Che tipo di memoria è un'unità flash. Accesso ai dati di basso livello

Le moderne tecnologie si stanno sviluppando abbastanza rapidamente e quello che ieri sembrava essere l'apice della perfezione, oggi non ci soddisfa affatto. Ciò è particolarmente vero per i moderni tipi di memoria del computer. La memoria è costantemente carente o la velocità del supporto è molto bassa, per gli standard moderni.

La memoria flash è apparsa relativamente di recente, ma avendo molti vantaggi, spiazza seriamente altri tipi di memoria.

La memoria flash è un tipo di memoria a stato solido, non volatile e riscrivibile. A differenza di un disco rigido, un'unità flash ha un'elevata velocità di lettura, che può arrivare fino a 100 Mb/s, una dimensione molto ridotta. Può essere facilmente trasportato in quanto si collega tramite una porta USB.

Può essere utilizzata come RAM, ma a differenza della RAM, la memoria flash memorizza i dati quando l'alimentazione è spenta, in modo autonomo.

Oggi sul mercato sono disponibili unità flash con un volume da 256 megabyte a 16 gigabyte. Ma ci sono vettori con un grande volume.

Ulteriori funzionalità di memoria flash includono protezione dalla copia, uno scanner di impronte digitali, un modulo di crittografia e molto altro. Inoltre, se la scheda madre supporta l'avvio tramite una porta USB, può essere utilizzata come dispositivo di avvio.

Le nuove tecnologie flash includono UЗ. Questo supporto viene riconosciuto dal computer come due dischi, in cui i dati vengono archiviati su uno e il computer si avvia dal secondo. I vantaggi di questa tecnologia sono evidenti, puoi lavorare su qualsiasi computer.

Le dimensioni piuttosto ridotte consentono un utilizzo molto ampio di questo tipo di memoria. Ciò include telefoni cellulari, fotocamere, videocamere, registratori vocali e altre apparecchiature.

Nella descrizione delle caratteristiche tecniche di qualsiasi dispositivo mobile è indicato il tipo di memoria flash, e non a caso, poiché non tutte le tipologie sono compatibili. Sulla base di ciò, è necessario scegliere unità flash abbastanza comuni sul mercato per non avere problemi con nessun dispositivo.
Per alcuni tipi di schede flash, sono disponibili adattatori che ne espandono le capacità.

Tipi esistenti di memoria flash

Le moderne flash card possono essere suddivise in sei tipi principali.

Il primo e più comune tipo è Compact Flash (CF), ci sono due tipi CF tipo I e CF tipo II. Ha una buona velocità, capacità e prezzo.
Gli svantaggi includono le dimensioni di 42 * 36 * 4 mm. È abbastanza versatile e viene utilizzato in molti dispositivi.

Microazionamento IBM-economico, ma meno affidabile e consuma più energia del solito, motivo per cui è limitato.

mezzi intelligenti- protezione dall'abrasione sottile ed economica, ma non elevata.

Scheda multimediale (MMC)- dimensioni ridotte (24x32x1,4 mm), basso consumo energetico, utilizzato in dispositivi miniaturizzati. Lo svantaggio è la bassa velocità.

SecureDigital (SD) con dimensioni paragonabili alla Multimedia Card, ha un volume e una velocità maggiori. Ma più costoso.

scheda di memoria- ha una buona protezione delle informazioni, velocità, ma non una capacità molto grande.

Oggi, CompactFlash e SD / MMC sono considerati i più comuni, ma
oltre alle schede elencate, ci sono altri tipi di schede flash

Vale la pena scegliere una flash card in base alle proprie esigenze, dato che maggiore è il volume e la velocità, più costosa sarà la flash card.

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 più 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 a proposito). Invece di inutili controversie, descriverò semplicemente tutti i dispositivi chiamati con questa parola e tutte le parole che vengono chiamate, quindi puoi sicuramente 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 dimensione massima della scheda di memoria con cui può funzionare il tuo dispositivo (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!

