I principali vantaggi e svantaggi della memoria flash. Come funziona la memoria flash

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Buono contro cattivo

Tuttavia, è tempo di passare dalla ricerca filologica e storica ad alcuni dettagli tecnici dispositivi flash. Come ogni cosa nel nostro mondo imperfetto, la memoria flash presenta sia vantaggi che svantaggi. In breve, tutti i pro e i contro dei dispositivi flash possono essere ridotti ai due elenchi seguenti.

Vantaggi della memoria flash:

• Non è necessaria energia aggiuntiva per archiviare i dati, ovvero la memoria flash è un dispositivo non volatile.
• Ma per registrare i dati è necessaria energia; ciò non può essere fatto senza costi; dopotutto, come sappiamo, è impossibile creare una macchina a moto perpetuo. Ma rispetto ai CD o ai floppy disk, il consumo energetico quando si lavora con un dispositivo flash è minimo. Pertanto, la memoria flash è molto economica in termini di consumo energetico. A conferma, la scrittura dei dati su un chip flash richiede 10-20 volte meno energia rispetto ad azioni simili con un CD o un floppy disk.
• Il chip Flash consente di riscrivere i dati ripetutamente (ma ahimè, non all'infinito...). Cioè, la memoria flash è un dispositivo di archiviazione dati riscrivibile.
• Un'unità basata su un chip flash non contiene alcun componente o dispositivo meccanico in movimento, poiché esso memoria a stato solido. E se è così, i dispositivi flash sono resistenti alle sollecitazioni meccaniche: non ci sono meccanismi, non c'è nulla da rompere. Ad esempio, un'unità flash può resistere a impatti 10-20 volte più forti di quelli che semplicemente "ucciderebbero" il disco rigido di un computer. E non solo resistere, ma anche lavorare in condizioni di scuotimento e “percosse” piuttosto gravi.
• La compattezza è un altro vantaggio delle unità di memoria flash, che predetermina l'uso dei dispositivi flash in una varietà di dispositivi di piccole dimensioni
• gadget e dispositivi “portatili”.
• Infine, le informazioni registrate sulla memoria flash possono essere conservate per un tempo molto lungo (circa 10 e secondo alcune fonti fino a 100 anni). Cioè, un chip flash è un dispositivo per l'archiviazione dei dati a lungo termine.

Ora l'altra faccia della medaglia, ovvero gli svantaggi della memoria flash:

• Innanzitutto, il principale svantaggio del consumatore è che la memoria flash è più costosa dei floppy disk, dei CD e dei dischi rigidi dei computer.
• La memoria flash è significativamente più lenta della RAM basata su chip SRAM e DRAM. E anche rispetto a disco rigido l'unità flash è un outsider. Ad esempio, la velocità media di lettura dei dati da un'unità flash è di 5 Mb/s e la velocità di scrittura è di 3 Mb/s.
  Allo stesso tempo, il disco rigido può scambiare dati ad una velocità di circa 30 Mb/s.
• Infine, un altro grave inconveniente, già menzionato sopra, è che la memoria flash ha un limite al numero di cicli di riscrittura. Il limite varia da 10.000 a 1.000.000 di cicli per diversi tipi di chip. E sebbene un milione di operazioni di scrittura/cancellazione sia parecchio, la presenza di un limite fisico all'utilizzo di un chip di memoria può essere considerata un grave svantaggio dei dispositivi flash.

Vadim Bolotnov, direttore del CROC Solutions Center basato sulla tecnologia EMC.

Oggi, la questione dell’accelerazione dei servizi IT con volumi di dati sempre crescenti sta diventando sempre più urgente. Per molte applicazioni, la soluzione è spostare lo storage su flash. La sfida principale è determinare per quali applicazioni del data center i bassi tempi di risposta sono veramente critici. Dopo averle spostate sulle unità flash, anche le applicazioni rimaste sui dischi “tradizionali” riceveranno un aumento delle prestazioni.

Disco rigido e memoria flash

Un server moderno è un dispositivo elettronico praticamente privo di parti meccaniche in movimento. Le uniche eccezioni sono il disco rigido (HDD) e le ventole di raffreddamento. Il limite tecnologico per il trasferimento di informazioni tra dispositivi elettronici è la velocità della luce, ma per un disco rigido il limite di velocità è limitato dalla velocità meccanica massima del mandrino. Pertanto, elabora le informazioni centinaia e migliaia di volte più lentamente dei processori e della memoria. Mentre la velocità dei processori è aumentata di dieci volte, i dischi rigidi si sono evoluti molto più lentamente. Ora sono allo stesso livello della fine del XX secolo. Per questo motivo, molte applicazioni per le quali vengono costruiti i data center funzionano più lentamente di quanto potrebbero. Di conseguenza, server costosi e molto carichi rimangono inattivi mentre le informazioni vengono lette e scritte sul disco rigido.

Riso. 1. Aumento relativo della velocità dei processori e dei dischi rigidi meccanici

Rilevanza della memoria flash

Il volume delle informazioni e la velocità della loro elaborazione crescono e anche le nostre esigenze in questo senso non fanno che aumentare. Vivi dentro mondo moderno sta diventando sempre più veloce, grazie in gran parte alla tecnologia. Non abbiamo voglia di perdere tempo aspettando, usando servizi elettronici via Internet, al bancomat o mentre sei in fila alla cassa del supermercato. Bassa velocità il funzionamento del sistema che ci irrita così tanto potrebbe essere una conseguenza del lento funzionamento del sottosistema del disco sul server centrale.

La memoria flash può risolvere il problema I/O; ha una velocità di risposta molto più elevata. In condizioni di laboratorio, il disco rigido ottimale elabora una richiesta in media 6-7 millisecondi e la memoria flash - 0,1 millisecondi. Allo stesso tempo, può elaborare decine e centinaia di volte più transazioni rispetto a un disco rigido, che ha un limite di 150-200 operazioni al secondo.

Ma questo non significa che il disco rigido sia “morto” e debba essere abbandonato. Già da molti anni si prevede la morte del nastro magnetico nei sistemi di backup. La memoria flash è ancora più costosa di un normale HDD. È preferibile utilizzarlo per una gamma limitata di attività, poiché non tutte le applicazioni necessitano di un'elevata velocità di risposta. Anche il costo della memoria flash può variare. Esistono sia memorie flash SLC (cella a livello singolo) costose e affidabili che MLC (cella a più livelli) economiche, ma con una durata di servizio più breve. Un bit di informazione viene scritto in una cella SLC e due bit in una cella MLC. Le soluzioni industriali utilizzano spesso la memoria flash SLC, mentre i prodotti di consumo spesso utilizzano MLC meno costosi. Ma ora la tendenza sta cambiando e la memoria MLC sta iniziando a essere utilizzata nei sistemi di storage aziendali.

Quando si decide di implementare un'unità flash in un data center, è necessario capire se l'azienda ha attività IT, la cui tempestiva implementazione consentirà di guadagnare denaro più soldi. Ad esempio, esiste un report che si desidera eseguire quotidianamente, ma viene conteggiato come un giorno e pertanto viene eseguito settimanalmente. Di conseguenza, la previsione dei prezzi nella rete commerciale viene effettuata in modo errato, oppure ai partner vengono fornite informazioni non del tutto aggiornate, oppure i depositanti si trasferiscono in un'altra banca, insoddisfatti della lentezza del funzionamento degli sportelli bancomat. Se esistono tali compiti, la loro implementazione può quasi sempre essere accelerata utilizzando la memoria flash. Spesso si presume che il problema sia un'applicazione scritta in modo errato, ma in realtà è possibile accelerare il lavoro utilizzando il sottosistema del disco. L’efficienza può essere seriamente migliorata solo attraverso la sola tecnologia, senza riscrivere il codice. Il valore della memoria flash non è nel volume, ma nella velocità, e deve essere utilizzata per applicazioni adeguate, calcolando il costo non in rubli per gigabyte, ma in rubli per transazione (IOPS).

