Cos'è la memoria flash? Memoria flash. disco a stato solido

Memoria flash Richiesta reindirizzata qui Schede flash. Sul tema "Schede flash".

Caratteristiche

La velocità di alcuni dispositivi con memoria flash può arrivare fino a 100 Mb/s. In generale, le schede flash hanno un'ampia gamma di velocità e di solito sono etichettate alle velocità di un'unità CD standard (150 KB/s). Quindi una velocità di 100x significa 100 × 150 KB/s = 15.000 KB/s = 14,65 MB/s.

Fondamentalmente, il volume di un chip di memoria flash viene misurato da kilobyte a diversi gigabyte.

Per aumentare il volume dei dispositivi, viene spesso utilizzata una serie di diversi chip. Entro il 2007, le dimensioni dei dispositivi USB e delle schede di memoria variavano da 512 MB a 64 GB. Il volume maggiore di dispositivi USB era di 4 TB.

File system

Il principale punto debole della memoria flash è il numero di cicli di riscrittura. La situazione peggiora anche per il fatto che il sistema operativo scrive spesso i dati nello stesso posto. Ad esempio, la tabella del file system viene aggiornata frequentemente, in modo che i primi settori di memoria esauriscano la loro scorta molto prima. Il bilanciamento del carico consente di prolungare notevolmente la durata della memoria.

Per risolvere questo problema sono stati creati speciali file system: JFFS2 e YAFFS per GNU/Linux e Microsoft Windows.

SecureDigital e FAT.

Applicazione

La memoria flash è nota soprattutto per il suo utilizzo nelle unità flash USB. chiavetta USB). Viene principalmente utilizzato il tipo di memoria NAND, che viene collegata tramite USB tramite l'interfaccia del dispositivo di archiviazione di massa USB (USB MSC). Questa interfaccia è supportata da tutti i sistemi operativi delle versioni moderne.

A causa della loro alta velocità, volume e dimensioni compatte, le unità flash USB hanno completamente sostituito i floppy disk dal mercato. Ad esempio, la società del 2003 ha smesso di produrre computer con un'unità disco floppy.

Al momento viene prodotta un'ampia gamma di chiavette USB, in diverse forme e colori. Ci sono unità flash sul mercato con crittografia automatica dei dati scritti su di esse. L'azienda giapponese Solid Alliance produce persino unità flash sotto forma di cibo.

Esistono speciali distribuzioni GNU/Linux e versioni di programmi che possono essere eseguiti direttamente da chiavette USB, ad esempio, per utilizzare le loro applicazioni negli Internet cafè.

La tecnologia Windows Vista è in grado di utilizzare un'unità flash USB o una memoria flash speciale incorporata nel computer per aumentare le prestazioni. Le schede di memoria si basano anche su memorie flash, come SecureDigital (SD) e Memory Stick, che vengono utilizzate attivamente nella tecnologia portatile (fotocamere, telefoni cellulari). Insieme alle unità USB, la memoria flash occupa gran parte del mercato dei supporti di archiviazione portatili.

Il tipo di memoria NOR è più spesso utilizzato nel BIOS e nella memoria ROM di dispositivi come modem DSL, router, ecc. La memoria flash consente di aggiornare facilmente il firmware dei dispositivi, mentre la velocità di scrittura e il volume non sono così importanti per tali dispositivi.

Ora si sta attivamente valutando la possibilità di sostituire i dischi rigidi con la memoria flash. Di conseguenza, il computer si accende più velocemente e l'assenza di parti mobili aumenterà la durata. Ad esempio, l'XO-1, un "laptop da $ 100" che viene sviluppato attivamente per i paesi del terzo mondo, utilizzerà 1 GB di memoria flash invece di un disco rigido. La distribuzione è limitata da un prezzo elevato per GB e da una durata di conservazione inferiore rispetto ai dischi rigidi a causa del numero limitato di cicli di scrittura.

Tipi di schede di memoria

Esistono diversi tipi di schede di memoria utilizzate nei dispositivi portatili:

MMC (scheda multimediale): La scheda MMC è piccola, 24×32×1,4 mm. Sviluppato congiuntamente da SanDisk e Siemens. L'MMC contiene un controller di memoria ed è altamente compatibile con vari tipi di dispositivi. Nella maggior parte dei casi, le schede MMC sono supportate da dispositivi con uno slot SD.

RS-MMC (scheda multimediale di dimensioni ridotte): una scheda di memoria lunga la metà di una scheda MMC standard. Le sue dimensioni sono 24 × 18 × 1,4 mm e il suo peso è di circa 6 g, tutte le altre caratteristiche non differiscono da MMC. È necessario un adattatore per garantire la compatibilità con lo standard MMC quando si utilizzano schede RS-MMC. DV-RS-MMC (scheda multimediale a doppia tensione di dimensioni ridotte): Le schede di memoria DV-RS-MMC con doppia alimentazione (1,8 V e 3,3 V) hanno un consumo energetico inferiore, il che consentirà al tuo cellulare di funzionare un po' più a lungo. Le dimensioni della scheda sono le stesse della RS-MMC, 24×18×1,4 mm. MMCmicro: Scheda di memoria in miniatura per dispositivi mobili con dimensioni di 14×12×1,1 mm. È necessario utilizzare un adattatore per garantire la compatibilità con lo slot MMC standard.

Scheda SD (scheda digitale sicura): Supportato da Panasonic e : Le cosiddette schede SD Trans-Flash precedenti e le schede SDHC (alta capacità) più recenti e i relativi lettori differiscono per il limite di capacità di archiviazione massima, 2 GB per Trans-Flash e 32 GB per High Capacity (High Capacity) . I lettori SDHC sono retrocompatibili con SDTF, il che significa che una scheda SDTF verrà letta in un lettore SDHC senza problemi, ma solo 2 GB della maggiore capacità SDHC verranno visualizzati in un dispositivo SDTF o non verrà letto affatto. Si presume che il formato TransFlash sarà completamente sostituito dal formato SDHC. Entrambi i sottoformati possono essere presentati in uno qualsiasi dei tre formati fisici. taglie (Standard, mini e micro). miniSD (Mini Secure Digital Card): Si differenziano dalle schede Secure Digital standard per le dimensioni ridotte di 21,5×20×1,4 mm. Un adattatore viene utilizzato per garantire il funzionamento della scheda nei dispositivi dotati di uno slot SD convenzionale. microSD (scheda digitale micro sicura): sono attualmente (2008) i dispositivi di memoria flash rimovibili più compatti (11×15×1 mm). Sono utilizzati principalmente nei telefoni cellulari, nei comunicatori, ecc., perché, grazie alla loro compattezza, possono espandere notevolmente la memoria del dispositivo senza aumentarne le dimensioni. L'interruttore di protezione da scrittura è posizionato sull'adattatore microSD-SD.

MS Duo (Memory Stick Duo): Questo standard di memoria è stato sviluppato e supportato da

Forse, molte persone hanno notato, osservando le caratteristiche della propria unità, che la sua capacità non è al di sotto di quella indicata dal produttore. Questo vale non solo per la capacità delle unità flash, ma per tutti i media digitali: dischi rigidi e altri in cui la capacità è misurata in Megabyte, Gigabyte e nei dispositivi più recenti, Terabyte.

Qual è il problema qui e c'è una bugia nascosta in questo? È successo così che i produttori di azionamenti, in generale, come i produttori di altri prodotti, vogliono vendere una "caramella" con una bella scritta (capacità) per meno soldi. Per vincere la competizione. Ma la capacità indicata sull'unità è vera, ma da un lato.

Allora perché un'unità flash da 2 GB ha davvero solo 1,86 GB, mentre una da 4 GB ha solo 3,72 GB.

La risposta a questa domanda deriva dalle basi della tecnologia informatica, ovvero: 1 kilobyte contiene 1024 byte e così via con megabyte, gigabyte ...

capacità reale ( http://www.ixbt.com/storage/flashdrives/svodka/size.shtml) è leggermente diverso.

Di conseguenza, facendo un semplice calcolo: 4.000.000.0000/1024/1024/1024 = 3,72; otteniamo la cifra 3,72 GB.

Per unità di capacità maggiore, la deviazione assoluta sarà maggiore. Ad esempio, per un disco rigido da 1 terabyte, la capacità effettiva è di 931 GB.

Inoltre, la capacità utile dell'unità dipende dal file system selezionato: FAT16, FAT32, NTFS. I supporti formattati su sistemi diversi avranno una capacità utilizzabile diversa. Ciò è dovuto al fatto che durante la formattazione di un disco, le informazioni di sistema su di esso vengono scritte su di esso ed è diverso per i diversi file system.