Al centro di qualsiasi memoria flash c'è un cristallo di silicio, sul quale sono formati transistor ad effetto di campo non proprio ordinari. Un tale transistor ha due porte isolate: controllo (controllo) e flottante (flottante). Quest'ultimo è in grado di contenere elettroni, cioè carica. In una cella, come qualsiasi transistor ad effetto di campo, c'è un drain e una source (Fig. 4.1). Nel processo di scrittura, viene applicata una tensione positiva al gate di controllo e parte degli elettroni che si spostano dal drain alla sorgente viene deviata verso il gate flottante. Alcuni degli elettroni superano lo strato isolante e penetrano (diffondono) nel gate flottante. Possono rimanere lì per molti anni.

La concentrazione di elettroni nell'area del gate flottante determina uno dei due stati stabili del transistor: la cella di memoria. Nel primo stato iniziale, il numero di elettroni sulla porta flottante è piccolo e la tensione di soglia per l'apertura del transistor è relativamente bassa (logica). Quando un numero sufficiente di elettroni viene caricato sul gate flottante, il transistor è nel suo secondo stato stazionario. La sua tensione di apertura aumenta bruscamente, che corrisponde a uno zero logico. Durante la lettura, viene misurato

Riso. 4.1. Cella di memoria flash

tensione di soglia che deve essere applicata al drain per accendere il transistor. Per rimuovere le informazioni, viene applicata brevemente una tensione negativa al gate di controllo e gli elettroni dal gate flottante si diffondono verso la sorgente. Il transistor passa di nuovo allo stato di un'unità logica e vi rimane fino a quando non viene eseguita la scrittura successiva. È interessante notare che nella memoria flash un transistor memorizza un bit di informazioni: è una cella. L'intero processo di "memorizzazione" si basa sulla diffusione di elettroni in un semiconduttore. Questo porta a due conclusioni non molto ottimistiche.

Il tempo di conservazione della carica è molto lungo e si misura in anni, ma è comunque limitato. Le leggi della termodinamica e della diffusione affermano che la concentrazione di elettroni in aree diverse alla fine si equalizzerà.

Per lo stesso motivo, il numero di cicli di scrittura-riscrittura è limitato: da centomila a diversi milioni. Nel tempo, si verifica inevitabilmente il degrado del materiale stesso e le transizioni p-n. Ad esempio, le schede Kingston Compact Flash sono classificate per 300.000 cicli di scrittura. Transcend Compact Flash - attivo

1.000.000, mentre l'unità flash USB Transcend da 32 Gb è solo 100.000.

Esistono due architetture di memoria flash. Differiscono nel modo in cui accedono alle celle e, di conseguenza, nell'organizzazione dei conduttori interni.

La memoria NOR (OR-NOT) consente di accedere alle celle una alla volta. Ogni cella ha un conduttore separato. Lo spazio di indirizzi di memoria NOR consente di lavorare con singoli byte o parole (ogni parola contiene

2 byte). Questa architettura impone serie restrizioni sulla quantità massima di memoria per unità di area del chip. La memoria NOR è attualmente utilizzata solo nei chip BIOS e in altre ROM a bassa capacità, come i telefoni cellulari.

Nella memoria NAND (NAND), ogni cella si trova all'intersezione di una "linea di bit" e una "linea di parole". Le celle sono raggruppate in piccoli blocchi, simili a un cluster di dischi rigidi. Sia la lettura che la scrittura vengono eseguite solo in blocchi o righe interi. Tutti i moderni supporti rimovibili sono basati su memoria NAND.

I maggiori produttori di chip NAND sono Intel, Micron Technology, Sony e Samsung. La gamma di chip prodotti è piuttosto ampia e viene aggiornata più volte all'anno.

Controllori

Il controller di memoria viene utilizzato per controllare la lettura e la scrittura. Attualmente, il controller è sempre implementato come elemento separato (è un microchip di uno dei fattori di forma standard o un chip non imballato incorporato in una scheda di memoria), sebbene siano in corso lavori per integrare il controller direttamente in un chip di memoria flash .