In quali casi la memoria flash aiuta? I database di grandi dimensioni, che ora sono spesso posizionati su array di dischi di fascia alta, possono essere spostati su unità. Ad esempio, quando gli utenti SAP si lamentano lavoro lento applicazioni, molto probabilmente, il problema può essere risolto trasferendo la memoria sulla memoria flash. Un sistema di storage con memoria flash può sostituire uno o più rack in un data center.
La memoria flash dovrebbe essere introdotta anche quando l'azienda sta eseguendo un grande progetto di virtualizzazione delle postazioni di lavoro. La virtualizzazione della workstation stessa è una tecnologia interessante e promettente; presenta molti vantaggi, dalla semplificazione del supporto utente alla semplificazione della protezione dei dati. Dovrebbe essere chiaro che la virtualizzazione delle postazioni di lavoro implica un grande carico sul sistema di archiviazione. A volte l'aggiunta di unità flash a un sistema di archiviazione tradizionale non aiuta nemmeno in questo caso, poiché i controller potrebbero non essere in grado di farcela. I sistemi di archiviazione costruiti interamente sulla memoria flash e ottimizzati per essa affrontano molto meglio tali compiti.

Immagina: il lavoro di centinaia e migliaia di utenti che in precedenza interagivano solo con i propri dischi rigidi “cade sulle spalle” di un sistema di archiviazione. Nella mia pratica, ho già riscontrato una situazione in cui il numero di macchine virtuali ha raggiunto le centinaia e il sistema di archiviazione esistente non poteva più farcela. Una delle tecnologie più diffuse che consente di risparmiare spazio di archiviazione durante la virtualizzazione delle postazioni di lavoro è l'uso di una "immagine dorata". Quando hai bisogno di 1000 computer con Windows 7, non è necessario installare 1000 distribuzioni e occupare diversi terabyte con i file del sistema operativo.

Il sistema di virtualizzazione creerà una, cosiddetta immagine "dorata" del sistema operativo. In questo caso, tutti gli utenti leggeranno da esso e le loro macchine virtuali memorizzeranno solo file diversi da quelli archiviati nella "immagine dorata". È chiaro che rappresenta una piccola quantità di spazio su disco grande quantità operazioni di lettura. E se l '"immagine d'oro" in qualche modo cambia seriamente, ciò provoca l'aggiornamento di migliaia di postazioni di lavoro e crea un carico molto elevato sul sistema di archiviazione. Essendo decine di volte più veloce, la memoria flash affronta questo compito molto meglio.

Riso. 2. Confronto tra l'implementazione VDI su sistemi di storage tradizionali e flash, utilizzando Violin Memory come esempio.

Naturalmente, le grandi aziende hanno spesso bisogno di passare alle memorie flash, ma questa transizione può essere utile anche per le aziende di medie dimensioni. Ad esempio, per portare a termine un'attività in modo efficace, potrebbe essere sufficiente acquistare 3-4 unità flash invece di 20-40 dischi rigidi per un'applicazione importante.

Incorporazione della memoria flash nell'infrastruttura di storage esistente

Esistono diversi modi per implementare la memoria flash in un'infrastruttura di storage esistente. La prima e più economica opzione è installare la memoria flash direttamente nel server, utilizzando unità flash SSD o una scheda con interfaccia PCI Express contenente chip di memoria flash. Questo modo poco costoso accelerando il server, ma presenta una serie di svantaggi, a causa dei quali la maggior parte delle aziende un tempo si rifiutava di archiviare i dati su unità interne e andava nella direzione dei sistemi di archiviazione. Si tratta in particolare della ridotta tolleranza agli errori, della difficoltà di manutenzione, della capacità insufficiente e dell'impossibilità di utilizzare la memoria flash per più server contemporaneamente. La capacità della memoria flash all'interno di un server è limitata dal numero di slot PCI-e e dalle prestazioni del controller RAID, quindi è improbabile che tu possa ottenere più di 2 TB.

Le due opzioni successive per l'implementazione della memoria flash sono correlate al metodo più comune di archiviazione dei dati: centralizzato. Il vantaggio è la tolleranza agli errori e il fatto che potete dividere le risorse di questa costosa memoria flash tra più compiti. Raramente nella mia pratica ho riscontrato una situazione in cui i server possono caricare pesantemente un sistema di storage di questo tipo, anche se il cliente è numeroso.
Uno dei modi è associato ai fornitori di sistemi di storage tradizionali: IBM, HP, EMC, HDS, che da molti anni producono sistemi di storage su dischi rigidi convenzionali. Poiché supportano gli SSD ormai da diversi anni, è un modo abbastanza semplice utilizzare la memoria flash per coloro che già dispongono di un sistema del genere: è possibile acquistare diversi dischi rigidi dalla memoria flash e inserirli negli scaffali di archiviazione. Il vantaggio è la semplicità e il fatto che stai acquistando una soluzione da un fornitore affidabile.

Lo svantaggio è che questi sistemi vengono dal passato: hanno controller non sufficientemente potenti, che contengono milioni di righe di codice “su misura” per la meccanica. Questi algoritmi non sono sempre adatti alla memoria flash. È chiaro che è difficile per i fornitori che hanno lavorato con i dischi rigidi per molti anni passare immediatamente alla memoria flash, soprattutto perché sono molte le applicazioni che prosperano sui dischi rigidi. Pertanto, per ottimale utilizzando SSDè possibile creare un sistema di archiviazione dati multilivello.

Il sistema stesso divide i dati in quelli che accesso veloce necessari e quelli che non lo richiedono o sono generalmente di archivio. Il principio è semplice, il sistema analizza le richieste e i dati richiesti più spesso vengono inviati alla memoria flash, mentre quelli richiesti meno spesso vengono inviati ai dischi rigidi SAS o SATA. Questo approccio consente un utilizzo ottimale di unità flash ancora costose, ma presenta anche degli svantaggi.

Uno dei principali svantaggi è che il sistema non può spostare i dati in tempo reale e adattarsi a un profilo di carico imprevedibile. L'algoritmo può solo prevedere in base alle statistiche quanto spesso verrà richiesto l'uno o l'altro. Pertanto, esiste la possibilità di non indovinare correttamente, il che rallenterà l'applicazione. Inoltre, la memoria flash sta rapidamente diventando più economica e forse presto algoritmi così complessi non saranno più così rilevanti: ad esempio, sarà possibile inserire tutti i dati nella memoria flash MLC.

Anche il prossimo metodo per introdurre la memoria flash è associato all'archiviazione centralizzata. Esistono numerosi nuovi fornitori che hanno iniziato lo sviluppo da zero già nel 21° secolo. I loro sistemi sono stati creati appositamente per la memoria flash. Gestiscono il pool di memoria flash come una singola unità e riducono al minimo gli svantaggi: limitazioni sul numero di cicli di riscrittura, velocità di scrittura insufficiente rispetto alla lettura, ecc. Uno degli esempi di maggior successo è Violin Memory, uno dei leader in questo mercato. Diverse aziende rinomate hanno investito nel violino e uno degli investitori più seri è Toshiba, che ha inventato la memoria NAND.

Se disponi di un'applicazione molto caricata, puoi semplicemente trasferirla interamente su un nuovo sistema di archiviazione e, se è molto grande o risulta essere troppo costosa, trasferire i volumi più caricati. I sistemi di storage specializzati sono scalabili fino a decine e centinaia di terabyte di memoria flash.