Bene, l'ultimo. Esiste un fenomeno come un'unità flash cinese: questo è quando le informazioni vengono inserite deliberatamente nella partizione di sistema di un'unità flash di piccola capacità che la sua capacità è grande. Ad esempio, da 1 GB puoi fare 32 GB. In pratica, se inserisci questa chiavetta USB in un computer, mostrerà che la sua capacità è di 32 GB. Quando l'utente scrive i dati in una quantità maggiore di quella reale, la copia verrà completata senza errori. Ma sarà possibile leggere i dati da un tale vettore in una quantità commisurata al volume reale, ad es. non più di 1 GB per il nostro esempio.

La memoria flash appartiene alla classe EEPROM, ma utilizza una tecnologia speciale per la costruzione di celle di memoria. La cancellazione nella memoria flash viene eseguita immediatamente per un'intera area di celle (in blocchi o l'intero chip). Ciò ha permesso di aumentare significativamente le prestazioni nella modalità di registrazione (programmazione). La memoria flash ha una combinazione di alta densità di impacchettamento (le sue celle sono più piccole del 30% rispetto alle celle DRAM), memoria non volatile, cancellazione e scrittura elettrica, basso consumo, alta affidabilità e basso costo ... Queste sono memorie riprogrammabili.

Come la RAM, la memoria flash è modificata elettricamente internamente, ma come una ROM, il flash non è volatile e conserva i dati anche dopo un'interruzione di corrente. Tuttavia, a differenza della RAM, flash non può essere riscritto byte per byte. La memoria flash viene letta e scritta byte per byte e ha un nuovo requisito: deve essere cancellato prima di poter scrivere nuovi dati.

La memoria flash è una memoria a semiconduttore e un tipo speciale. Sua cellula elementare, che memorizza un bit di informazioni, non è un condensatore, ma transistor ad effetto di campo con una speciale zona elettricamente isolata, che prende il nome di “cancello galleggiante”. Una carica elettrica collocata in quest'area è in grado di persistere per molti anni. Quando si scrive un bit di dati, la cella viene caricata - la carica viene posta sul floating gate, durante la cancellazione - la carica viene rimossa dal floating gate e la cella si scarica.

Tra questi dispositivi, vengono individuati i circuiti con blocchi specializzati (strutture a blocchi asimmetrici). Con il nome dei cosiddetti blocchi di avvio in cui le informazioni sono protette in modo affidabile dalla cancellazione accidentale, viene chiamata la memoria Memoria flash del blocco di avvio.

Memoria flash tipo di blocco di avvio serve per memorizzare programmi e dati aggiornati in una varietà di sistemi, inclusi telefoni cellulari, modem, BIOS, sistemi di gestione del motore del veicolo e altro ancora. Utilizzando la memoria flash invece della EEPROM per archiviare i dati parametrici, gli sviluppatori cercano di ridurre i costi e aumentare l'affidabilità dei loro sistemi.

Vantaggi della memoria flash rispetto alla EEPROM:
1.

Maggiore velocità di scrittura con accesso sequenziale grazie al fatto che la cancellazione delle informazioni in flash avviene in blocchi.
2. Il costo di produzione della memoria flash è inferiore grazie a un'organizzazione più semplice.
Difetto: Scrittura lenta in posizioni di memoria arbitrarie.

Memoria con accesso seriale Usato dove i dati possono essere accodati.

Memoria flash indirizzabile. Memorizzazione di dati modificati raramente. La registrazione e la cancellazione vengono eseguite dal dispositivo processore vych nella modalità operativa normale. Per fare ciò, la memoria Flash dispone di un controllo aggiuntivo delle parole di comando. , scritto dal processore in un registro speciale del microcircuito. Quando viene applicata una tensione di programmazione speciale, il circuito assicura la registrazione e la cancellazione delle informazioni. Prima della programmazione, il processore legge un codice dal chip, un identificatore contenente il codice del produttore e il chip per coordinare automaticamente gli algoritmi di cancellazione e scrittura.

Tutti i byte della memoria o del blocco selezionato vengono cancellati, dopodiché vengono tutti controllati, viene eseguita nuovamente la cancellazione e viene eseguito il controllo.

La programmazione della memoria viene eseguita byte per byte, le informazioni registrate vengono verificate. Il processore legge il byte scritto dalla memoria e lo confronta con quello originale.

Uno dei blocchi è progettato per memorizzare il software del BIOS ed è protetto dall'hardware da cancellazioni accidentali.

Il principio di funzionamento e il dispositivo di memoria flash

La memoria contiene anche blocchi di parametri e blocchi master che non sono protetti contro la cancellazione accidentale. I blocchi principali memorizzano i principali programmi di controllo e i blocchi parametro memorizzano parametri di sistema modificati con relativa frequenza.

File Flash utilizzato per sostituire i dischi rigidi. Riduce il consumo energetico, aumenta l'affidabilità della memoria, ne riduce le dimensioni e il peso, aumenta la velocità di lettura dei dati. Il programma può essere letto dal processore direttamente dalla memoria Flash del file e anche i risultati vengono scritti lì.

Sulla base della memoria flash dei file, vengono creati dispositivi di memoria esterna rimovibili compatti.

SE - MNOP.

2 tensioni di soglia. Upor1 - ha un valore piccolo, 1-2 V. Quando si applica Upor, viene avviato il canale drain-source m / d. Se ci sono cariche m / d con nitruro e biossido di silicio, Upor aumenta a 7V.

Scrittura (programmazione) della memoria flash- il processo di sostituzione di 1 con 0. Cancellazione- sostituendo 0 con 1.

3.Architettura RS. processori per computer. La struttura dei processori e le loro caratteristiche principali. Bus di sistema e loro caratteristiche. pneumatici locali. Chipset.
L'architettura è una gerarchia multilivello di hardware e software, ciascuno dei livelli consente la costruzione e l'applicazione multivarianti.

La struttura è un insieme di elementi e le loro relazioni.

Un computer è un complesso di hardware e software progettato per automatizzare la preparazione e la soluzione dei problemi degli utenti.

Architettura del computer- si tratta di una descrizione generale della struttura e delle funzioni di un computer ad un livello sufficiente per comprendere i principi di funzionamento e il sistema di comandi di un computer, che non include i dettagli della struttura tecnica e fisica di un computer.

L'architettura include i seguenti principi di costruzione del computer:

1. struttura della memoria del computer;
2. modalità di accesso alla memoria e ai dispositivi esterni;
3. la possibilità di modificare la configurazione;
4. sistema di comando;
5. formati dei dati;
6. organizzazione dell'interfaccia.

L'architettura dei moderni personal computer si basa su principio tronco-modulare. La comunicazione delle informazioni tra dispositivi informatici viene effettuata tramite bus di sistema(un altro nome è il sistema autostradale).

Un bus è un cavo formato da molti conduttori. Un gruppo di direttori - bus dati le informazioni trattate vengono trasmesse, dall'altro - bus di indirizzi- indirizzi di memoria o dispositivi esterni a cui accede il processore. La terza parte dell'autostrada bus di controllo, i segnali di controllo vengono trasmessi attraverso di esso (ad esempio, un segnale che il dispositivo è pronto per il funzionamento, un segnale per avviare il dispositivo, ecc.).

Il bus di sistema è caratterizzato frequenza di clock e profondità di bit. Viene chiamato il numero di bit trasmessi contemporaneamente sul bus larghezza del bus. Frequenza dell'orologio caratterizza il numero di operazioni elementari di trasferimento dati al secondo. La larghezza del bus è misurata in bit, la frequenza di clock è misurata in megahertz.
Bus di sistema

Trasferimento di informazioni tra MP e altri elementi. Vengono inoltre eseguiti l'indirizzamento dei dispositivi e lo scambio di segnali di servizio speciali. Il trasferimento delle informazioni sul bus è controllato da uno dei dispositivi ad esso collegati o da un nodo appositamente dedicato, chiamato arbitro del bus.

Autobus ISA(Industry Standard Architecture) dispone di un connettore a 36 pin per le schede di espansione. Ciò si traduce in 4 linee di indirizzi e 8 linee di dati.È possibile trasferire 16 bit di dati in parallelo e è possibile accedere direttamente a 16 MB di memoria di sistema con 24 linee di indirizzi. Numero di linee di interrupt di processo - 15.

Autobus EISA(ISA esteso). fornisce la maggior quantità possibile di memoria indirizzabile, trasferimento dati a 32 bit, sistema di interrupt migliorato, configurazione automatica del sistema e schede di espansione. Il connettore EISA sulla scheda madre del computer è compatibile con ISA. Il bus EISA consente di indirizzare 4 GB di spazio di indirizzi. La velocità massima è di 33 MB/s. Il bus ha un clock ad una frequenza di circa 8-10 MHz.