I controller sono progettati e realizzati per chip di memoria flash completamente specifici. Il metodo di indirizzamento delle celle è strutturalmente integrato nel controller. Quando si scrive su un chip di memoria flash, i dati sono organizzati in un certo modo, che varia da modello a modello. I produttori mantengono segrete queste sottigliezze e, a quanto pare, non hanno intenzione di rivelarle. Ovviamente, viene creato molto più firmware del controller rispetto ai modelli di controller stessi. Il firmware del controller (firmware) e la tabella di traduzione degli indirizzi (traduttore) vengono scritti nell'area di servizio della memoria flash. È quest'area che il controller inizia a leggere immediatamente dopo che viene applicata l'alimentazione. Oltre all'indirizzamento effettivo delle celle, il controller svolge una serie di altre funzioni: le funzioni di controllo dei settori danneggiati, la correzione degli errori (ECC - error check and correct) e persino l'usura delle celle (livellamento dell'usura).

La norma tecnologica nella produzione di chip di memoria è la presenza in media fino al 2% di celle non funzionanti. Nel tempo, il loro numero può aumentare, quindi, come nei dischi rigidi, nella memoria flash viene fornito un volume di riserva. Se compare un settore danneggiato, il controller, durante la formattazione o la scrittura, sostituisce il proprio indirizzo nella tabella di allocazione del file con l'indirizzo del settore dell'area di riserva. La correzione viene eseguita dal controller, ma viene implementata a livello del file system di un determinato supporto.

A causa della risorsa limitata delle celle (dell'ordine di diversi milioni di cicli di lettura/scrittura per ciascuna), il controller ha una funzione per tenere conto dell'uniformità dell'usura. Affinché le informazioni vengano registrate in modo uniforme, lo spazio libero è suddiviso condizionatamente in sezioni e per ciascuna di esse viene preso in considerazione il numero di operazioni di scrittura. Le statistiche del ciclo sono registrate in un'area di memoria nascosta di servizio e il controller accede periodicamente a queste informazioni per queste informazioni. Non influisce sull'indirizzamento.

Struttura della chiavetta USB

Nonostante la varietà di custodie, tutte le unità flash USB sono progettate allo stesso modo. Se le metà della custodia sono agganciate insieme, di solito si staccano facilmente. Le custodie impermeabili o alla moda devono essere aperte con metodi distruttivi, come il taglio.

Sulla scheda all'interno dell'unità flash USB (Fig. 4.2) ci sono necessariamente due microcircuiti: un chip di memoria e un controller. Entrambi sono marcati in fabbrica. A volte la scheda contiene due chip di memoria flash che funzionano in coppia. Le tubazioni dei microcircuiti sono costituite da diversi resistori e diodi, uno stabilizzatore di potenza e un risonatore al quarzo. Di recente, lo stabilizzatore è sempre più integrato direttamente nel controller e il numero di accessori è ridotto al minimo. Inoltre, la scheda può contenere un indicatore LED e un interruttore miniaturizzato per la protezione da scrittura.

Riso. 4.2. Dispositivo flash disk

Il connettore USB è saldato direttamente alla scheda. I punti di saldatura dei contatti in molti modelli sono piuttosto vulnerabili, poiché sopportano il carico meccanico durante il collegamento e lo scollegamento del dispositivo.

Tipi e design delle schede di memoria

Molte aziende hanno offerto agli utenti diversi design di schede di memoria di volta in volta. Salvo rare eccezioni, sono tutte incompatibili tra loro per numero e disposizione dei contatti e caratteristiche elettriche Le schede flash sono di due tipi: con interfaccia parallela (parallela) e seriale (seriale).

In tavola. La tabella 4.1 elenca i 12 principali tipi di schede di memoria attualmente presenti. All'interno di ogni tipo ci sono varietà aggiuntive, tenendo conto delle quali possiamo parlare dell'esistenza di quasi 40 tipi di carte.