E l'ultimo approccio consiste nell'utilizzare non solo sistemi di storage con memoria flash, ma nel tentativo di aggiungere un altro livello di memoria cache tra i server e sistemi esistenti magazzinaggio Alcuni produttori di sistemi di storage (EMC, NetApp) offrono questa possibilità all'interno dei propri sistemi di storage. Numerose aziende giovani producono sistemi di storage con caching autonomi adatti a sistemi di storage di qualsiasi fornitore. A mio parere, questo caso pone seri rischi di compatibilità e affidabilità. Se all'improvviso si verifica il minimo guasto da qualche parte, puoi perdere dati e quindi denaro e tempo.

Integrazione di flash storage e sistemi di storage tradizionali

Esistono molte attività che non richiedono una velocità di elaborazione elevatissima. In genere, è necessario identificare nel data center le applicazioni che lo richiedono maggiore velocità sistema di dischi, trasferiscili nella memoria flash. Le applicazioni rimaste sull'array di dischi "normale" "respireranno più liberamente" e anche la loro velocità operativa aumenterà. Perché I dati crescono inesorabilmente, occupare lo spazio libero sul sistema di storage non sarà mai un problema.

Miti sulla memoria flash

Molti miti sulla memoria flash sono legati al fatto che si è sviluppata rapidamente, quasi davanti ai nostri occhi. E molte persone associano il concetto di memoria flash alle prime unità flash USB e SSD. In effetti, la loro affidabilità lasciava molto a desiderare. Il motivo è che la memoria flash può sopportare solo un numero limitato di cicli di cancellazione-scrittura. SLC - circa 100.000; MLC - 10.000 Questo numero limitato di cicli di cancellazione e successivi cicli di scrittura è citato dagli oppositori della memoria flash come argomento principale secondo cui è peggiore dei dischi rigidi.

Ma non dobbiamo dimenticare che un disco rigido è un dispositivo meccanico, che può anche rompere sia i suoi componenti meccanici che quelli magnetici. E il problema del numero limitato di cicli di riscrittura è completamente risolvibile. Affinché la memoria flash funzioni per molti anni o addirittura decenni, è sufficiente caricarla semplicemente in modo uniforme. È impossibile avere solo la lettura in un'area e cambiamenti costanti in un'altra. Questo compito i controller di archiviazione possono risolvere questo problema. Il meccanismo responsabile di ciò è chiamato Wear Leveling. Pertanto, per i citati sistemi Violin Memory, questo algoritmo “consuma” uniformemente l'intero spazio di archiviazione. In altri sistemi, il livellamento dell'usura è responsabilità del controller di ciascun SSD, che è leggermente meno efficiente.

Un altro mito è che la memoria flash sia adatta alla lettura, ma non alla scrittura. Ciò è dovuto al meccanismo di elaborazione della registrazione. Per poter scrivere su una cella di memoria flash, è necessario prima cancellarla. La cancellazione avviene non con una cella, ma con un intero blocco, in cui sono combinate da 64 a 128 o più celle. E mentre il processo di cancellazione è in corso, tutte le altre operazioni si interrompono. Se c'è un disco su cui viene costantemente scritto qualcosa, sarà impegnato nel processo di pulizia per scrivere nuovi dati. E le sue prestazioni saranno davvero molto inferiori rispetto alla semplice lettura da disco. Ma la situazione cambia se il sistema di storage è abbastanza grande, diciamo diversi terabyte. Quindi i controller possono ridistribuire il carico in modo che questo effetto di blocco del sistema prima della scrittura non abbia un forte impatto e il sistema sarà in grado di mostrare quasi le stesse prestazioni in scrittura e in lettura.

Qual è il risultato?

La memoria flash velocizza il funzionamento dei server, ottimizza lo spazio occupato nel data center e risparmia energia. Oggi, i sistemi di storage costruiti interamente su memoria flash sono seri concorrenti degli array di fascia alta, che spesso sono riempiti con decine o centinaia di dischi rigidi per fornire all'applicazione la velocità richiesta; la capacità è spesso secondaria. Oltre al costo iniziale, un array di questo tipo occupa molto spazio nel data center e richiede alimentazione e raffreddamento. Se un'azienda paga per affittare un data center commerciale, il risparmio sui pagamenti è un argomento molto serio.

Poiché la maggior parte del software aziendale è Oracle, SAP, ecc. - concesso in licenza specificatamente per core, puoi anche risparmiare sulle licenze ottimizzando i processi e riducendo il numero di core coinvolti. Se i processori trascorrono meno tempo al computer in attesa dei sistemi di archiviazione, saranno in grado di eseguire più calcoli per unità di tempo. Di conseguenza, avremo bisogno di meno core per risolvere lo stesso problema.

E un altro punto importante: la durata della memoria flash è molto più lunga di quella dei dischi rigidi convenzionali e, di conseguenza, i costi di supporto sono inferiori e c'è meno rischio di perdita di dati se due unità si guastano contemporaneamente (quali sono i sistemi di archiviazione convenzionali suscettibile a).

In termini di costo di archiviazione delle informazioni per gigabyte, i sistemi di archiviazione di memoria flash saranno inferiori ai sistemi basati su HDD per diversi anni, ma in termini di costo di elaborazione delle informazioni (costo di transazione) sono già molte volte superiori rispetto ai sistemi tradizionali. Ci sono molti esempi nella pratica russa e mondiale in cui enormi sistemi di archiviazione sono stati sostituiti con piccoli sistemi di archiviazione su memoria flash, che erano molte volte meno costosi, ma hanno dimostrato una straordinaria accelerazione delle applicazioni. Oserei suggerire che in futuro il posto degli attuali azionamenti con una velocità di rotazione di 15K e 10K sarà preso dai chip SLC e MLC.

Negli ultimi anni, la memoria flash è diventata di uso diffuso. Questa memoria è integrata in lettori multimediali, fotocamere, telefoni, tablet, unità portatili e unità a stato solido (SSD) per archiviare file e documenti importanti. La memoria flash è il primo concorrente del disco magnetico e gode di una significativa accettazione commerciale poiché le spedizioni crescono ogni anno.

Naturalmente questo tipo di memoria può essere soggetto anche ad usura esterna ed interna, con conseguente perdita di dati. Tecnologie moderne Si stanno muovendo a passi da gigante, quindi non c'è bisogno di temere per la sicurezza dei tuoi dati. È sufficiente ricordare le precauzioni, come il backup dei dati e l'utilizzo della memoria per lo scopo previsto, e se, per un motivo o per l'altro, i dati vengono cancellati, speciali programmi di recupero dati ti aiuteranno ad affrontare questo problema in modo rapido e indolore per i tuoi dati e l'archiviazione dei file di sistema del dispositivo. Diamo un'occhiata all'essenza della memoria flash e quali sono le sue caratteristiche.

La memoria flash differisce dal disco in molti modi; comunque uno dei più parametri importanti Ciò che è di particolare importanza per la progettazione dei sistemi di storage è il numero limitato di routine di scrittura. Sebbene l'affidabilità del disco sia in gran parte indipendente dall'utilizzo, la memoria flash fallirà dopo un certo numero di scritture, in genere da 104 a 105 volte a seconda delle specifiche del dispositivo.

Quando questo tipo di memoria viene utilizzato come disco dalle applicazioni, ad esempio, per implementare Sistemi FAT o altri file system tradizionali, esiste il rischio di guasti dovuti a un utilizzo eccessivo piccolo numero blocchi e guasti prematuri. Quasi tutti i dispositivi Flash sul mercato: unità USB, unità SD, unità a stato solido(SSD) e molti altri operano su un algoritmo interno di livellamento dell'usura, in cui i dati vengono scritti uniformemente su tutta la superficie del disco.