Autobus locali sono progettati per aumentare la velocità del computer, consentendo alle periferiche (adattatori video, controller di archiviazione) di funzionare a una frequenza di clock fino a 33 MHz e oltre. Viene utilizzato un connettore di tipo MCA.

bus PCI. Tra il bus locale del processore e lo stesso PCI c'è uno speciale circuito di corrispondenza

Secondo la specifica PCI, al bus possono essere collegati fino a 10 dispositivi. Il bus PCI opera a una frequenza di clock fissa di 33 MHz e fornisce tensione di alimentazione del controller sia 5 che 3,3 V, modalità plug and play.

bus PCI-X - PCI ad alte prestazioni. è sincrono, cioè tutti i dati vengono elaborati simultaneamente quando viene ricevuto un segnale di controllo. La larghezza del bus è di 32 bit. A 33 MHz, il throughput teorico è di 132 MB/s.

Qualsiasi informazione trasmessa dal processore ad altri dispositivi sul bus dati è accompagnata da indirizzo trasmesso sul bus di indirizzi. Questo può essere l'indirizzo di una posizione di memoria o l'indirizzo di un dispositivo periferico. È necessario che la larghezza del bus consenta di trasferire l'indirizzo della cella di memoria. Pertanto, in parole, la larghezza del bus limita la quantità di RAM del computer, non può essere superiore a , dove n è la larghezza del bus.

diagramma di un dispositivo informatico costruito secondo il principio principale

Chipset- dall'inglese. "set di chip" - un insieme di chip progettati per funzionare insieme per eseguire una serie di funzioni. Quindi, nei computer, il chipset svolge il ruolo di componente di connessione che garantisce il funzionamento congiunto di memoria, CPU, input-output e altri sottosistemi. I chipset si trovano anche in altri dispositivi, come le radio dei telefoni cellulari.

Il chipset delle schede madri dei computer è costituito da due microcircuiti principali (a volte sono combinati in un unico chip):

1. MCH - hub del controller di memoria (Hub del controller di memoria) - northbridge (northbridge) - fornisce l'interazione dell'unità di elaborazione centrale (CPU) con la memoria e l'adattatore video. I chipset più recenti hanno spesso un sottosistema video integrato.

   Il controller di memoria può essere integrato nel processore (ad es. Opteron, Nehalem, UltraSPARC T1).

2. ICH - I/O Controller Hub - South Bridge (southbridge) - fornisce l'interazione tra CPU e disco rigido, schede PCI, IDE, SATA, interfacce USB, ecc.

Inoltre, a volte i chipset includono il chip Super I/O, che è collegato al ponte sud ed è responsabile delle porte RS232, LPT, PS/2 a bassa velocità.

Attualmente, i principali produttori di chipset per computer desktop sono aziende. Intel, NVIDIA, AMD(che ha acquisito ATI e attualmente produce chipset con il proprio nome), ATTRAVERSO e SIS.

Ditta Intel rilascia chipset solo per i propri processori. Per i trasformatori aziendali AMD i chipset sono i più comuni nVidia(normalmente commercializzato con il marchio nForza) e AMD.

Chipset solidi ATTRAVERSO e SIS sono popolari principalmente nel settore di fascia bassa, così come nei sistemi per ufficio, sebbene la loro grafica integrata sia significativamente inferiore a nVidia e AMD in termini di capacità 3D.

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Data di pubblicazione: 09-10-2015; Leggi: 262 | Violazione del copyright della pagina

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Confronto delle prestazioni di diversi tipi di unità server (HDD, SSD, SATA DOM, eUSB)

In questo articolo, esamineremo i moderni modelli di storage per server in termini di prestazioni e applicazioni ottimali.

Al momento, i server utilizzano principalmente due tipi di dispositivi di archiviazione dati: dischi rigidi magnetici (HDD, unità disco rigido) e unità a stato solido (SSD, unità a stato solido). Inoltre, vengono utilizzati anche dispositivi come eUSB Flash Module e SATA DOM. Consideriamo tutti questi tipi in modo più dettagliato.

I moderni dischi rigidi magnetici possono utilizzare una delle due interfacce: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) e SAS (Serial Attached SCSI). L'attuale versione dell'interfaccia SATA fornisce un throughput di 6 Gb/s. I dischi con questa interfaccia sono utilizzati principalmente nel segmento dei personal computer desktop, ma possono essere utilizzati anche nei server. Nel segmento dei server, tali unità hanno una velocità del mandrino di 7'200 giri/min. I modelli Seagate Constellation.2 ST91000640NS (SATA 7'200, 2.5″) e Seagate Constellation ES ST1000NM0011 (SATA 7'200, 3.5″) prenderanno parte al nostro test di unità di questo tipo.

Un'interfaccia SAS del disco più affidabile e produttiva è progettata per soluzioni server e workstation. Dispone inoltre di una larghezza di banda fino a 6 Gb/s, ma già in modalità Full Duplex, il che significa che i dati possono essere trasmessi contemporaneamente in entrambe le direzioni alla velocità di 6 Gb/s. Le unità con questa interfaccia hanno un MTBF (Mean Time Between Failures, tempo medio tra i guasti) più elevato. Inoltre, l'interfaccia SAS, a differenza di SATA, utilizza un diverso set di istruzioni con supporto per una maggiore profondità della coda delle richieste (64 contro 32, maggiore è la profondità della coda, migliore è l'ottimizzazione dell'ordine di esecuzione della richiesta) e connettività dual-port per eventuali tolleranza agli errori. Una caratteristica importante di SAS è una connessione più adattata dei dischi SAS a vari backplane, cage, expander, controller RAID e HBA, sistemi di archiviazione dati e altri dispositivi sia tramite porte interne che esterne. Attualmente, i server utilizzano dischi SAS con una velocità del mandrino di 7'200, 10'000 e 15'000 giri/min.

Velocità 7'200 giri/min. inizialmente era atipico per il segmento dei server, tuttavia, i produttori di dischi rigidi a un certo punto hanno deciso di produrre unità con una velocità di rotazione di 7.200 giri/min non solo con l'interfaccia SATA, ma anche con l'interfaccia SAS. Nella loro parte "meccanica" queste unità sono esattamente le stesse, differiscono solo per il modo in cui sono collegate. La mossa ha aumentato l'accessibilità economica delle unità SAS e ha fornito al segmento server unità SAS più grandi. L'area principale di applicazione di tali dischi sono le workstation a basso budget e i server entry-level. Le unità testate di questo tipo sono Seagate Constellation.2 ST91000640NS (SAS 7'200, 2,5″) e Seagate Constellation ES.3 ST1000NM0023 (SAS 7'200, 3,5″).

Le unità SAS da 10.000 RPM sono una buona soluzione per workstation potenti e soluzioni server di classe enterprise a basso costo. Il disco testato è Seagate Savvio 10K5 ST9900805SS (SAS 10000 2.5″).

Le unità SAS da 15.000 RPM sono la scelta migliore per server aziendali, data center (DPC) e sistemi di storage (SAN). Il disco testato è Seagate Cheetah 15K7 ST3300657SS (SAS 15000 3.5″).

Le prestazioni delle unità di cui sopra su operazioni di lettura/scrittura sequenziali e casuali sono mostrate nel diagramma seguente.

A parità di velocità del mandrino e dimensioni fisiche del piatto, le unità SAS sono più veloci delle unità SATA, il che è spiegato dalla maggiore densità di dati lineari delle unità SAS rispetto alle unità SATA.

D'altra parte, l'unità SAS 7'200, 3,5" e l'unità SAS 10'000, 2,5" mostrano quasi gli stessi risultati. Ciò si spiega con il fatto che il vantaggio nella velocità di rotazione è compensato dalla minore dimensione fisica dei piatti a disco 2,5”, per cui, a parità di densità di dati lineari, la velocità lineare delle testine rispetto ai piatti è approssimativamente lo stesso.

Nel test di lettura casuale, che misura le operazioni di input/output al secondo (IOPS), le unità da 2,5" 7'200 rpm hanno prestazioni migliori rispetto alle unità da 3,5" della stessa velocità, perché le unità "piccole" che spostano la testina nel settore desiderato sono inferiori . Le unità SAS qui mostrano ancora una volta un risultato maggiore rispetto alle unità SATA, questa volta grazie a una migliore ottimizzazione della coda di esecuzione delle richieste casuali grazie al supporto per una maggiore profondità della coda (64 per SAS contro 32 per SATA). Il vantaggio degli azionamenti SAS da 10.000 e 15.000 giri/min non è dovuto solo all'elevata velocità del mandrino, ma anche al fatto che hanno un meccanismo di posizionamento della testina più avanzato con tempi di accesso ridotti.

Nelle operazioni di scrittura casuale, le unità SAS hanno lo stesso vantaggio rispetto alle unità SATA come nelle operazioni di lettura.