Tabella 4.1. Tipi di schede di memoria

Tipo di scheda di memoria	Dimensioni d'ingombro, mm)	Massimo costruttivo	Interfaccia
Compact Flash (CF)			Parallelo 50 pin
			Seriale 9 pin
Scheda multimediale (MMS)			Seriale 7 pin
			Seriale 7 pin
Alta velocità mm			Seriale 13 pin
			Seriale 10 pin
Memory Stick PRO			Seriale 10 pin
Memory Stick Duo			Seriale 10 pin
SmartMedia (SSFDC)			Parallelo 22 pin
			Parallelo 22 pin
			Seriale 8 pin

Le schede MMC possono funzionare in due modalità: MMC (MultiMedia Card) e SPI (Serial Peripheral Interface). La modalità SPI fa parte del protocollo MMC e viene utilizzata per comunicare con il canale SPI nei microcontrollori Motorola e di altri produttori.

È possibile inserire una MMC (MultiMedia Card) nello slot per schede SD (Secure Digital), ma non viceversa. Il controller della scheda SD contiene la crittografia dei dati hardware e la memoria stessa è dotata di un'area speciale in cui è archiviata la chiave di crittografia. Ciò è stato fatto al fine di prevenire la copia illegale di registrazioni musicali, per la cui conservazione e vendita è stato concepito un tale supporto. La scheda ha un interruttore di protezione da scrittura.

Le schede CompactFlash (CF) possono essere facilmente inserite nello slot PCMCIA di tipo II. Sebbene PCMCIA abbia 68 pin e CF solo 50, le schede CompactFlash sono progettate per essere completamente compatibili e avere tutte le funzionalità del formato PCMCIA-AT A.

Tutti i supporti Memory Stick (standard Sony) sono relativamente compatibili. Lo standard prevede teoricamente una capacità della scheda di memoria fino a 2 TB, anche se in realtà la capacità raggiunge unità di gigabyte.

Le schede SmartMedia sono praticamente obsolete, si trovano solo in vecchie fotocamere digitali. È interessante notare che questo era l'unico standard in cui il controller non si trovava all'interno della scheda, ma nel lettore.

Il design delle schede di memoria non è separabile: questo è un dispositivo non adatto per la riparazione. I microcircuiti non imballati, insieme alle conclusioni, vengono versati nel composto e tutti insieme vengono pressati in un guscio di plastica. L'unico modo per arrivare al cristallo è aprire il dispositivo, ma il danneggiamento dei conduttori è quasi inevitabile.

Lettori

Per leggere una chiavetta USB è sufficiente una normale porta USB: il computer vede tali dispositivi come un normale disco rimovibile grazie al loro controller. I controller di tutte le schede di memoria sono indirizzati al computer tramite interfacce seriali o parallele - contatti sulla scheda. Per ciascuna di queste interfacce è necessario un adattatore corrispondente: un controller aggiuntivo che corrisponda a questa interfaccia con una porta USB standard.

Un lettore di schede è un dispositivo costituito da uno o più controller simili, un convertitore di alimentazione e connettori per varie schede di memoria (Fig. 4.3). L'alimentazione viene fornita da una fonte di +5 V tramite un cavo USB.

Riso. 4.3. lettore di schede

Molto spesso ci sono "combinazioni" progettate per diversi tipi di carte: da 6 a 40. Ci sono molti meno slot in un lettore di carte, poiché ogni slot viene utilizzato per diversi tipi di carte simili per dimensioni e posizione dei contatti. In base alle loro caratteristiche, i diversi modelli sono quasi equivalenti, ma differiscono principalmente per il numero di tipi di carte supportati e per il design.

Organizzazione logica

Prima di passare ai file system delle unità flash, è necessario ricordare l'architettura NAND. In questa memoria utilizzata di frequente, la lettura, la scrittura e l'eliminazione delle informazioni avvengono solo in blocchi.

Sui dischi rigidi e floppy, la dimensione del blocco è 512 byte, senza contare 59 byte di servizio, che sono visibili solo al controller del disco rigido. Tutti i file system sono stati creati tenendo conto di questi valori. Il problema è che nella memoria flash, la dimensione del blocco di cancellazione, con rare eccezioni, non corrisponde alla dimensione di un settore del disco standard di 512 byte e di solito è 4,8 o addirittura 64 KB. D'altra parte, per compatibilità, il blocco di lettura/scrittura deve corrispondere alla dimensione del settore del disco.