La memoria flash è un tipo specifico di memoria elettronica di sola lettura programmabile cancellabile (EEPROM). Questo è un chip di memoria di un computer o di un altro dispositivo che mantiene la sicurezza delle informazioni che si trovano su di esso e non richiede una fonte di alimentazione personale per questo. Molto spesso, come già notato, viene utilizzato nell'elettronica portatile, ad esempio: dispositivi musicali digitali, smartphone e fotocamere digitali, nonché dispositivi di memoria rimovibili. Questa tecnologia è utile anche per il sistema di input e output Informazioni sul BIOS(BasicInput/Output System), PCMCIA - (specifica per i moduli di espansione per computer sviluppata dall'Associazione PCMCIA), schede di memoria per PC, modem e schede per videogiochi. Un esempio di memoria non volatile è anche un disco rigido, sul quale i dati rimangono al sicuro anche quando il dispositivo è spento. Tuttavia, la memoria flash è significativamente diversa dai dischi rigidi. Entrambi possono archiviare dati senza alcuna alimentazione, ma la memoria flash differisce per dimensioni, peso e caratteristiche operative.

Tipi di memoria flash. Differenze tra NAND e NOR

Esistono due tipi di memoria flash: NAND e NOR. La NAND è una memoria programmabile e viene letta in blocchi, mentre la NOR viene letta e scrive le informazioni in byte.

Figura 1 – Memoria NAND

NAND e NOR differiscono per due caratteristiche: la comunicazione tra celle e settori e l'interfaccia prevista per la lettura e la scrittura dei dati.

Poiché la dimensione del blocco in NOR varia da 64 a 128 KB, l'operazione di scrittura/cancellazione può richiedere fino a 5 secondi. Un sistema NAND con blocchi da 8 a 32 KB, invece, eseguirà la stessa operazione in un massimo di 4 millisecondi.

La differenza nelle dimensioni dei blocchi amplia ulteriormente il divario prestazionale tra NOR e NAND. Statisticamente, più operazioni di cancellazione (cancellazione) dei dati vengono eseguite dai dispositivi basati sulla memoria NOR (soprattutto quando i file vengono aggiornati - vengono sovrascritti).

Figura 2 – Memoria NOR

Nonostante ciò, nella scelta del tipo di memoria flash bisogna considerare anche i seguenti fattori: - la memoria NOR legge i dati un po' più velocemente della NAND; - La NAND scrive le informazioni molto più velocemente della NOR; - La NAND cancella i dati molto più velocemente della NOR: 4 ms contro 5 sec; - La maggior parte delle operazioni di scrittura sono precedute da un'operazione di cancellazione (ovvero i dati vengono sovrascritti); - La NAND ha una minore capacità di cancellazione dei blocchi, quindi saranno necessarie meno cancellazioni, il che prolungherà la vita del dispositivo di memoria. Le celle di memoria NAND sono grandi la metà delle celle di memoria NOR. La memoria NOR domina le vendite sul mercato con dimensioni di memoria che vanno da 1 a 16 MB, mentre le dimensioni di memoria NAND vanno da 8 a 128 MB. Ciò evidenzia ancora una volta il ruolo della memoria NOR come archivio di codici importanti. Memoria NAND ha anche una posizione forte nel mercato delle schede di memoria (CompactFlash, SecureDigital, PC Card e MMC).

Estensione della durata della memoria flash

La durata della memoria flash dipende da una serie di fattori, incluso il modo in cui è configurata. La memoria flash configurata in modo errato si consumerà più velocemente perché è sempre in uso solo un'area, rendendo inutilizzabili i settori di memoria e aumentando il rischio di perdita o danneggiamento dei dati. I sistemi di rilevamento degli errori possono aiutare a identificare quando ciò si verifica, ma una volta che si verifica un errore, il dispositivo è inutile. Potrebbe verificarsi un guasto del dispositivo grossi problemi associato ai dati che sono stati memorizzati su di esso. Questo è il motivo per cui dispositivi come i microcontrollori con memoria flash incorporata, che non monitorano l'usura, si affidano maggiormente alla memoria NOR con le sue caratteristiche di resistenza in scrittura più elevate.

Esistono diversi modi per migliorare lo stato generale della memoria flash e prolungarne la durata. Uno dei metodi presuppone la possibilità di trasferire l'intera quantità di informazioni in un altro luogo: la riorganizzazione. Funziona meglio con dispositivi orientati ai blocchi, sebbene possa essere utilizzato con blocchi di dimensioni pari a una parola. C'è un sovraccarico dovuto all'usura, quindi con blocchi di informazioni più grandi questo metodo sarà più efficiente.

Il sistema di livellamento dell'usura (WL) distribuisce le scritture su tutta la superficie della memoria per evitare di utilizzare un solo settore. Quindi la vita utile del sistema può essere considerata come il potenziale della quantità totale di informazioni del sistema, anziché il massimo per un blocco di informazioni. Il sistema WL richiede la capacità di monitorare l'utilizzo dello spazio di registrazione e di registrare e utilizzare queste informazioni per migliorare ulteriormente l'efficienza del dispositivo e prolungarne la durata. Diversi difetti influiscono in modo significativo sul numero di volte in cui è possibile scrivere ed eliminare le informazioni dal dispositivo.

In tal caso, è possibile utilizzare un meccanismo di riorganizzazione se la memoria è eccessivamente piena. Per fare ciò verranno utilizzati blocchi o settori aggiuntivi, proprio come sui dischi rigidi. L'unica differenza è che il blocco aggiuntivo verrà utilizzato solo se in quello principale si verifica un errore irreversibile. Questa è una specie di uscita di emergenza.

Se viene utilizzato un sistema WL, di solito tutti i blocchi insieme formano un pool e se il sistema è implementato nel software, la dimensione della partizione logica può essere selezionata in base alla durata della memoria desiderata. Le dimensioni ridotte della partizione logica richiedono la presenza di numerosi blocchi aggiuntivi.

Vantaggi della memoria flash rispetto ad altri dispositivi

La memoria flash è disponibile in varie forme come memory stick, memory stick, unità flash USB, ecc... Ma il principio di funzionamento di base è lo stesso. La memoria flash è semplicemente versatile poiché costa pochissimo e viene offerta con la flessibilità operativa di una semplice opzione plug and play. La parte miglioreè che la memoria è archiviata su questo supporto e può essere cancellata e riscritta nuovamente.

La memoria flash differisce dalla convenzionale ROM programmabile cancellabile elettricamente (EEPROM) in quanto la EEPROM cancella il contenuto un byte alla volta. Ciò rende molto lento il processo di aggiornamento. La memoria flash può eliminare i file in blocchi, rendendola preferibile per le applicazioni che richiedono aggiornamenti frequenti di grandi quantità di dati, come le schede di memoria per dispositivi elettronici digitali.

All'interno del microcircuito (chip), le informazioni sono memorizzate nelle celle. Il gate flottante del transistor protegge i dati scritti su ciascuna cella. Gli elettroni tunneling passano attraverso il materiale a bassa conduttività per modificare istantaneamente la carica elettronica mentre lo fanno, ripulendo la cella in modo che possa quindi essere riscritta. È grazie a questo che la memoria flash ha preso il nome ("in un lampo" - istantaneamente).

Alcuni tipi di unità flash sono anche chiamati schede di memoria o schede flash e sono venduti in diverse configurazioni per diversi dispositivi digitali e scopi di archiviazione. La memoria flash, che si presenta sotto forma di un'unità USB da utilizzare con un computer o un tablet, è un'invenzione estremamente conveniente che ha sostituito i floppy disk e i floppy disk.

Una scheda di memoria flash può memorizzare immagini in una fotocamera digitale, ad esempio trasferirle su un computer dove è possibile accedere alle foto. La memoria flash non è la stessa cosa della memoria flash ad accesso casuale (RAM - memoria flash ad accesso casuale). La FlashRAM, come qualsiasi altro tipo di RAM in un computer, richiede un'alimentazione costante per mantenere il suo contenuto.