Le unità a stato solido che utilizzano la memoria non volatile NAND-Flash hanno velocità di lettura e scrittura casuali centinaia di volte superiori rispetto ai dischi rigidi perché la testina magnetica non deve essere spostata negli SSD. Inoltre, l'SSD ha un minor consumo energetico e nessun rumore durante il funzionamento. Ma hanno anche degli svantaggi, vale a dire: costo elevato e volume relativamente piccolo rispetto all'HDD. Nel segmento dei PC desktop, tali unità vengono utilizzate insieme all'HDD secondo lo schema quando il sistema operativo e i programmi più necessari sono installati sull'SSD e tutti gli altri dati vengono archiviati sull'HDD. Questo approccio aumenta notevolmente la velocità del computer, senza aumentarne notevolmente il costo. Per i test, abbiamo scelto un'unità Intel serie 520 da 240 GB. Questa unità è consigliata per l'uso su desktop, laptop e workstation.

Nel segmento dei server, la situazione con gli SSD è significativamente diversa. Posizionare grandi quantità di dati su un SSD è piuttosto costoso. Ma possono essere utilizzati con successo per la memorizzazione nella cache, quando la cache SSD viene utilizzata per allocare dati "caldi", ovvero dati a cui si accede più spesso. Ciò offre un enorme aumento delle prestazioni al sottosistema del disco del server, in particolare per le operazioni di accesso casuale. L'SSD del server testato è un Intel DC S3700 da 100 GB.

Con la lettura sequenziale, le unità desktop e server mostrano quasi gli stessi risultati, ma con la scrittura sequenziale, il tipo di server SSD perde notevolmente. Ciò è dovuto al fatto che l'unità del server utilizza memoria che consente un ordine di grandezza in più di cicli di scrittura, ma le operazioni di scrittura stesse sono più lente.

Nelle operazioni di scrittura casuale, anche il ritardo è significativo, ma ciò è dovuto alla necessità di fornire una risorsa di scrittura molto più ampia per le unità del server.

Le unità eUSB, come gli SSD, utilizzano anche moduli Flash per l'archiviazione dei dati, ma sono installate direttamente nel connettore USB sulla scheda madre del server. Tali unità presentano una serie di limitazioni funzionali e di altro tipo dovute all'uso della porta USB come interfaccia. Il caricamento di una versione completa del sistema operativo Windows non funziona da tale unità e la velocità dell'interfaccia (480 Mbps) è molto inferiore a quella di SATA (6 Gbps). L'area più ottimale per la loro applicazione nei server è l'uso di un piccolo sistema operativo come bootloader, ad esempio l'hypervisor VMware ESXi.

I thin client utilizzano queste unità per archiviare un'immagine del sistema operativo Windows Embedded. L'unità testata è eUSB Transcend 4GB.

Le unità SATA DOM sono più funzionali delle unità eUSB. Sono collegati allo stesso modo delle unità SSD, al connettore SATA, ma allo stesso tempo "sembrano" più un'unità USB che un disco rigido.

Il dispositivo e il principio di funzionamento di un'unità flash

Sono installati direttamente nei connettori SATA sulla scheda madre di un computer o server. È conveniente quando un tale connettore ha l'alimentazione incorporata, altrimenti deve essere fornito tramite un cavo aggiuntivo. Considerando che queste unità sono collegate a connettori SATA standard, il BIOS della scheda madre funziona con loro come con normali unità HDD o SSD, il che rende possibile l'installazione di una versione completa di avvio del sistema operativo Windows sul DOM SATA. Nel server, questo libera spazio nel bucket del sottosistema del disco, consentendone l'utilizzo per il disco RAID. Inoltre, l'unità SATA DOM si trova all'interno della piattaforma del server, il che impedisce la rimozione accidentale del disco con il sistema operativo installato. Tali unità possono essere utilizzate nei segmenti desktop e server, nonché nei thin client, installando qualsiasi sistema operativo o hypervisor per la virtualizzazione. L'unità testata è SATA DOM Innodisk 8 GB.

I risultati dei test delle unità eUSB-Flash e SATA DOM sono coerenti con le prestazioni delle loro interfacce. Secondo la specifica USB 2.0, la velocità è di 25 - 480 Mbps e per SATA 3.0 - 6.000 Mbps, che già inclina la scelta a favore di dispositivi con interfaccia SATA. Nel grafico, vediamo una superiorità di 2,5 volte nelle operazioni di lettura e scrittura sequenziale SATA DOM Innodisk su eUSB-Flash.

Nel test delle operazioni di lettura casuale la situazione non cambia, anche SATA DOM è in testa. Le scritture casuali per entrambe le unità sono ugualmente a un livello molto basso, ma non sono destinate a queste operazioni.

I dati sulle prestazioni dei migliori rappresentanti di ogni tipo di unità dai nostri test sono mostrati nei grafici seguenti. L'unità a stato solido di Intel si mostra come un leader indiscusso.

Ci auguriamo che il nostro articolo ti aiuti a decidere sulla scelta di una determinata unità. E c'è davvero molto da scegliere. I produttori offrono un'ampia varietà di unità, ma per ottenere i migliori risultati è necessario pianificare adeguatamente le proprie esigenze e aspettative dai sottosistemi di archiviazione.

Le misurazioni per HDD e SSD sono state eseguite sullo stesso controller Intel RS25DB080. Il test è stato eseguito utilizzando il programma IOmeter con i seguenti parametri: le cache del controller e del disco sono disabilitate, la profondità della coda di comando è 256, il parametro Strip Size è 256 KB, la dimensione del blocco dati è 256 KB per le operazioni sequenziali e 4 KB per le operazioni casuali. La velocità delle operazioni sequenziali è stata misurata in MB/s, casuale - in IOPS (il numero di operazioni di input/output al secondo).

Andrey Leontiev, ingegnere del reparto hardware del server
03.06.13

Mach Xtreme Technology, un'azienda taiwanese specializzata in componenti per computer ad alte prestazioni e fortemente coinvolta nella produzione di unità a stato solido, ha lanciato la vendita al dettaglio di una soluzione di archiviazione avanzata chiamata PCIe SSD MX-EXPRESS.

Memoria flash. Passato, presente e futuro

La novità ha un design a basso profilo, è caratterizzata dalle seguenti dimensioni di ingombro: 152,5 x 19 x 69 mm, peso - 125 grammi, si collega a un computer tramite uno slot PCI-Express 2.0 x2, utilizza un doppio controller ancora senza nome e è disponibile in quattro versioni in termini di volume: 128 GB, 256 GB, 512 GB e 1 TB.

L'unità supporta i certificati ROHS, CE e FCC, non richiede l'installazione di driver nel sistema. La velocità di trasferimento dei dati varia a seconda della capacità dei dischi. Quindi, per le soluzioni da 512 GB e 1 TB, la velocità di lettura sequenziale è 850 Mb/s e la velocità di scrittura è 800 Mb/s, il livello di prestazioni è nella regione di 100.000 IOPS e il tempo di accesso è 0,1 ms .

Le unità della serie MX-Express hanno un'enorme durata di vita di 2,5 milioni di ore, possono funzionare a temperature ambiente da zero a 70 gradi Celsius, supportano TRIM, DuraClass, DuraWrite, RAISE e Garbage Collector. Inoltre, il nuovo prodotto è dotato di un connettore PCI a basso profilo.

Il modello da 128 GB costerà a tutti 309,90 euro, 256 GB - 379,90 euro, 512 GB - 669,90 euro e 1 TB - 1449,90 euro. La garanzia di qualità del produttore per i dispositivi è di 2 anni.

Sono costantemente di fronte al fatto che la confusione nel termine chiavetta USB, diventa spesso motivo di incomprensione tra acquirente e venditore nella scelta del supporto di memorizzazione necessario. Quindi, "nelle grandi masse" ci sono le seguenti interpretazioni principali della parola chiavetta USB: chiavetta USB(chiavetta USB), scheda di memoria microSD(leggi micro-eS-Di), in genere qualsiasi scheda di memoria, in genere qualsiasi flash-media. Qui sotto la parola veloce(leggi flash) Intendo tecnologia di memoria flash e uso il termine inglese in modo che non ci sia confusione. Inoltre, a volte vedo che le persone nella vita di tutti i giorni possono chiamare contemporaneamente uno qualsiasi di questi dispositivi una chiavetta USB, facendo affidamento sul fatto che il loro interlocutore, dal contesto o con l'aiuto della telepatia, capirà di cosa si tratta!

Non discuterò su quale termine sia corretto, e ancor di più salterò la domanda su come sia corretto "flash" o "flash" (in effetti, entrambe le grafie sono usate almeno allo stesso modo e non si può fare nulla esso). Invece di inutili controversie, descriverò semplicemente tutti i dispositivi chiamati con questa parola e tutte le parole che vengono chiamati, e quindi sarai sicuramente in grado di acquistare esattamente ciò di cui hai bisogno!