Per fare ciò, il blocco di cancellazione è suddiviso in più blocchi di lettura/scrittura con una dimensione di 512 byte. In pratica il blocco è leggermente più grande: oltre a 512 byte per i dati, ha anche una “coda” (Tail) lunga 16 byte per le informazioni di servizio sul blocco stesso. Fisicamente, la posizione e il numero di blocchi di lettura/scrittura non sono limitati da nulla. L'unica restrizione è che un blocco di lettura/scrittura non deve superare un limite di blocco di cancellazione, poiché non può appartenere a due blocchi di cancellazione diversi.

I blocchi di lettura/scrittura sono divisi in tre tipi: validi, non validi e difettosi. Sono validi i blocchi che contengono dati registrati e appartengono a un file. I blocchi utilizzati con informazioni obsolete sono considerati non validi e devono essere cancellati. La categoria dei blocchi difettosi è costituita da blocchi che non possono essere scritti e cancellati.

Un'altra caratteristica della memoria flash è che le informazioni possono essere scritte solo in uno spazio precedentemente ripulito dalle informazioni precedenti. Quando è necessario scrivere le informazioni, il firmware del controller deve decidere quali blocchi non validi cancellare per primi. Nella maggior parte dei microprogrammi, il problema dell'eliminazione dei blocchi non validi viene risolto nel modo più semplice: non appena una certa parte della capacità del disco flash viene riempita di informazioni, il meccanismo di pulizia dei blocchi non validi viene avviato automaticamente.

Per aumentare la durata della memoria, viene utilizzata la tecnologia di controllo del livello di usura, che estende il ciclo di vita del chip di memoria distribuendo uniformemente i cicli di scrittura/cancellazione dei blocchi di memoria. Un effetto collaterale - il guasto di un blocco di memoria - non influisce sul funzionamento di altri blocchi di memoria dello stesso cristallo. I blocchi fissi appartengono a file che non sono stati modificati o spostati per molto tempo o per niente. La presenza di blocchi dati fissi porta al fatto che la parte restante delle celle è soggetta ad una maggiore usura e consuma le sue risorse più velocemente. Il firmware tiene conto di tali blocchi e, se necessario, ne sposta il contenuto in altre celle.

I file system dei dischi flash e delle schede di memoria, a prima vista, sono ben noti agli utenti di dischi rigidi e floppy. Questo è FAT16, meno spesso FAT32: è così che il sistema operativo Windows suggerisce di formattare un disco. Utilizzando gli strumenti standard di Windows XP e Windows 7, il disco può anche essere formattato in NTFS! Per fare ciò, devi prima andare in Gestione dispositivi e nella finestra delle proprietà dell'unità flash collegata nella scheda Politica, selezionare il valore Ottimizzazione per esecuzione rapida. Programmi speciali dei produttori, come HP USB Disk Storage Format Tool, consentono di formattare le unità flash in NTFS senza tale sforzo.

Tuttavia, la somiglianza esterna dei file system delle unità a stato solido e dei dischi rigidi convenzionali è ingannevole. Il file system Flash File System (FFS) emula solo un'unità disco convenzionale ed è costituito da unità di controllo e un'unità di inizializzazione. In effetti, solo il controller di un flash disk o di una scheda di memoria conosce la vera posizione e l'indirizzamento dei blocchi di memoria.

Questo è molto importante per vari metodi di ripristino del contenuto di un chip di memoria flash. Quando si legge un chip di memoria attraverso il suo controller "nativo", il file immagine contiene una sequenza di blocchi nell'ordine dei loro numeri o offset. All'inizio ci sono l'intestazione e la tabella del file system. Se la lettura viene eseguita sul programmatore, i blocchi iniziali del dump contengono informazioni di servizio e i blocchi di dati vengono mescolati in modo quasi casuale. Allo stesso tempo, è improbabile che le informazioni di servizio siano utili, poiché dipendono interamente dal modello del controller e dal suo firmware: la corretta sequenza di blocchi deve essere compilata con grande difficoltà.