La memoria flash è disponibile in varie forme come schede di memoria, unità flash, unità USB e così via. Ma il principio di funzionamento di base è lo stesso per tutti i dispositivi. La memoria flash è unica perché costa pochissimo ed è dotata di un semplice sistema per avviare e leggere i file. Un altro vantaggio è che tutti i file possono trovarsi su un supporto ed è possibile cancellarli e riscriverli di nuovo.

Una scheda di memoria, una forma di memoria flash, è così piccola che può stare nel palmo di una mano, proprio come una moneta. La scheda di memoria compatta può essere utilizzata ovunque e in qualsiasi momento. E ripristinare i dati danneggiati o persi da unità USB, schede di memoria e altri tipi di memoria flash non è difficile.

La memoria flash viene utilizzata nei moderni sistemi operativi come Windows 7 e Windows Vista al fine di migliorare le prestazioni del sistema. Questo tipo di memoria supporta anche facile accesso alle applicazioni necessarie e così l'utente può memorizzare su una scheda di memoria programmi, ad esempio, di protezione da malware o browser web, da cui poi possono essere trasferiti al computer.

Spesso si verificano vari malfunzionamenti nel funzionamento dei dispositivi di memoria, lo stesso vale per la memoria flash, poiché non esistono dispositivi che siano assolutamente protetti dalla possibilità di guasti al software o danni fisici al dispositivo. Inoltre, sappiamo che tutto ha una data di scadenza.

La memoria flash può memorizzare estremamente Informazioni importanti, come ad esempio: codici univoci, cifrari vari e documenti estremamente importanti, se parliamo di affari. Inoltre, sull'unità flash possono essere archiviati molti altri file, come video, file audio, film, fotografie, immagini, libri, libri di testo, ecc. Documenti di parole, processori di fogli di calcolo Excel e altri.

E cosa fare in una situazione in cui questi file sono stati comunque cancellati. Non c'è bisogno di farsi prendere dal panico perché ci sono molti programmi progettati specificamente per recuperare vari file. Alcuni produttori sviluppano interi pacchetti software che collettivamente garantiscono la sicurezza dei tuoi dati e li ripristinano in seguito a uno qualsiasi dei motivi per cui sono stati cancellati. Ad esempio, un produttore come Hetman Recovery offre molti programmi che aiuteranno a recuperare i dati dalla memoria flash: Hetman PartitionRecovery, Hetman FAT Recupero, Hetman NTFS Recovery e molti altri.

Memoria flash- tipo speciale memoria a semiconduttore riscrivibile non volatile.

• Non volatile: non richiede energia aggiuntiva per memorizzare i dati (l'energia è necessaria solo per la registrazione).
• Riscrivibile: consente di modificare (sovrascrivere) i dati in esso memorizzati.
• Semiconduttore (a stato solido) - non contiene parti che si muovono meccanicamente (come i dischi rigidi o i CD convenzionali), costruito sulla base circuiti integrati(Chip IC).

A differenza di molti altri tipi di memoria a semiconduttore, una cella di memoria flash non contiene condensatori: una tipica cella di memoria flash è costituita da un solo transistor con un'architettura speciale. Una cella di memoria flash è altamente scalabile, risultato ottenuto non solo grazie ai progressi nella miniaturizzazione delle dimensioni dei transistor, ma anche grazie alle innovazioni progettuali che consentono di archiviare diversi bit di informazioni in una cella di memoria flash.

La memoria flash storicamente proviene da ROM ( Memoria di sola lettura) e funzioni come RAM (memoria ad accesso casuale). Flash memorizza i dati in celle di memoria simili alle celle della DRAM. A differenza della DRAM, i dati nella memoria flash non vengono persi quando si spegne il dispositivo.

La sostituzione della memoria SRAM e DRAM con la memoria flash non avviene a causa di due caratteristiche della memoria flash: la flash è significativamente più lenta e ha un limite al numero di cicli di riscrittura (da 10.000 a 1.000.000 per i diversi tipi).

Affidabilità/durevolezza : le informazioni registrate sulla memoria flash possono essere archiviate per un periodo molto lungo (da 20 a 100 anni) e possono sopportare carichi meccanici significativi (5-10 volte il massimo consentito per i dischi rigidi convenzionali).

Il vantaggio principale della memoria flash rispetto ai dischi rigidi e ai supporti CD-ROM è che la memoria flash consuma significativamente (circa 10-20 volte o più) meno energia durante il funzionamento. Nei dispositivi CD-ROM, dischi fissi, cassette e altri supporti di memorizzazione meccanici, b O La maggior parte dell'energia viene spesa per azionare i meccanismi di questi dispositivi. Inoltre, la memoria flash è più compatta della maggior parte degli altri supporti meccanici.

Pertanto, grazie al basso consumo energetico, alla compattezza, alla durata e alla velocità relativamente elevata, la memoria flash è ideale per l'uso come dispositivo di archiviazione in dispositivi portatili come: fotocamere e videocamere digitali, telefoni cellulari, computer portatili, lettori MP3, registratori vocali digitali, e così via.

Nota: consideriamo solo la memoria flash "pura" con un numero di cicli di lettura/scrittura superiore a 10.000. Oltre alla flash "pura", esistono memorie OTP (One Time Programmable) - con un singolo ciclo di scrittura, e MTP (Tempo multiplo programmabile) - fino a 10.000 cicli. A parte il numero di cicli di scrittura/cancellazione consentiti, non esiste alcuna differenza fondamentale tra MTP e Flash. L'OTP differisce in modo significativo da questi tipi dal punto di vista architettonico.

Storia della creazione

La memoria flash storicamente si è evoluta dal semiconduttore rom , tuttavia, non è una memoria ROM, ma ha solo un'organizzazione simile alla ROM. Molte fonti (sia nazionali che straniere) spesso classificano erroneamente la memoria flash come ROM. Il flash non può essere ROM, se non altro perché ROM (Read Only Memory) viene tradotto come "memoria di sola lettura". Non si può parlare di alcuna possibilità di riscrittura nella ROM!

All'inizio, una piccola imprecisione non attirò l'attenzione, ma con lo sviluppo della tecnologia, quando la memoria flash iniziò a resistere fino a 1 milione di cicli di riscrittura e iniziò a essere utilizzata come unità per uso generale, iniziò questo difetto nella classificazione per catturare l'attenzione.

Tra le memorie a semiconduttore, solo due tipi sono classificati come ROM "pura": questo è Nask-ROM e PROM . A differenza di loro EPROM, EEPROM e Flash appartengono alla classe della memoria di lettura-scrittura non volatile (equivalente inglese - memoria di lettura-scrittura non volatile o NVRWM).

Nota: tutto, però, va a posto se, come ormai sostengono alcuni esperti, RAM e ROM non vengono considerate acronimi. Quindi la RAM sarebbe l'equivalente di "memoria volatile" e la ROM sarebbe equivalente a "memoria non volatile".

• rom (Memoria di sola lettura) - memoria di sola lettura. L'equivalente russo è ROM (Read Only Memory). Per essere precisi, questo tipo di memoria si chiama Maschera-ROM(Maschera ROM). La memoria è organizzata sotto forma di un array indirizzabile di celle (matrice), ciascuna delle quali può codificare un'unità di informazione. I dati sulla ROM sono stati scritti durante la produzione applicando una maschera (da cui il nome) di binari di collegamento in alluminio utilizzando un metodo litografico. La presenza o l'assenza di tale traccia nel luogo corrispondente è stata codificata “0” o “1”. Mask-ROM è caratterizzato dalla difficoltà di modificarne il contenuto (solo producendo nuovi chip), nonché dalla lunghezza del ciclo produttivo (4-8 settimane). Pertanto, e anche per il fatto che moderno Software spesso presenta molte carenze e spesso necessita di aggiornamenti; questo tipo di memoria non è molto utilizzata.
  
  Vantaggi:
  1. Basso costo di un microcircuito programmato finito (per grandi volumi di produzione).
  2. Elevata velocità di accesso alla cella di memoria.
  3. Elevata affidabilità del microcircuito finito e resistenza ai campi elettromagnetici.
  