Quindi cominciamo con chiavetta USB. È dietro questo dispositivo, che è un supporto universale contenente memoria flash e collegato direttamente al connettore USB, che la parola flash drive è rimasta bloccata in russo. Tuttavia, anche la parola flash drive o flash drive, derivata dall'inglese Flash Drive, è popolare, così come la più semi-ufficiale flash drive (o flash drive). Poiché è impossibile trovare una traduzione ragionevole di questa frase (beh, non chiamare l'unità flash un "driver tremolante"!), Le parole unità flash o unità flash dovrebbero essere riconosciute come il termine migliore. Ecco alcuni esempi tipici di unità flash:

Le unità flash vengono utilizzate principalmente per trasferire informazioni tra computer. O per memorizzare le informazioni che vuoi avere sempre con te. Visto che si parla di tipologia, noto che recentemente ci sono state delle chiavette USB con una connessione USB 3.0. Cosa significa? Ciò significa che se il computer ha un'interfaccia USB 3.0 (la sua differenza esterna più evidente è blu), l'unità flash USB 3.0 sarà in grado di funzionare più velocemente. Se lo colleghi a un USB 2.0 tradizionale (che è su tutti i computer), la sua velocità sarà paragonabile alla velocità di un'unità flash convenzionale. Ecco come appaiono USB 3.0 e USB 2.0: Ora la seconda categoria di dispositivi chiamata unità flash: Schede microSD(o microSDHC, i loro immediati successori)
Secondo la mia osservazione, vengono chiamate unità flash anche da coloro che non tenevano in mano nessun altro supporto flash (e non c'è da stupirsi, perché le microSD / microSDHC sono utilizzate in quasi tutti i telefoni, lettori e tutti i tipi di gadget lì) , o chi ha altri nomi per tutte queste "piccole cose" non lo sa. Contengono anche una memoria flash, il che significa che hanno il diritto di essere chiamate unità flash. Ma per la comprensione tra le persone, è auspicabile differenziare in qualche modo i concetti, quindi la "scheda di memoria" suonerà più preferibile, soprattutto se devi spiegare al venditore di cosa hai bisogno. È anche importante sapere che le schede di memoria sono diverse! Quindi è bello aggiungere: "scheda di memoria così piccola", ma qui puoi metterti nei guai: ci sono schede di memoria M2 che hanno dimensioni molto simili. Fortunatamente, vengono utilizzati solo nei prodotti Sony. Li menzioneremo di seguito. Tuttavia, è meglio ricordare le parole magiche microSD e microSDHC (leggi microesDe e microesDeHaTse). Nel discorso colloquiale, a proposito, molto spesso la prima parola (microSD) viene utilizzata per riferirsi a entrambi i tipi di schede (sia microSD che microSDHC). Non c'è nulla di sbagliato in ciò.

Cosa devi sapere sulle schede di memoria microSD e microSDHC? Innanzitutto, in che modo sono diversi? microSDHC è uno standard più recente che supporta più di 4 gigabyte di spazio di archiviazione. Tutte le schede di memoria superiori a 4 GB possono essere solo microSDHC e meno di 4 possono essere solo microSD. Ma 4 GB non sono fortunati: possono essere così e così! Tuttavia, la microSD da 4 GB è una rarità. Ora la domanda più importante: come scegliere quella adatta al tuo dispositivo? Ci sono due regole: in primo luogo, devi determinare la quantità massima di memory card con cui il tuo dispositivo può funzionare (per farlo, apri le istruzioni o usa la ricerca su Internet). In secondo luogo, è necessario acquistare una carta uguale o inferiore all'importo massimo. Inoltre, tutti i dispositivi che supportano microSDHC funzioneranno con qualsiasi scheda microSD di qualsiasi dimensione. C'è solo una sfumatura qui: se il tuo dispositivo è indicato che supporta una scheda non superiore a 4 GB, ciò potrebbe significare che non supporta alcuna scheda microSDHC e supporta qualsiasi scheda microSD, inclusi 4 GB. Oppure potrebbe significare che supporta qualsiasi scheda da 4 GB, sia microSD che microSDHC, ma non supporta schede microSDHC da 8 GB e superiori. Ecco l'aritmetica. E se non ci sono chiarimenti nelle istruzioni in merito, allora dovrai usare il buon vecchio "metodo del poke scientifico".

Ora un'altra caratteristica importante che spesso interessa agli acquirenti: che tipo di Classe specificato per le schede microSDHC? È indicato da un numero all'interno della lettera inglese C.
Devo dire subito che questa non è una varietà come, diciamo, i pomodori. Classe di schede di memoriaè la sua capacità di scrivere informazioni a una velocità minima garantita. Più alta è la classe, maggiore è la velocità. Inoltre, questa è proprio la velocità minima garantita, mentre le velocità massime e medie possono essere notevolmente superiori. Due schede di classi diverse possono spesso avere quasi la stessa velocità di scrittura media e massima, ma se una di esse ha "lacune" di velocità, cioè a volte scrive più lentamente, avrà una classe inferiore. In altre parole: la classe garantisce che la velocità della scheda in qualsiasi parte della registrazione non scenda al di sotto di una certa soglia. Perché è necessario? La classe è necessaria per i dispositivi che scrivono informazioni rapidamente e non possono aspettare. Si tratta principalmente di videocamere che necessitano di registrare video, perché se la scheda di memoria non ha il tempo di registrare un fotogramma durante la sua ripresa, allora il “treno partirà”: dovrai scrivere il fotogramma successivo, seguito dal successivo e alcune parte delle informazioni che la fotocamera dovrà "buttare via" ”, il che influirà negativamente sulla qualità delle riprese. Quindi, ancora una volta, prendiamo le istruzioni e vediamo cosa dice sulla classe della scheda di memoria. In caso contrario - puoi risparmiare denaro, se la classe è indicata - prendi quella specificata o superiore.

Infine, l'ultima cosa che devi decidere quando acquisti una scheda di memoria microSD / microSDHC è un adattatore o adattatore su SD. Questa cosa è 4 volte la dimensione della scheda stessa, con l'aiuto della quale la tua micro scheda si trasforma in una "grande" scheda SD / SDHC (vedi sotto su di loro). Alcune carte sono vendute con un adattatore, altre senza. Valuta se hai bisogno di un adattatore del genere, tenendo conto dei dispositivi che hai: fotocamere, vecchi e-book, ecc. E inoltre non dimenticare il tuo lettore di schede: forse non legge direttamente le micro schede e quindi l'adattatore non ti disturberà affatto. In generale, l'adattatore espande le tue capacità in "per ogni evenienza". D'altra parte: lo troverai quando ne avrai bisogno sulla tua scrivania? La scelta è tua.

Ora passiamo a SD/SDHC carte.
Non parlerò molto di loro: questi sono i fratelli maggiori delle schede microSD/microSDHC. Tutto ciò che è stato detto su queste carte vale anche per queste sovradimensionate (anche se è più probabile che le schede "micro" siano sottodimensionate, perché all'inizio erano grandi e poi sono apparse le loro controparti più piccole). L'unica cosa è che non hanno adattatori, dal momento che non hanno bisogno di essere adattati a se stessi, beh, sono usati in dispositivi più voluminosi - questi sono, prima di tutto, le fotocamere per sapone e tutti i tipi di libri elettronici ( sebbene questi ultimi siano sempre più dotati di schede microSDHC).

M2. Nome e cognome Memory Stick micro M2- si tratta di schede molto simili alle microSD/microSDHC. Si differenziano per il fatto che vengono utilizzati nei telefoni e nei lettori dell'azienda Sony, Sarebbe più corretto dire "usato", perché Sony finalmente si è resa conto che "un uomo non è un guerriero" e ha iniziato a utilizzare i formati della linea SD. Se sei un felice possessore di Sony, fai attenzione, controlla che scheda hai! Queste carte non hanno classi.

L'ultima carta che esamineremo è Flash compatto(in russo si pronuncia “compact flash”, ma è quasi sempre scritto in inglese, probabilmente perché scrivere “compact” sulla carta più grande oggi in commercio non è in qualche modo letterario :-).
Queste schede, per le loro discrete dimensioni, hanno i loro indubbi vantaggi: la capacità è molte volte superiore a quella di altre schede e la velocità, che è ancora irraggiungibile per le schede di memoria SDHC. Pertanto, vengono utilizzati in grandi fotocamere "avanzate" e altri dispositivi esigenti. Resta da aggiungere che la velocità (questa volta senza le "complessità" con un minimo garantito) è indicata da un numero e dalla lettera X. Ad esempio: 133x, 266x, 300x. Il numero indica quante volte questa scheda è più veloce di una velocità di lettura CD standard minima.

