1.3 Флэш-память

Флэш-память (Flash memory – вспышка, мгновение) по типу запоминающих элементов и основным принципам работы подобна памяти типа EEPROM, однако ряд архитектурных и структурных особенностей позволяет выделить ее в отдельный класс. Запоминающие элементы такой памяти содержат, подобно ЗЭ EEPROM, один транзистор, управляемый «захваченным» зарядом. Вместе с тем в схемах флэш-памяти не предусмотрено стирание отдельных слов, стирание данных выполняется либо для всего ЗУ одновременно, либо для достаточно больших блоков. Флэш-память имеет большую плотность ЗЭ, а следовательно, большую емкость и меньшую стоимость в пересчете на бит хранимой информации. Для нее характерна также низкая потребляемая мощность.

Благодаря своей экономичности флэш-память удобна для использования в портативных системах, работающих на батареях. Она применяется в портативных компьютерах для хранения программного обеспечения, заменяя собой дисковые устройства; в цифровых фото - и видеокамерах– для хранения изображений; в МП3-плеерах – для хранения звука. Как правило, емкость одной микросхемы флэш-памяти является недостаточной. На практике в связи с этим обычно используются большие модули, состоящие из множества микросхем. Существуют две разновидности таких модулей: флэш-карты и флэш-диски.

Флэш-карты. Для создания большого модуля флэш-микросхемы монтируются в небольшую карту. Такие карты имеют стандартный интерфейс, благодаря чему их можно использовать в самых разных устройствах. Их емкость может быть разной, как правило, она составляет 8,32 или 64 Мбайт. Например, для хранения одной минуты аудиозаписи в формате МР3 необходимо около 1 Мбайт памяти, так что на карте объемом 64 Мбайт можно обеспечить примерно один час воспроизведения. Монтировать флэш-карту в устройство достаточно просто: она просто вставляется в удобный слот (разъем).

Флэш-диски. Существуют и более крупные модули флэш-памяти, предназначенные для замены жестких дисков. Каждый такой модуль полностью эмулирует жесткий диск и может вставляться в предназначенный для него отсек. Однако емкость флэш-диска существенно меньше. В настоящее время предельная вместимость флэш-диска составляет порядка 1 Гбайт.

Важным достоинством флэш-диска является то, что он представляет собой стационарное электронное устройство, не содержащее подвижных элементов. Время обращения у него гораздо меньше по сравнению с жестким диском. Кроме того, флэш-диск потребляет меньше энергии, что делает его очень удобным устройством для аппаратуры, работающей от батарей. И, наконец, он устойчив к вибрациям.

Недостатком флэш-диска являются его меньшая емкость и более высокая относительная стоимость в пересчете на 1 бит хранимой информации. Также для флэш-памяти в целом характерно ограниченное число циклов репрограммирования (до 10⁵ раз), т.к. ЗЭ при перезаписи «изнашиваются». Чтобы увеличить долговечность памяти, в ее работе используются специальные алгоритмы, выравнивающие число перезаписей по всем блокам микросхемы.

Использование флэш-дисков для замены дисковой памяти в портативных компьютерах – один из важных факторов, способствующих их стремительному развитию. При этом традиционное сочетание «жесткий диск – DRAM» может заменяться сочетанием «флэш-память – SDRAM (синхронная – Synchronous) DRAM». Команды программы, хранимые во флэш-памяти, читаются в этом случае непосредственно процессором, результаты записываются прямо во флэш-память. Операции с интенсивными вычислениями, требующие быстрейшего доступа к памяти и записи данных с байтовой разрешающей способностью, выполняются с использованием быстродействующей SDRAM.