Alcune fotocamere funzionano solo con il file system RAW Il metodo di registrazione delle foto su un supporto con tale file system, nonché le funzionalità di formattazione della scheda stessa, dipendono dal modello del dispositivo e persino dal firmware di un particolare modello. Questo formato non è standardizzato e ha molte varianti. Di solito, solo i programmi di servizio del produttore della fotocamera possono ripristinare i dati da tali schede ed è consigliabile utilizzare la fotocamera stessa come lettore di schede.

Riso. 4.4. Formatta la finestra dell'unità flash in Windows Vista SPl

Un'innovazione è il file system exFAT (Extended FAT). Il supporto per questo file system, progettato specificamente per le unità flash, è apparso per la prima volta in Windows Embedded CE 6.0. Windows Vista Service Pack 1 e Windows 7 funzionano con exFAT (Figura 4.4).

Lo scopo del nuovo file system è la sostituzione graduale di FAT e FAT32 sulle unità flash. Contiene alcune funzionalità che in precedenza erano esclusive del file system NTFS:

Il limite di dimensione del file di 4 GB è stato superato: il limite teorico è di 2^ byte (16 exabyte);

Migliorata la distribuzione dello spazio libero introducendo una bitmap dello spazio libero, che riduce la frammentazione del disco;

Il limite al numero di file in una directory è stato rimosso;

Aggiunto supporto per un elenco di diritti di accesso.

Quanto presto questo file system diventerà la norma per le unità flash, il tempo lo dirà. Apparentemente, ciò non accadrà prima che la stragrande maggioranza degli utenti passi al sistema operativo Windows 7.

Le prestazioni e la durata di un SSD dipendono principalmente dalla memoria flash NAND e dal controller con firmware. Sono i componenti principali del prezzo dell'unità ed è logico prestare attenzione a questi componenti al momento dell'acquisto. Oggi parleremo di NAND.

Se lo desideri, puoi trovare le sottigliezze del processo tecnologico per la produzione di memoria flash su siti specializzati in recensioni SSD. Il mio articolo è rivolto a un pubblico più ampio e ha due obiettivi:

1. Alzate il velo sulle vaghe specifiche pubblicate sui siti web dei produttori e negozi di SSD.
2. Rimuovi le domande che potresti avere quando studi le caratteristiche tecniche della memoria di diverse unità e leggi le recensioni scritte per i fanatici del "ferro".

In primo luogo, illustrerò il problema con le immagini.

Cosa è indicato nelle caratteristiche dell'SSD

Le specifiche NAND pubblicate sui siti ufficiali dei produttori e nelle catene di negozi non sempre contengono informazioni dettagliate. Inoltre, la terminologia varia molto e ho compilato i dati per te su cinque diverse unità.

Questa foto ti dice qualcosa?

Ok, diciamo Yandex.Market non è la fonte di informazioni più affidabile. Passiamo ai siti Web dei produttori: è diventato più facile?

Forse questo lo renderà più chiaro?

E se così fosse?

O è ancora meglio?

Nel frattempo, tutte queste unità hanno la stessa memoria installata! È difficile da credere, soprattutto guardando le ultime due foto, vero? Dopo aver letto la voce fino alla fine, non solo ne sarai convinto, ma leggerai anche caratteristiche come un libro aperto.

Produttori di memorie NAND

Ci sono molti meno produttori di memorie flash rispetto alle aziende che vendono SSD con i propri marchi. La maggior parte delle unità ora dispone di memoria da:

• Intel/Micron
• Hynix
• Samsung
• Toshiba/SanDisk

Intel e Micron condividono lo stesso posto nell'elenco per un motivo. Producono NAND sulle stesse tecnologie come parte della joint venture IMFT.

Nello stabilimento leader nello stato americano dello Utah, la stessa memoria viene prodotta con i marchi di queste due società in proporzioni quasi uguali. Dalla fabbrica di Singapore, che ora è controllata da Micron, la memoria può anche staccarsi con il marchio della sua controllata SpecTek.