Se non hai trovato la tua mappa preistorica preferita in questa recensione, non preoccuparti! Lo troverai sicuramente su Wikipedia. Mi sono volutamente limitato ai soli tipi di flash media che sono comuni oggi, per non riempire la testa di nessuno di informazioni inutili e non trasformare l'articolo in un archivista. Quindi, ora sei armato di conoscenza e scegliere l'unità flash giusta non sarà un problema per te. Goditi lo shopping!

Fisica,

Elettronica per principianti

Prefazione

Il nuovo anno è una vacanza piacevole e luminosa, in cui tutti riassumiamo i risultati dell'anno passato, guardiamo al futuro con speranza e facciamo regali. A questo proposito, vorrei ringraziare tutti i residenti di habr per il loro supporto, aiuto e interesse nei miei articoli (, , ,). Se non avessi supportato una volta il primo, non ci sarebbero stati i successivi (già 5 articoli)! Grazie! E, naturalmente, voglio fare un regalo sotto forma di un articolo divulgativo scientifico e educativo su come divertente, interessante e benefico (sia personale che pubblico) può essere utilizzato, piuttosto duro a prima vista, attrezzature analitiche. Oggi, a Capodanno, sul tavolo operatorio festivo ci sono: una chiavetta USB-Flash di A-Data e un modulo SDRAM SO-DIMM di Samsung.

Parte teorica

Cercherò di essere il più breve possibile in modo da avere tutti il ​​tempo di preparare l'insalata Olivier con un margine per la tavola festiva, quindi parte del materiale sarà sotto forma di link: se vuoi, leggi a tuo piacimento.. .

Che tipo di memoria c'è?

Al momento, ci sono molte opzioni per memorizzare le informazioni, alcune richiedono una fornitura costante di elettricità (RAM), alcune sono permanentemente "cucite" nei microcircuiti di controllo della tecnologia che ci circonda (ROM) e alcune combinano le qualità di quelli e altri (ibrido). Flash appartiene a quest'ultimo, in particolare. Sembra essere memoria non volatile, ma le leggi della fisica sono difficili da annullare e periodicamente devi ancora riscrivere le informazioni sulle unità flash.

L'unica cosa che, forse, può unire tutti questi tipi di memoria è più o meno lo stesso principio di funzionamento. Esiste una matrice bidimensionale o tridimensionale, che viene riempita con 0 e 1 approssimativamente in questo modo e dalla quale possiamo successivamente leggere questi valori o sostituirli, ad es. tutto questo è un analogo diretto del predecessore: la memoria sugli anelli di ferrite.

Che cos'è la memoria flash e com'è (NOR e NAND)?

Cominciamo con la memoria flash. C'era una volta, sul famigerato ixbt, molto è stato pubblicato su cos'è Flash e quali sono le 2 principali varietà di questo tipo di memoria. In particolare, ci sono NOR (logical not-or) e NAND (logical not-and) Flash memory (tutto è anche descritto in modo molto dettagliato), che differiscono in qualche modo nella loro organizzazione (ad esempio, NOR è bidimensionale, NAND può essere tridimensionali), ma hanno un elemento comune: un transistor a gate flottante.

Rappresentazione schematica di un transistor a gate flottante.

Allora come funziona questa meraviglia dell'ingegneria? Insieme ad alcune formule fisiche, questo è descritto. In breve, tra la control gate e il canale attraverso il quale scorre la corrente dalla sorgente al drain, posizioniamo la stessa floating gate, circondata da un sottile strato di dielettrico. Di conseguenza, quando la corrente scorre attraverso un tale FET "modificato", alcuni degli elettroni ad alta energia passano attraverso il dielettrico e finiscono all'interno del gate flottante. È chiaro che mentre gli elettroni scavavano tunnel e vagavano all'interno di questa porta, hanno perso parte della loro energia e praticamente non possono tornare indietro.

NB:“praticamente” è la parola chiave, perché senza sovrascrivere, senza aggiornare le celle almeno una volta ogni pochi anni, Flash viene “azzerato” proprio come la RAM, dopo lo spegnimento del computer.

Ancora una volta, abbiamo un array bidimensionale che deve essere riempito con 0 e 1. Poiché ci vuole un tempo piuttosto lungo per accumulare carica sulla porta mobile, nel caso della RAM viene applicata una soluzione diversa. La cella di memoria è costituita da un condensatore e da un transistor ad effetto di campo convenzionale. Allo stesso tempo, il condensatore stesso ha, da un lato, un dispositivo fisico primitivo, ma, dall'altro, è implementato in modo non banale nell'hardware:

Dispositivo a celle RAM.

Ancora una volta, ixbt ne ha uno buono dedicato alla memoria DRAM e SDRAM. Ovviamente non è così fresco, ma i punti fondamentali sono descritti molto bene.

L'unica domanda che mi tormenta è: la DRAM può avere, come la flash, una cella multilivello? Sembra di sì, ma comunque...

Parte pratica

Veloce

Coloro che utilizzano le chiavette USB da molto tempo hanno probabilmente già visto un'unità "nuda", senza custodia. Ma menzionerò ancora brevemente le parti principali di un'unità flash USB:

Gli elementi principali di una chiavetta USB: 1. Connettore USB, 2. Controller, 3. Scheda a circuito stampato multistrato PCB, 4. Modulo di memoria NAND, 5. Oscillatore a cristallo di frequenza di riferimento, 6. Indicatore LED (ora, tuttavia, su molte unità flash non ce l'hanno), 7. un interruttore di protezione da scrittura (allo stesso modo, molte unità flash non ce l'hanno), 8. un posto per un chip di memoria aggiuntivo.

Passiamo dal semplice al complesso. Oscillatore a cristallo (più sul principio di funzionamento). Con mio profondo dispiacere, durante la lucidatura, la lastra di quarzo stessa è scomparsa, quindi possiamo solo ammirare la cassa.

Alloggiamento dell'oscillatore a cristallo

Per caso, nel frattempo, ho trovato come si presenta la fibra di rinforzo all'interno della textolite e le palline che compongono per la maggior parte la textolite. A proposito, le fibre sono ancora posate con una torsione, questo è chiaramente visibile nell'immagine in alto:

Fibra di rinforzo all'interno della textolite (le frecce rosse indicano le fibre perpendicolari al taglio), di cui è costituita la maggior parte della textolite

Ed ecco la prima parte importante dell'unità flash: il controller:

Controllore. L'immagine in alto è stata ottenuta combinando diverse micrografie SEM.

Ad essere onesti, non ho capito bene l'idea degli ingegneri che hanno posizionato alcuni conduttori aggiuntivi nel riempimento stesso del chip. Potrebbe essere più facile ed economico farlo dal punto di vista del processo tecnologico.

Dopo aver elaborato questa immagine, ho gridato: "Yaaaaaaz!" e corse per la stanza. Quindi, la tecnologia di processo a 500 nm viene presentata alla tua attenzione in tutto il suo splendore con confini perfettamente tracciati di drain, source, control gate e persino i contatti sono stati preservati in relativa integrità:

"Ide!" microelettronica - Tecnologia di processo del controller a 500 nm con scarichi separati (Drain), sorgenti (Source) e gate di controllo ben tracciati (Gate)

Ora passiamo al dessert: i chip di memoria. Cominciamo dai contatti che alimentano questa memoria nel vero senso della parola. Oltre al principale (nella figura il contatto più “spesso”) ce ne sono anche molti piccoli. A proposito, "spesso"< 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:

Immagini SEM di pin che alimentano il chip di memoria

Se parliamo della memoria stessa, anche qui ci aspetta il successo. È stato possibile sparare a singoli blocchi, i cui confini sono contrassegnati da frecce. Guardando l'immagine al massimo ingrandimento, cerca di sforzare gli occhi, questo contrasto è davvero difficile da distinguere, ma è sull'immagine (per chiarezza, ho contrassegnato una cella separata con delle linee):

Celle di memoria 1. I confini dei blocchi sono contrassegnati da frecce. Le linee rappresentano le singole celle

All'inizio mi sembrava un artefatto dell'immagine, ma dopo aver elaborato tutte le foto a casa, mi sono reso conto che si tratta o di persiane di controllo allungate lungo l'asse verticale con una cella SLC, oppure si tratta di più celle assemblate in un MLC. Anche se ho menzionato MLC sopra, è ancora una domanda. Per riferimento, lo "spessore" della cella (cioè la distanza tra i due punti luminosi nell'immagine in basso) è di circa 60 nm.

