6.13 Запись на флэш – память

6.13.1.Общие понятия

Технология флэш-памяти появилась около 20-ти лет назад. В конце 80-х годов прошлого столетия флэш-память начали использовать в качестве альтернативы UV-EPROM. С этого момента интерес к флэш-памяти с каждым годом неуклонно возрастает. Внимание, которое уделяется флэш-памяти, вполне объяснимо – ведь это самый быстрорастущий сегмент полупроводникового рынка. Ежегодно рынок флэш-памяти растет более чем на 15%, что превышает суммарный рост всей остальной полупроводниковой индустрии.

Спрос на флэш-память растёт с каждым годом, количество компаний, выпускающих этот тип памяти, стремительно увеличивается, а цена так же быстро падает. В 2000 году объёмы производства флэш-памяти превысили объёмы производства SRAM. Теперь рынок флэш является вторым по величине рынком памяти после DRAM, а к 2006 году (по прогнозу Semico) доход от продаж флэш-памяти превысит доход от продаж DRAM. В 2002 году общемировой объем продаж флэш-памяти составил 7,7 млрд$.

Сегодня флэш-память можно найти в самых разных цифровых устройствах. Её используют в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров HDD и CD-ROM, для хранения BIOS в ПК. Флэш-память используют в принтерах, КПК, видеоплатах, роутерах, брандмауэрах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах и стиральных машинах... список можно продолжать бесконечно. А в последние годы флэш становится основным типом сменной памяти, используемой в цифровых мультимедийных устройствах, таких как mp3-плееры и игровые приставки. Начало этому было положено в 1997 году, когда флэш-карты впервые стали использовать в цифровых фотокамерах.

Занимая в начале своего пути лишь небольшую рыночную нишу, сейчас флэш – одна из основных технологий полупроводниковой памяти, и можно с уверенностью сказать, что в ближайшие 5-7 лет мы станем свидетелями расцвета технологии флэш-памяти.

Флэш-память является довольно важным разделом, в котором хранятся обновляемые программы и модули программ. Используется флэш-память в самых различных системах, даже в BIOS, сотовых телефонах, пейджерах и т.д. Использование флэш-памяти для хранения различных параметрических данных позволяет не только повысить производительность той или иной системы, но и дает возможность увеличить ее надежность и понизить стоимость. Например, в модемах широко распространены параметрические блоки флэш-памяти, благодаря которым осуществляется работа модема как автоответчика, и при этом можно оставить сообщение даже при выключенном компьютере. Что касается сотовых телефонов, то в них модули флэш-памяти используются для хранения телефонных номеров, учета времени, идентификатора пользователя и многого другого. Флэш-память применяется даже на автомобилях в системах управления двигателем и по-дачи и нормирования топлива, ведя учет не только работы, но и возникших неполадок.

модифицируется в системе на электронном уровне. Но в отличие от оперативной памяти флэш-память энергонезависима. Т.е. она работает наподобие блока постоянного запоминающего устройства и способна хранить информацию и данные долгосрочно даже после отключения питания. Кроме того, если в оперативную память можно записать (и стереть из нее) информацию побайтно, т.е., например, целым файлом, то при работе флэш-памяти такого не происходит. Вся информация записывается и стирается на модуле флэш-памяти байт за байтом. И наконец, последнее отличие - чтобы записать в оперативную память информацию, предыдущую стирать не нужно, потому что при записи новых данных старые автоматически стираются. На блоке флэш-памяти сначала нужно удалить старую информацию, а затем уже можно записывать новую.

Работа флэш-памяти содержит только три операции - запись или программирование, чтение, стирание. На каждую из операций требуется определенное время. Например, для чтения одного параметрического блока затрачивается примерно 60 нс., а для записи 9 мкс. На операцию стирания информации в среднем затрачивается от 0,6 до 4,5 секунды. Это самая долгая операция.

Программирование флэш-памяти - это, так сказать, замена "1" на "0", а стирание - замена "0" на "1". В качестве "0" и "1" во флэш-памяти используются блоки, которые имеют фиксированные адреса. Каждый блок содержит несколько ячеек, в которых и располагается информация. При записи различной информации количество ячеек постоянно меняется. При стирании информации на модуле флэш-памяти стираются сами блоки. Их стирание влечет за собой удаление всех ячеек, находящихся в блоке.

Модули флэш-памяти имеют ограниченный срок службы. Но несмотря на это, микросхемы Flash Memory Boot Block (такое они имеют название) должны выдерживать не менее 100 тысяч циклов перезаписи при напряжении 5 вольт. Одним циклом перезаписи считается законченный цикл операций записи и стирания одного и того же блока информации объемом не менее 8 Кб. Естественно, что на микросхему за раз можно записать гораздо больше информации, чем 8 Кб, поэтому ресурс микро-схемы зависит не только от цикла перезаписи, но и от объема перезаписываемой информации и от частоты (периодичности) ее обновления.

Для записи и стирания информации применяются специальные программные методы и алгоритмы. Они применяются из-за того, что отдельную ячейку из блока удалить невозможно.

По работе флэш-память сравнима с модулями оперативной памяти компьютера. Флэш-память Программные алгоритмы помогают осуществить эмуляцию перезаписи байта, используя два параметрических блока размером 8 Кб.