Энергонезависимая память Flash

Флэш-память получила свое название от английского слова “Flash” – вспышка. Так ее назвал японский изобретатель, который нашел механизм удаления информации из флэш-памяти схожим с работой вспышки фотоаппарата.

Первые микросхемы флэш-памяти были созданы компаниями Intel и Toshiba еще в конце 80-ых годов прошлого века. В настоящее время память этого типа широко распространена. Она используется во множестве периферийных устройств, таких, как сменные накопители, музыкальные плееры, фотоаппараты, видеокамеры, сотовые телефоны и многое другое. Это стало возможным благодаря ряду преимуществ, которыми обладает этот тип памяти.

Принцип работы флэш-памяти аналогичен принципу работы других типов компьютерной памяти: информация хранится в микросхеме, в виде зарядов электронов внутри транзисторов. В силу этого флэш-память имеет малый размер, низкое энергопотребление и лишена движущихся частей, что является ее преимуществом перед такими средствами хранения информации, как жесткие диски (винчестеры).

Однако флэш-память имеет преимущество и перед обычной компьютерной памятью: она является энергонезависимой, то есть хранит данные даже в отсутствие электропитания.

Долгое время недостатком флэш-памяти была ее относительная дороговизна и малая емкость, в результате чего она использовалась, в основном, для хранения микропрограмм различных компьютерных устройств, таких, как материнские платы, модемы, принтеры, сетевые роутеры, а также во внекомпьютерных областях: ящиках самолетов, медицинском записывающем оборудовании, цифровых автоответчиках, детских игрушках. Но за последнее время емкость микросхем флэш-памяти существенно возросла (до 4 ГБ), стоимость резко понизилась, что сделало ее крайне привлекательной в качестве носителя данных для портативных систем.

Существует два основных стандарта флэш-памяти: NOR и NAND. В настоящее время наиболее популярным является стандарт NAND, в силу более большей скорости записи и удаления данных, низкой стоимости, длительного срока службы. Микросхемы флэш-памяти сейчас применяются как внутри устройств (встроенная флэш-память), так и отдельно, в виде карт расширения памяти.

История развития flash-памяти.

Ты наверняка не раз сталкивался с флэш-памятью, ведь именно она сейчас правит балом на рынке. Из этой статьи ты сможешь узнать ее краткую историю. Итак, годом рождения Flash является 1984-й, однако ее предки появились гораздо раньше. Поэтому предлагаю вернуться к самому началу компьютерной эпохи и посмотреть на то, как же все начиналось.

Read Only Memory.

Энергонезависимая память появилась еще в самых первых компьютерах, и называлась она ROM (Read Only Memory) или ПЗУ, как любят писать в учебниках по информатике. Это были микросхемы, используемые для хранения постоянной информации, например, BIOS. Процесс изготовления подобного чипа заключался в выборочном нанесении литографическим способом соединительных перемычек между ячейками матрицы.

Как несложно догадаться, наличие перемычки задавало логическую «1», а отсутствие - «0». Информация кодировалась сразу на этапе производства, и, понятно, ни о какой перезаписи тогда не шло и речи, впрочем, об этом поначалу особо и не задумывались. Несмотря на очевидные недостатки, к плюсам ROM можно было отнести приемлемую скорость работы, выдающуюся надежность и сравнительно низкую себестоимость. Постепенно, с развитием техники, стало понятно, что программное обеспечение устаревает значительно быстрее железной составляющей, а менять каждый раз прошитые микросхемы на новые оказывается делом весьма накладным. Появившееся решение получило название PROM (Programmable ROM). Новинка позволяла уже самостоятельно перезаписать информацию на микросхеме, правда всего лишь один раз и только при помощи программатора (отдельного специализированного устройства). Технологически устройство памяти практически не изменилось, просто на смену жестким перемычкам пришли плавкие. При кодировании микросхемы программатор позволял разрушить выбранные перемычки, подавая на них высокое напряжение. Это решение существенно расширило пользовательские свободы, однако не решило проблемы перезаписи, а микросхема по прежнему оставалась «одноразовой».

Read-Write Memory.

Логичным развитием идей PROM стало появление в 1971 году памяти EPROM (Erasable PROM), разработанной в лабораториях Intel. В отличие от предыдущих EPROM стала пригодной для многократной перезаписи, однако под данной многократностью понималось лишь конечное небольшое число. К тому же данные нельзя было перезаписать частично, каждый раз приходилось сначала полностью обну- лять память, а затем снова прибегать к услугам программатора для записи новой информации. Чаще всего при стирании использовался ультрафиолет, облучающий кристалл через небольшое кварцевое стеклышко в верхней части микросхемы, такая разновидность памяти называлась UVEPROM (UltravioletEPROM), реже для данных целей применялись рентгеновские лучи. К сожалению, из-за несовершенства технологии при стирании нередко возникали различные неприятности, либо память очищалась не полностью и потом при наслоении на это новых данных получалась непонятная каша, либо микросхема подвергалась излишнему воздействию ультрафиолета, в результате чего ее можно было только выбросить. Принципиально важным отличием EPROM и PROM стала совершенно новая архитектура, поэтому, несмотря на все кажущиеся различия, EPROM имела куда больше сходств с будущей флэш-памятью. Для хранения одного бита информации вместо примитивных перемычек стали использоваться специальные транзисторы (FAMOS, разработанные Intel, и затем SAMOS, разработанные Toshiba). Следующее заслуживающее внимание событие произошло в 1979 году, когда Intel выпустил новый тип энергонезависимой памяти - EEPROM (Electrically EPROM). Тогда впервые появилась возможность перезаписывать память частями, при этом, по сравнению с EPROM, заметно увеличилась надежность, и повысился ресурс работоспособности. Но все-таки главным достоинством нового типа памяти стало удобство использования, наконец-то стал возможным отказ от неудобных программаторов, так как теперь запись информации осуществлялась при помощи электрического тока при обычном подключении. Новая память вызвала такой ажиотаж на рынке, что ей начали пророчить чуть ли не полное вытеснение жестких дисков, хотя, как видишь, этого до сих пор не произошло, да и в будущем ожидать подобного явно не стоит. Сначала повсеместному распространению чипов препятствовала их весьма солидная себестоимость, а затем производители споткнулись об ограниченный ресурс перезаписей и неконкурентоспособную скорость записи и чтения, в результате память EEPROM так и не смогла по своим характеристикам подобраться к жестким дискам.