Tutti i produttori di SSD acquistano NAND dalle società sopra elencate, quindi unità diverse possono avere praticamente la stessa memoria, anche se la sua marca è diversa.

Sembrerebbe che in questa situazione con la memoria, tutto dovrebbe essere semplice. Esistono però diversi tipi di NAND, che a loro volta sono suddivise in base a diversi parametri, introducendo confusione.

Tipi di memoria NAND: SLC, MLC e TLC

Si tratta di tre diversi tipi di NAND, la principale differenza tecnologica tra i quali è il numero di bit memorizzati in una cella di memoria.

SLC è la più antica delle tre tecnologie e difficilmente troverai un SSD moderno con questa NAND. La maggior parte delle unità ora ha MLC a bordo e TLC è la nuova parola nel mercato delle memorie SSD.

In generale, le TLC sono state a lungo utilizzate nelle unità flash USB, dove la durata della memoria non ha importanza pratica. I nuovi processi tecnologici riducono il costo di un gigabyte di NAND TLC per SSD, fornendo prestazioni e durata accettabili, che logicamente interessano tutti i produttori.

È interessante notare che, mentre il pubblico in generale è preoccupato per il numero limitato di cicli di scrittura SSD, con lo sviluppo delle tecnologie NAND, questo parametro sta solo diminuendo!

Come determinare il tipo specifico di memoria in un SSD

Se hai appena acquistato un'unità a stato solido o stai pianificando di acquistarla, dopo aver letto questo post, potresti avere una domanda posta nel sottotitolo.

Nessun programma mostra il tipo di memoria. Queste informazioni possono essere trovate nelle recensioni di unità, ma esiste un modo più breve, soprattutto quando è necessario confrontare diversi candidati all'acquisto.

Su siti specializzati puoi trovare database SSD, ed ecco un esempio.

Ho trovato le specifiche di memoria delle mie unità lì senza problemi, ad eccezione del SanDisk P4 (mSATA) installato nel tablet.

Quale SSD ha la memoria migliore

Esaminiamo innanzitutto i punti principali dell'articolo:

• I produttori di NAND si possono contare sulle dita di una mano
• le moderne unità a stato solido utilizzano due tipi di NAND: MLC e TLC, che stanno appena guadagnando slancio
• MLC NAND differisce nelle interfacce: ONFi (Intel, Micron) e Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
• ONFi MLC NAND si divide in asincrona (più economica e più lenta) e sincrona (più costosa e più veloce)
• I produttori di SSD utilizzano memorie di diverse interfacce e tipi, creando una gamma diversificata per qualsiasi budget
• le specifiche ufficiali raramente contengono informazioni specifiche, ma i database SSD consentono di determinare con precisione il tipo di NAND

Naturalmente, in uno zoo del genere non può esserci una risposta univoca alla domanda posta nel sottotitolo. Indipendentemente dalla marca del drive, la NAND è conforme alle specifiche dichiarate, altrimenti non ha senso per gli OEM acquistarla (danno la loro garanzia sugli SSD).

Comunque... immagina che l'estate ti abbia soddisfatto con una raccolta di fragole senza precedenti in campagna!

È tutto succoso e dolce, ma non puoi mangiare così tanto, quindi decidi di vendere alcune delle bacche che hai raccolto.

Conserverai per te le fragole migliori o le metterai in vendita? :)

Si può presumere che i produttori di NAND installino la migliore memoria nelle loro unità. Dato il numero limitato di società NAND, l'elenco dei produttori di SSD è ancora più breve:

• Crucial (una divisione di Micron)
• Intel
• Samsung

Ancora una volta, questa è solo un'ipotesi, non supportata da fatti affidabili. Ma avresti agito diversamente al posto di queste società?

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 più breve 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) R: Le schede di memoria DV-RS-MMC con doppia alimentazione (1,8 V e 3,3 V) presentano un consumo energetico inferiore, consentendo al telefono 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