Per non dissimulare, ecco foto simili dall'altra metà dell'unità flash. Immagine completamente simile:

Celle di memoria 2. I confini dei blocchi sono contrassegnati da frecce. Le linee rappresentano le singole celle

Naturalmente, il chip stesso non è solo un insieme di tali celle di memoria, ci sono alcune altre strutture al suo interno, di cui non ho potuto determinare l'appartenenza:

Altre strutture all'interno dei chip di memoria NAND
 

DRAM

Ovviamente, non ho tagliato l'intera scheda SO-DIMM di Samsung, ho solo "scollegato" uno dei moduli di memoria con l'aiuto di un asciugacapelli da costruzione. Vale la pena notare che uno dei suggerimenti proposti anche dopo la prima pubblicazione è tornato utile qui: segare ad angolo. Pertanto, per un'immersione dettagliata in ciò che ha visto, è necessario tenere conto di questo fatto, soprattutto perché il taglio a 45 gradi ha permesso di ottenere, per così dire, sezioni "tomografiche" del condensatore.

Tuttavia, secondo tradizione, partiamo dai contatti. È stato bello vedere che aspetto ha il "chippato" BGA e qual è la saldatura stessa:

Saldatura BGA "Skol".

E ora è il momento di gridare "Ide!" per la seconda volta, poiché siamo riusciti a vedere i singoli condensatori a stato solido: cerchi concentrici nell'immagine, contrassegnati da frecce. Sono loro che memorizzano i nostri dati mentre il computer è in funzione sotto forma di addebito sui loro piatti. A giudicare dalle fotografie, le dimensioni di un tale condensatore sono larghe circa 300 nm e spesse circa 100 nm.

A causa del fatto che il chip è tagliato ad angolo, alcuni condensatori sono tagliati ordinatamente nel mezzo, mentre altri hanno solo i "lati" tagliati:

Memoria DRAM al suo meglio

Se qualcuno dubita che queste strutture siano condensatori, allora puoi vedere una foto più "professionale" (sebbene senza un segno di scala).

L'unica cosa che mi ha confuso è che i condensatori sono disposti su 2 file (foto in basso a sinistra), cioè si scopre che ci sono 2 bit di informazioni per 1 cella. Come accennato in precedenza, ci sono informazioni sulla registrazione multi-bit, ma quanto sia applicabile e utilizzata questa tecnologia nell'industria moderna rimane una domanda per me.

Naturalmente, oltre alle stesse celle di memoria, all'interno del modulo sono presenti anche alcune strutture ausiliarie, il cui scopo posso solo intuire:

Altre strutture all'interno di un chip DRAM

Epilogo

Oltre a quei link che sono sparsi nel testo, a mio avviso, è piuttosto interessante questa recensione (anche se del 1997), il sito stesso (e la galleria fotografica, e la chip-art, i brevetti e tante, tante cose) e questo ufficio, che in realtà si è impegnato nel reverse engineering.

Purtroppo non siamo riusciti a trovare un gran numero di video sulla produzione di Flash e RAM, quindi dovrai accontentarti di assemblare le chiavette USB-Flash:

PS: Ancora una volta, Felice Anno Nuovo del Drago dell'Acqua Nera!!!
Si scopre strano: volevo scrivere un articolo su Flash uno dei primi, ma il destino ha decretato diversamente. Incrociamo le dita, speriamo che i prossimi, almeno 2, articoli (su bio-oggetti e display) vengano pubblicati all'inizio del 2012. Nel frattempo, il seme è del nastro di carbonio:

Nastro di carbone su cui sono stati fissati i campioni di prova. Penso che il normale nastro adesivo sia lo stesso.

A una persona moderna piace essere mobile e portare vari gadget high-tech (ing. gadget - un dispositivo) che semplificano la vita, ma cosa c'è da nascondere, rendendolo più intenso e interessante. E sono apparsi in soli 10-15 anni! Piccoli, leggeri, maneggevoli, digitali... Tutti questi gadget sono stati raggiunti grazie alle nuove tecnologie a microprocessore, ma ancora il contributo maggiore è stato dato da una notevole tecnologia di archiviazione, di cui parleremo oggi. Quindi, memoria flash.

Si ritiene che il nome FLASH in relazione al tipo di memoria sia tradotto come "flash". In realtà, questo non è vero. Una delle versioni del suo aspetto dice che per la prima volta nel 1989-90, Toshiba ha usato la parola Flash nel contesto di "veloce, istantaneo" quando ha descritto i suoi nuovi chip. In generale, Intel è considerata l'inventore, che ha introdotto la memoria flash con l'architettura NOR nel 1988. Un anno dopo, Toshiba ha sviluppato l'architettura NAND, che è ancora utilizzata oggi insieme allo stesso NOR nei chip flash. In realtà, ora possiamo dire che si tratta di due diversi tipi di memoria che hanno una tecnologia di produzione in qualche modo simile. In questo articolo cercheremo di capire il loro dispositivo, come funzionano e prenderemo anche in considerazione varie opzioni per l'uso pratico.

NÉ

Con l'aiuto di esso, le tensioni di ingresso vengono convertite in tensioni di uscita corrispondenti a "0" e "1". Sono necessari perché per leggere/scrivere dati in una cella di memoria vengono utilizzate tensioni diverse. Lo schema delle celle è mostrato nella figura seguente.

È tipico per la maggior parte dei chip flash ed è un transistor con due gate isolati: controllo (controllo) e flottante (flottante). Una caratteristica importante di quest'ultimo è la capacità di trattenere gli elettroni, cioè la carica. Inoltre nella cella sono presenti i cosiddetti "drain" e "source". Durante la programmazione tra di loro, a causa dell'influenza di un campo positivo sul gate di controllo, viene creato un canale: un flusso di elettroni. Alcuni degli elettroni, a causa della presenza di più energia, superano lo strato isolante ed entrano nel gate flottante. Su di esso possono essere conservati per diversi anni. Un certo intervallo del numero di elettroni (carica) sulla porta mobile corrisponde a un'unità logica e tutto ciò che è maggiore di essa è zero. Durante la lettura, questi stati vengono riconosciuti misurando la tensione di soglia del transistor. Per cancellare le informazioni, viene applicata un'elevata tensione negativa al gate di controllo e gli elettroni dal gate flottante passano (tunnel) alla sorgente. Nelle tecnologie di diversi produttori, questo principio di funzionamento può differire nel modo in cui la corrente viene applicata e i dati vengono letti dalla cella. Voglio anche attirare la vostra attenzione sul fatto che nella struttura della memoria flash viene utilizzato un solo elemento (transistor) per memorizzare 1 bit di informazioni, mentre nei tipi di memoria volatile ciò richiede diversi transistor e un condensatore. Ciò consente di ridurre notevolmente le dimensioni dei microcircuiti fabbricati, semplificare il processo tecnologico e, di conseguenza, ridurre i costi. Ma anche un solo bit è lontano dal limite: Intel sta già rilasciando la memoria StrataFlash, ogni cella della quale può memorizzare 2 bit di informazioni. Inoltre, ci sono campioni di prova, con celle a 4 e persino a 9 bit! Questa memoria utilizza la tecnologia delle celle multilivello. Hanno la solita struttura e la differenza sta nel fatto che la loro carica è suddivisa in più livelli, a ciascuno dei quali è assegnata una determinata combinazione di bit. Teoricamente possono essere letti/scritti più di 4 bit, tuttavia, in pratica, sorgono problemi con l'eliminazione del rumore e con la perdita graduale di elettroni durante la conservazione prolungata. In generale, i chip di memoria che esistono oggi per le celle sono caratterizzati dal tempo di archiviazione delle informazioni, misurato in anni, e dal numero di cicli di lettura/scrittura, da 100 mila a diversi milioni. Tra le carenze, in particolare, della memoria flash NOR, vale la pena notare la scarsa scalabilità: è impossibile ridurre l'area dei chip riducendo le dimensioni dei transistor. Questa situazione è legata al modo in cui è organizzata la matrice di celle: nell'architettura NOR, un singolo contatto deve essere collegato a ciascun transistor. La memoria flash con architettura NAND è molto migliore in questo senso.

NAND

Il dispositivo e il principio di funzionamento delle celle è lo stesso di NOR. Sebbene, oltre alla logica, vi sia ancora un'altra importante differenza: l'architettura del posizionamento delle celle e dei loro contatti. A differenza del caso sopra descritto, qui c'è una matrice di contatti, nelle intersezioni di righe e colonne di cui si trovano i transistor. Questo è paragonabile a una matrice passiva nei display :) (e NOR - con un TFT attivo). Nel caso della memoria, una tale organizzazione è leggermente migliore: l'area del microcircuito può essere notevolmente ridotta a causa delle dimensioni delle celle. Gli svantaggi (dove senza di essi) sono inferiori rispetto alla velocità NOR nelle operazioni di accesso casuale byte per byte.