  Screpolatura:
  1. Impossibilità di registrare e modificare i dati dopo la produzione.
  2. Ciclo produttivo complesso.
• BALLO STUDENTESCO - (ROM programmabile) o ROM programmabile una sola volta. I collegamenti fusibili venivano usati come celle di memoria in questo tipo di memoria. A differenza di Maschera -ROM , nella PROM è diventato possibile codificare ("burn through") le celle se si dispone di uno speciale dispositivo di registrazione (programmatore). La programmazione della cella in PROM viene effettuata distruggendo ("bruciando") il ponticello fusibile applicando corrente ad alta tensione. La capacità di registrare in modo indipendente le informazioni al loro interno li ha resi adatti alla produzione su pezzo e su piccola scala. La PROM cadde quasi completamente in disuso alla fine degli anni '80.

  Vantaggi:
  1. Elevata affidabilità del microcircuito finito e resistenza ai campi elettromagnetici.
  2. La capacità di programmare un microcircuito finito, conveniente per la produzione di pezzi e su piccola scala.
  3. Alta velocità di accesso alle celle di memoria.

  Screpolatura:
  1. Incapacità di riscrivere
  2. Alta percentuale di difetti
  3. La necessità di uno speciale addestramento termico a lungo termine, senza il quale l'affidabilità della memorizzazione dei dati sarebbe bassa

• EPROM
  Diverse fonti decifrano l'abbreviazione EPROM in modo diverso: come ROM programmabile cancellabile o ROM programmabile elettricamente (ROM programmabile cancellabile o ROM programmabile elettricamente). Nella EPROM, prima di scrivere, è necessario cancellarla (di conseguenza è diventato possibile sovrascrivere il contenuto della memoria). La cancellazione delle celle EPROM viene eseguita immediatamente per l'intero chip irradiando il chip con raggi ultravioletti o raggi X entro pochi minuti. I microcircuiti, che vengono cancellati dall'esposizione alla luce ultravioletta, sono stati sviluppati da Intel nel 1971 e sono chiamati UV-EPROM (prefisso UV (Ultraviolet) - ultravioletto). Contengono finestre di vetro al quarzo, che vengono sigillate una volta completato il processo di cancellazione.

  La EPROM di Intel era basata su Transistor MOSFET con iniezione di carica da valanga (FAMOS - Semiconduttore a ossido di metallo con iniezione a valanga a gate flottante, equivalente russo - LISMOP). In prima approssimazione, un transistor di questo tipo è un condensatore con una dispersione di carica molto ridotta. Più tardi, nel 1973, Toshiba sviluppò celle basate su SAMOS ( Porta impilata Iniezione di valanga MOS, secondo un'altra versione - MOS in silicio e alluminio) per memoria EPROM, e nel 1977 Intel sviluppò la propria versione di SAMOS.

  Nella EPROM, la cancellazione riporta tutti i bit dell'area cancellata nello stesso stato (di solito tutti uno, meno spesso tutti zero). Anche la scrittura sulla EPROM, oltre che sulla PROM, viene effettuata tramite programmatori (diversi però dai programmatori per PROM). Attualmente, la EPROM è stata quasi completamente esclusa dal mercato delle EEPROM e delle Flash.

  Vantaggi: Possibilità di sovrascrivere il contenuto del chip
  Screpolatura:
  1. Un numero limitato di cicli di riscrittura.
  2. Impossibilità di modificare parte dei dati memorizzati.
  3. Alta probabilità di "non sfregamento" (che alla fine porterà a guasti) o di sovraesposizione del microcircuito alla luce UV (il cosiddetto eccessivo- l'effetto di una rimozione eccessiva, “burnout”), che può ridurre la durata del microcircuito e addirittura portare alla sua completa inutilizzabilità.

• EEPROM (EPROM elettronicamente) - le EPROM cancellabili elettricamente sono state sviluppate nel 1979 dalla stessa Intel. Nel 1983 fu rilasciato il primo campione da 16 Kbit, realizzato sulla base dei transistor FLOTOX (Floating Gate Tunnel-OXide - gate “flottante” con tunneling nell'ossido).

  La principale caratteristica distintiva della EEPROM (incl.

  Veloce ) tra i tipi di memoria non volatile che abbiamo considerato in precedenza c'è la possibilità di riprogrammazione quando collegata ad uno standard bus di sistema dispositivo a microprocessore. La EEPROM ora ha la capacità di cancellare una singola cella utilizzando la corrente elettrica. Per la EEPROM, la cancellazione di ciascuna cella viene eseguita automaticamente quando su di essa vengono scritte nuove informazioni, ad es. puoi modificare i dati in qualsiasi cella senza influenzare le altre. La procedura di cancellazione richiede solitamente molto più tempo della procedura di scrittura.

  Vantaggi della EEPROM rispetto alla EPROM:
  1. Maggiore durata.
  2. Più facile da usare.

  Difetto: Alto prezzo

• Veloce (nome storico completo della EEPROM Flash Erase): L'invenzione della memoria flash viene spesso attribuita ingiustamente a Intel, citando il 1988. In effetti, la memoria è stata sviluppata per la prima volta da Toshiba nel 1984, e l'anno successivo ha iniziato la produzione di chip di memoria flash da 256 Kbit su scala industriale. Nel 1988, Intel ha sviluppato la propria versione di memoria flash.

  La memoria flash utilizza un metodo leggermente diverso

  EEPROM tipo di cella a transistor. Tecnologicamente, la memoria flash è correlata ad entrambi EPROM ed EEPROM . La differenza principale tra memoria flash ed EEPROM è che la cancellazione del contenuto delle celle viene eseguita per l'intero chip o per un blocco specifico (cluster, frame o pagina). La dimensione abituale di tale blocco è 256 o 512 byte, ma in alcuni tipi di memoria flash la dimensione del blocco può raggiungere 256 KB. Va notato che esistono chip che consentono di lavorare con blocchi di dimensioni diverse (per ottimizzare le prestazioni). Puoi cancellare contemporaneamente sia il blocco che il contenuto dell'intero microcircuito. Pertanto, nel caso generale, per modificare un byte, prima viene letto nel buffer l'intero blocco contenente il byte da modificare, il contenuto del blocco viene cancellato, il valore del byte nel buffer viene modificato e poi viene scritto il blocco modificato nel buffer. Questo schema riduce significativamente la velocità di scrittura di piccole quantità di dati aree arbitrarie la memoria, tuttavia, aumenta notevolmente le prestazioni quando registrazione sequenziale dati in grandi quantità.

  Vantaggi della memoria flash rispetto a

  EEPROM :
  1. Maggiore velocità di scrittura per l'accesso sequenziale grazie al fatto che la cancellazione delle informazioni nella flash avviene in blocchi.
  2. Il costo di produzione della memoria flash è inferiore grazie alla sua organizzazione più semplice.

  Difetto: Scrittura lenta in posizioni di memoria casuali.

Perché Flash?

Se guardiamo il dizionario inglese-russo, vedremo, tra le altre, le seguenti traduzioni della parola flash: short frame (film), flash, flash, flashing, flickering, annealing (glass).

La memoria flash prende il nome dal modo in cui questo tipo di memoria viene cancellata e scritta.

Spiegazione di base:

• Il nome è stato dato da Toshiba durante lo sviluppo dei primi chip di memoria flash (all'inizio degli anni '80) come caratteristica della velocità di cancellazione del chip di memoria flash "in un lampo"- in un batter d'occhio.

Altre due spiegazioni (meno plausibili):

• Il processo di scrittura sulla memoria flash in inglese si chiama flashing (esposizione, masterizzazione): questo nome è stato ereditato dai predecessori della memoria flash.

