память – быстрая память. Успехи электроники позволили конструкторам создать ряд устройств, в которых можно было бы хранить заряды (следовательно, информацию) при отключенном питании. Ячейка одной из самых удачных конструкций представлена на Рис. 4 .10. Эта ячейка представляет собой двухзатворный МОП-транзистор (транзистор с плавающим затвором). Плавающий затвор обладает способностью сохранять отрицательный заряд при выключенном питании несколько лет. При положительном напряжении на управляющем затворе напряжением на Стоке можно управлять потоком электронов, исходящих из Истока. Когда поток достаточно мощный определенная часть электронов, преодолевая барьер, попадает в плавающий затвор. Подавая на управляющий затвор отрицательное напряжение, можно «вытолкнуть» электроны из плавающего затвора. Эти два свойства позволяют, вообще говоря, записывать информацию в память этого типа (программирование этого процесса является делом техники). Однако перед записью (в силу особенности устройств этого типа) требуется стереть данные, которые хранятся в этом транзисторе. Это создаёт две проблемы:

• если читать данные можно неограниченное число раз (так утверждают разработчики этого вида памяти), то на количество стираний N накладываются ограничения (обычно- N<10000);

• стирание данных отдельно из каждой ячейки тормозит запись информации; при сбрасывании данных (для ускорения) из блока транзисторов приводят к холостым стираниям и неоправданному «старении» памяти.

На практике применяются обе схемы. Адекватным выбором области применения можно указанные проблемы практически свести на нет. Кроме того, в последних версия на аппаратном уровне поддерживаются механизмы равномерного использования участков флэш-памяти, что снижает риск изношенности отдельных элементов этого устройства.

Рис. 4.10. Ячейка флэш-памяти

Следует подчеркнуть, что в транзисторе с плавающим затвором можно записать бит, а при некоторых ухищрениях – несколько бит. Тогда, например, как в памяти, организованной на триггерах, для записи бита информации требуется два транзистора.

Основные достоинства флэш-памяти (по сравнению с дисками) связаны с отсутствием в ней движущихся частей, кроме того, их выгодно отличает:

• низкое энергопотребление при работе;

• компактность;

• отсутствие необходимости специального дисковода;

• энергонезависимость.

Теоретически они, являясь электронными устройствами, должны быть более надежны, чем диски, имеющие механические компоненты. На практике это не так очевидно и требует экспериментального подтверждения. Пока не найдется достаточное число энтузиастов, которые, не считаясь с материальными затратами досконально не исследуют этот вопрос, рассматривать надёжность как достоинство флэш-памяти рано.

К недостаткам памяти этого типа можно отнести:

• относительно большую удельную стоимость хранимой информации;

• относительно небольшой объём памяти.

Эти недостатки поначалу ограничивали область применения флэш-памяти устройствами, в которых не требовалось большой памяти: например в CMOS памяти, которую, хотя по традиции и продолжали называть ПЗУ, теперь стало можно переписывать (всегда приятно что-нибудь изменить, даже если в этом нет никакой необходимости). Затем флэш-память стала использоваться: в мобильных телефонах, в цифровых фотоаппаратах, в карманных компьютерах и как дискетка повышенной ёмкости в компьютерной технике. Однако, похоже, что всё больше сказывается, что мы живем в ХХ1 веке: размеры транзисторов с плавающим затвором стали сравнимы с нано метрами, и выпускающие их фирмы одна за другой стали декларировать грядущий выпуск флэш-памяти размерами в 64–100 Гб. Правда, стоимость их (во всяком случае, пока) существенно выше, чем жестких дисков.

Памяти этого типа в зависимости от области применения имеют определенную конструкцию. Например, память для цифровых фотоаппаратов называется Compact Flash, а класс устройств, подключаемых через виртуальный порт USB по новой терминологии называется USB-flash.

 Свое название технология получила от компании Toshiba, которая в начале 80-x, характеризуя скорость стирания информации с этих перезаписываемых энергонезависимых чипов, употребила эпитет «in a flash» («в мгновение ока»).