Esistono anche architetture come: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi), ecc. Non rappresentano nulla di fondamentalmente nuovo, ma combinano solo le migliori proprietà di NAND e NOR.

Eppure, comunque sia, NOR e NAND sono attualmente prodotti su un piano di parità e praticamente non competono tra loro, perché, per le loro qualità, vengono utilizzati in diverse aree di archiviazione dei dati. Se ne parlerà ulteriormente...

Dove serve memoria...

La portata di qualsiasi tipo di memoria flash dipende principalmente dalle sue prestazioni di velocità e dall'affidabilità dell'archiviazione delle informazioni. Lo spazio di indirizzi di memoria NOR consente di lavorare con singoli byte o parole (2 byte). Nella NAND, le celle sono raggruppate in piccoli blocchi (simili a un cluster di dischi rigidi). Da ciò ne consegue che con la lettura e la scrittura sequenziale, la NAND avrà il vantaggio in termini di velocità. Tuttavia, d'altra parte, la NAND perde significativamente nelle operazioni di accesso casuale e non consente di lavorare direttamente con byte di informazioni. Ad esempio, per modificare un byte è necessario:

1. leggere nel buffer il blocco di informazioni in cui si trova
2. modificare il byte desiderato nel buffer
3. riscrivi il blocco con il byte modificato

Se aggiungiamo il recupero dei blocchi e i ritardi di accesso al tempo di esecuzione delle operazioni elencate, otterremo indicatori che non sono affatto competitivi con NOR (noto che è per il caso della registrazione byte per byte). La scrittura/lettura sequenziale è un'altra questione: qui la NAND, al contrario, mostra caratteristiche di velocità significativamente più elevate. Pertanto, e anche per le possibilità di aumentare la quantità di memoria senza aumentare le dimensioni del microcircuito, la flash NAND ha trovato applicazione come archivio di grandi quantità di informazioni e per il suo trasferimento. I dispositivi più comuni basati su questo tipo di memoria oggi sono le unità flash e le schede di memoria. Per quanto riguarda la flash NOR, i chip con tale organizzazione vengono utilizzati come custodi del codice del programma (BIOS, RAM di computer palmari, telefoni cellulari, ecc.), A volte vengono implementati come soluzioni integrate (RAM, ROM e processore su una mini-scheda , e anche in un chip). Un buon esempio di questo utilizzo è il progetto Gumstix: un computer a scheda singola delle dimensioni di una gomma da masticare. Sono i chip NOR a fornire il livello di affidabilità di archiviazione delle informazioni richiesto per tali casi e opzioni più flessibili per lavorare con esso. Il volume di un flash NOR viene solitamente misurato in unità di megabyte e raramente supera le decine.

E ci sarà un lampo...

Naturalmente, il flash è una tecnologia promettente. Tuttavia, nonostante gli elevati tassi di crescita, i dispositivi di archiviazione basati su di esso sono ancora abbastanza costosi da competere con i dischi rigidi di desktop o laptop. Fondamentalmente, ora la sfera di predominio della memoria flash è limitata ai dispositivi mobili. Come capisci, questo segmento della tecnologia dell'informazione non è così piccolo. Inoltre, secondo i produttori, l'espansione flash non si fermerà qui. Quindi, quali sono le principali tendenze di sviluppo in questo settore.

Innanzitutto, come accennato in precedenza, viene prestata molta attenzione alle soluzioni integrate. Inoltre, progetti come Gumstix sono solo fasi intermedie sulla strada per l'implementazione di tutte le funzioni in un unico chip.

Finora, i cosiddetti sistemi on-chip (single-chip) sono combinazioni in un chip di memoria flash con un controller, un processore, una SDRAM o con un software speciale. Così, ad esempio, Intel StrataFlash in combinazione con il software Persistent Storage Manager (PSM) consente di utilizzare la quantità di memoria sia per la memorizzazione dei dati che per l'esecuzione del codice del programma. PSM è essenzialmente un file system supportato da Windows CE 2.1 e versioni successive. Tutto questo ha lo scopo di ridurre il numero di componenti e di ridurre le dimensioni dei dispositivi mobili aumentandone funzionalità e prestazioni. Non meno interessante e rilevante è lo sviluppo di Renesas, una memoria flash superAND con funzioni di controllo integrate. Fino a questo punto erano implementati separatamente nel controller, ma ora sono integrati direttamente nel chip. Queste sono le funzioni di controllo dei settori danneggiati, correzione degli errori (ECC - controllo e correzione degli errori), uniformità dell'usura delle celle (livellamento dell'usura). Dal momento che sono presenti in una forma o nell'altra nella maggior parte degli altri firmware di marca per controller esterni, diamo una rapida occhiata a loro. Cominciamo con i settori danneggiati. Sì, si trovano anche nella memoria flash: i chip con una media fino al 2% di celle non funzionanti stanno già lasciando la catena di montaggio: questa è una norma tecnologica comune. Ma nel tempo, il loro numero può aumentare (l'ambiente non dovrebbe essere particolarmente incolpato per questo: l'influenza elettromagnetica, fisica (scuotimento, ecc.) Non è terribile per un chip flash). Pertanto, proprio come i dischi rigidi, la memoria flash ha una capacità di riserva. Se viene visualizzato un settore danneggiato, la funzione di controllo sostituisce il suo indirizzo nella tabella di allocazione dei file con l'indirizzo del settore dell'area di riserva.

In realtà, l'algoritmo ECC è impegnato nell'identificazione dei cattivi: confronta le informazioni registrate con quelle effettivamente registrate. Inoltre, a causa della risorsa limitata delle celle (dell'ordine di diversi milioni di cicli di lettura/scrittura per ciascuna), è importante disporre di una funzione che tenga conto dell'uniformità dell'usura. Darò un caso così raro ma ricorrente: un portachiavi con 32 MB, di cui 30 MB sono occupati, e qualcosa viene costantemente scritto ed eliminato nello spazio libero. Si scopre che alcune celle sono inattive, mentre altre stanno esaurendo intensamente le loro risorse. Per evitare che ciò accada, nei dispositivi con marchio, lo spazio libero è suddiviso condizionatamente in sezioni, per ognuna delle quali viene eseguito il controllo e la contabilizzazione del numero di operazioni di scrittura.

Configurazioni all-in-one ancora più complesse sono ora ampiamente rappresentate da aziende come Intel, Samsung, Hitachi, ecc. I loro prodotti sono dispositivi multifunzionali implementati in un singolo microcircuito (standard, ha un processore, memoria e SDRAM). Sono focalizzati sull'uso nei dispositivi mobili, dove le alte prestazioni sono importanti con dimensioni minime e basso consumo energetico. Questi includono: PDA, smartphone, telefoni per reti 3G. Darò un esempio di tali sviluppi: un chip Samsung, che combina un processore ARM (203 MHz), 256 MB di memoria NAND e 256 SDRAM. È compatibile con i comuni sistemi operativi: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux e dispone del supporto USB. Pertanto, sulla base, è possibile creare dispositivi mobili multifunzionali a basso consumo energetico, in grado di funzionare con video, audio, voce e altre applicazioni ad alta intensità di risorse.

Un altro modo per migliorare il flash è ridurre il consumo energetico e le dimensioni aumentando la quantità e la velocità della memoria. In misura maggiore, questo vale per i chip con architettura NOR, poiché con lo sviluppo di computer mobili che supportano le reti wireless, la flash NOR, grazie alle sue dimensioni ridotte e al basso consumo energetico, diventerà una soluzione universale per la memorizzazione e l'esecuzione del codice del programma. Presto, i chip NOR a 512 Mbps della stessa Renesas saranno messi in produzione in serie. La loro tensione di alimentazione sarà di 3,3 V (ricordo che possono memorizzare informazioni senza alimentazione elettrica) e la velocità nelle operazioni di scrittura è di 4 MB / s. Allo stesso tempo, Intel sta già introducendo il suo StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30), un versatile sistema di memoria flash per la tecnologia wireless. La sua capacità di memoria può raggiungere 1 Gbit e la tensione operativa è di 1,8 V. La tecnologia di produzione dei chip è di 0,13 nm, si prevede di passare alla tecnologia di processo a 0,09 nm. Tra le innovazioni di questa azienda, vale anche la pena notare l'organizzazione di una modalità operativa batch con memoria NOR. Consente di leggere le informazioni non di un byte, ma di blocchi di 16 byte: utilizzando un bus dati a 66 MHz, la velocità di scambio delle informazioni con il processore raggiunge i 92 Mbps!

Bene, come puoi vedere, la tecnologia si sta sviluppando rapidamente. È possibile che prima della pubblicazione dell'articolo appaia qualcosa di nuovo. Quindi, semmai, non addebitare :) Spero che tu sia stato interessato al materiale.