A differenza dell'EEPROM , la registrazione/cancellazione dei dati nella memoria flash viene eseguita in blocchi di fotogrammi (il flash è un breve fotogramma [di un film])

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Formati di memoria flash

Eppure, nonostante alcune carenze, la memoria flash è sempre più utilizzata nei dispositivi digitali. Inoltre, una conferma indiretta dell'ampiezza dell'applicazione e della popolarità delle unità flash può essere la varietà degli standard delle unità flash esistenti oggi. Sebbene, dal punto di vista dell'utente, la discrepanza negli standard rappresenti uno svantaggio significativo. Dopotutto, come è, ad esempio, la situazione con i CD: un acquirente è venuto al negozio, ha comprato uno spazio vuoto per la registrazione disco del computer e non si preoccupa della sua compatibilità con il masterizzatore di CD installato nel sistema informatico. Questo numero non funzionerà con un'unità flash. Il fatto è che i dispositivi sono diversi

i produttori si concentrano sull'utilizzo di diverse unità flash, che non sono affatto compatibili tra loro. Risulta quindi che il felice possessore di una macchina fotografica digitale, di una macchina fotografica digitale e di un computer portatile deve acquistare tre carte diverse, anche se, secondo nell'insieme, potremmo cavarcela con uno solo. Per quanto riguarda gli standard, i principali oggi sono: PC-Card, Compact Flash, Memory Stick, Smart Media, Multimedia Card, SD Card, xD-Picture Card.

La PC-Card (o alla vecchia maniera PCMCIA - Personal Computer Memory Card International Association) è lo standard più antico per le schede di memoria costruite sulla base di dispositivi flash. In effetti, lo stesso slot PCMCIA una volta veniva creato appositamente per fornire la possibilità di collegare un'unità esterna a un computer. La prima versione dello standard è apparsa nel 1991. In totale esistono 3 tipi di dispositivi PCMCIA: Tipo I, II e III. Di conseguenza, le PC-Card sono prodotte in tre diversi fattori di forma e tutti e tre hanno dimensioni vicine a quelle di una carta bancaria di plastica e differiscono solo per lo spessore: la più sottile è tipo di dispositivo I (spessore - 3,3 mm), e la più "ben nutrita" è una scheda PCMCIA di tipo III (spessore - 10,5 mm).

Lo standard PC-card garantisce la piena compatibilità fisica ed elettrica delle schede di Tipo I, II e III dall'alto verso il basso. Cioè, puoi inserire le schede di Tipo II e di Tipo I nello slot di Tipo III, ma il contrario non funzionerà: le dimensioni non lo consentono. Una grande comodità dei dispositivi PCMCIA è che, a causa della "antichità" di questo tipo di unità, i driver per lavorare con la PC-Card vengono installati per impostazione predefinita durante l'installazione di MS Windows. Grazie al controller ATA, il dispositivo funziona in modalità di emulazione di un normale disco rigido e sistema operativo"vede" una scheda di memoria flash dello standard PC-Card come una normale unità rimovibile. È vero, per lavorare con un'unità PCMCIA esterna, dovrai installare uno speciale "lettore di schede" nel sistema desktop. Questo lettore di schede è collegato sulle macchine più vecchie tramite uno slot PCI, il che non è molto conveniente. In più sistemi moderni L'adattatore per lettore di schede si collega a un connettore USB e questo è molto più conveniente. Ma molti laptop sono dotati di default di un connettore PCMCIA.

Eppure, nonostante la PC-Card sia una tecnologia affidabile e collaudata, la popolarità delle unità in questo formato sta diminuendo. Il motivo sono le sue dimensioni considerevoli (per gli standard moderni, ovviamente).

Scheda PC. Attualmente, le unità PCMCIA vengono utilizzate nei laptop e in alcuni modelli professionali di fotocamere digitali (come Nikon D3). Con un adattatore speciale, le PC-Card possono funzionare anche con i computer delle famiglie Pocket PC e Handheld PC, ma questo è già passato, poiché a questi dispositivi è possibile collegare unità flash di standard più moderni senza adattatori, a volte indicati come giacche. Le schede flash dello standard Compact Flash furono presentate per la prima volta al pubblico nel 1994 da SanDisk e nel 1995 iniziò le sue attività la Compact Flash Association (CFA), che iniziò a promuovere il nuovo standard. I fondatori dell'associazione erano pilastri dell'industria elettronica come Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Motorola, Canon, Eastman Kodak Company, SanDisk, Seiko Epson e numerose altre società. Ora il numero dei membri della CFA si avvicina ai duecento e le schede Compact Flash sono ovviamente il tipo di memoria flash rimovibile più comune ed economica. Oggi, le schede di questo standard vengono utilizzate nelle apparecchiature fotografiche e video di Canon, Nikon, Minolta, Olympus, Pentax, Ricoh, Kodak, Agfa, Jenoptic, Casio e molti altri prodotti meno di famosi produttori.

Il compito principale che è stato fissato durante lo sviluppo dello standard: pur mantenendo i vantaggi delle schede con interfaccia ATA (PC-Card), ridurne significativamente le dimensioni. E questo compito è stato risolto con successo. Possiamo dire che è con i dispositivi Compact Flash che è iniziata l'era dei dispositivi digitali portatili, molti dei quali ancora oggi dispongono di slot per il collegamento di schede Compact Flash. Lo standard include 2 dimensioni standard: Tipo I e II. Le differenze, come nel caso dei dispositivi PCMCIA, stanno nello spessore delle carte. Il fattore di forma CF Tipo I produce schede di memoria flash, mentre il fattore di forma CF Tipo II produce una varietà di periferiche per tecnologia digitale(modem, dischi rigidi miniaturizzati, ricevitori di sistemi di posizionamento satellitare GPS e così via).

Le schede CompactFlash hanno un controller integrato che assume le funzioni di controllo del dispositivo flash, che non richiede l'inserimento di chip aggiuntivi nel dispositivo digitale portatile stesso e semplifica il design dello slot. Grazie a questa soluzione, l'aggiunta di uno slot CF non ha quasi alcun effetto sul costo del gadget. A proposito, ci sono anche speciali adattatori Compact Flash - PC-Card che consentono di utilizzare le schede Compact Flash in dispositivi dotati di connettori PCMCIA.

Per quanto riguarda il consumo energetico, secondo lo standard esistono schede Compact Flash progettate per tensioni di alimentazione di 5 V e 3,3 V. Allo stesso tempo, lo slot CF è in grado di supportare correttamente dispositivi di entrambi i tipi, tuttavia, le schede da 5 V lo sono sono obsoleti e perdono le loro controparti a bassa tensione nel risparmio energetico, che è importante per i dispositivi digitali di piccole dimensioni.

Una menzione speciale meritano i dispositivi promossi con il marchio Compact Flash IBM Microdrive (standard Compact Flash II). A differenza dei suoi omologhi basati su chip flash, il prodotto IBM è un vero e proprio disco microhard, alloggiato in una custodia standard per dispositivi Compact Flash II. L'indubbio vantaggio è l'ampia capacità di archiviazione, e lo svantaggio assoluto è che, come un normale disco rigido, tale "memoria" ha paura di tremori e shock. Memory Stick è un formato di scheda di memoria flash sviluppato nel 1998 da Sony, che possiede tutti i diritti su questo standard. Di conseguenza, le schede di memoria Memory Stick vengono utilizzate principalmente nei computer tascabili, nei lettori MP3, nelle fotocamere digitali e nelle videocamere prodotte da questa particolare azienda giapponese. Quando promuove i suoi prodotti, Sony nota invariabilmente le piccole dimensioni della sua idea e la presenza di uno speciale interruttore che impedisce la cancellazione accidentale delle informazioni memorizzate sulla scheda. Le Memory Stick standard sono schede seriali a 10 pin a forma di bastoncino di gomma da masticare. Sony promuove 3 tipi di schede: Memory Stick, Memory Stick Magic Gate (MG) e Memory Stick Duo.

Memory Stick Magic Gate (MG) sono schede con tecnologia di protezione del copyright MagicGate incorporata. È vero, non è del tutto chiaro quanto di questo sia necessario agli utenti, che, di norma, acquistano dispositivi digitali per soddisfare le proprie esigenze. Esternamente, le carte differiscono nel colore: le carte normali sono blu e Magic Gate è bianca.

Per quanto riguarda le carte con prefisso Duo, sono di dimensioni più piccole (1/3 della lunghezza standard) e di peso, e possono avere anche una modifica MG. Tuttavia, per utilizzare le schede Duo nei dispositivi Memory Stick, è necessario un adattatore speciale. È necessario prestare attenzione a questo quando si acquista una scheda di memoria, ad esempio, per videocamera digitale o una fotocamera Sony. Altrimenti, le schede Memory Stick non presentano seri vantaggi rispetto ad altri standard, sottolineando l'originalità di Sony, che non ha utilizzato soluzioni già pronte e ha creato il proprio standard.

Lo standard SmartMedia è un nome commerciale per dispositivi designati come SSFDC - Stato solido Scheda disco floppy. Cioè, in russo, SSFDC è un "disco floppy a stato solido". Le schede di questo standard hanno dimensioni di 37x45x0,76 mm e pesano 2 g Allo stesso tempo, la capacità di memoria teorica massima di una scheda SmartMedia, determinata dalle specifiche standard, è di 8 Gb.

Lo standard è stato sviluppato nel 1995 da Toshiba e la sua promozione è effettuata dal Forum SSFDC, tra cui molte aziende famose: oltre alla stessa Toshiba, ci sono anche Fuji, Matsushita, Phison Electronics Corp e altre. A differenza delle Compact Flash, le schede SmartMedia (SM) non hanno un controller integrato, il che, secondo i creatori, dovrebbe ridurne il costo (è logico supporre che il costo dei dispositivi in ​​grado di funzionare con le schede SmartMedia aumenti in proporzione a Questo). A proposito, a causa della mancanza di un controller nella scheda stessa, è impossibile utilizzare adattatori passivi per lavorare con SmartMedia, e i lettori di schede costeranno all'acquirente tra $ 30 e $ 50.

Le tensioni operative per SmartMedia sono le stesse di Compact Flash, ovvero 5 V e 3,3 V. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alla seguente caratteristica: a differenza della Compact Flash, le apparecchiature progettate per funzionare con SmartMedia non possono sempre funzionare con schede di entrambi tipi. Pertanto, per rendere più chiara la differenza tra le schede, i drive SmartMedia funzionanti con una tensione di 5 V hanno l'angolo superiore sinistro tagliato, mentre i loro “colleghi” funzionanti con una tensione di alimentazione di 3,3 V non hanno l'angolo superiore destro . È vero, i “mangiatori di energia” a 5 V non vengono più prodotti. Fino a poco tempo fa, la capacità massima delle schede era di 128 MB, ma oggi sono già in vendita dispositivi con una capacità di 256 MB (in particolare prodotti SanDisk e Viking).

Per quanto riguarda la pratica applicativa, le schede SmartMedia vengono utilizzate, di regola, nelle fotocamere digitali e nei lettori MP3, raramente presenti in altri gadget digitali. Va ricordato che i nuovi moduli grande capacità non può sempre essere installato nei vecchi modelli di dispositivi digitali. Il motivo è che il controller che controlla il funzionamento della scheda si trova rispettivamente "a bordo" del dispositivo stesso e non nel corpo della scheda, poiché al momento del rilascio, ad esempio, non esistevano schede SM con fotocamera con una capacità di 128 MB, è impossibile lavorare con tali "giganti" che il controller non può. Questo è un grave svantaggio dei dispositivi SmartMedia. Ora sullo standard MultiMediaСard (MMC). Queste carte sono ampiamente utilizzate come dispositivi esterni memoria specifica per computer palmari e smartphone. Tuttavia, anche fotocamere digitali, lettori MP3, dispositivi di gioco, laptop e altri dispositivi digitali sono potenziali consumatori attivi di questo prodotto. Promuove lo standard dell'Associazione MMC, che comprende Hewlett Packard, Renesas Technology, Infineon Technologies Flash, Lexar Media, Micron Technology, Nokia Mobile Phones, Power Digital Card, Samsung Electronics, Sanyo Electric e altri produttori di apparecchiature digitali. Inoltre, molti di loro sono anche membri della Compact Flash Association... Lo standard stesso è stato presentato al pubblico per la prima volta nel novembre 1997 ed è stato il risultato degli sforzi congiunti di SanDisk Corporation e Siemens AG/Infineon Technologies AG.

Una scheda MMC è larga circa la metà di un'unità CompactFlash e le sue dimensioni sono vicine a quelle grandi. francobollo(24x32x1,4 mm) con sette cuscinetti di contatto sul lato inferiore della custodia. Allo stesso tempo, a differenza di CompactFlash, le schede standard MMC sono dotate di protezione contro la cancellazione accidentale delle informazioni registrate su di esse: sulla custodia è presente un interruttore meccanico di blocco della scrittura (come i floppy disk da 3,5 pollici). La struttura della scheda MMC, come CompactFlash, include un controller che controlla il funzionamento della scheda, che ne semplifica il funzionamento e ne garantisce la compatibilità con molti dispositivi.

Le schede MMC pesano solo 1,5 g, quindi sono particolarmente utilizzate dai produttori di computer tascabili e telefono cellulare. Un altro vantaggio delle schede MMC rispetto ai "compagni di classe" è il ridotto consumo energetico, che si ottiene riducendo la tensione di alimentazione a 3,3 o 2,7 V. E le schede MMC possono anche vantare un volume: ora vengono prodotti in serie dispositivi con una capacità di 1 Gb .

Una modifica del formato MultiMediaCard sono le schede Secure Digital o schede SD. L’iniziativa di creare carte “sicure” è nata da Matsushita Electronic ( marchio Panasonic), SanDisk e Toshiba. Le nuove carte sono state progettate per risolvere due problemi: tenere conto delle tendenze dei tempi legate alla protezione delle informazioni sul diritto d'autore: questa è la prima cosa. E in secondo luogo, aumentare la quantità di memoria a disposizione degli utenti.

Le schede SD sono leggermente più spesse delle schede MMC (di 0,7 mm) e si differenziano per due contatti aggiuntivi (9 contatti per SD contro 7 per MMC). Grazie alla modifica dello standard, la capacità teorica massima delle schede è aumentata a 2 Gb ed è aumentata anche la velocità di scambio dei dati. Allo stesso tempo, le schede MMC "classiche" sono pienamente compatibili con i dispositivi che possono funzionare con le schede SD, ma non sempre viene osservata la compatibilità con le versioni precedenti, che deve essere presa in considerazione quando si acquistano nuove schede SD. A proposito, non vengono prodotte solo schede MMC e SD standard unità esterne, ma anche vari tipi"gadget", come ricevitori GPS o sintonizzatori FM, collegati a computer palmari tramite un connettore SD. Ebbene, la possibilità di protezione del copyright ha consentito ai venditori di pubblicare libri e canzoni su supporti SD.

E infine, uno degli standard per dispositivi flash implementati più di recente è stata la xD-Picture Card, di cui il mondo ha appreso il 30 luglio 2002, quando Olympus e FujiFilm hanno annunciato il rilascio di schede di memoria flash in miniatura di un nuovo formato. Il prefisso xD sta per extreme digital e, secondo le società di sviluppo, dovrebbe enfatizzare l'uso di questo mezzo per la memorizzazione di dati audio e video. Olympus e FujiFilm ritengono che il nuovo formato multimediale dovrebbe sostituire le schede SmartMedia obsolete.

Allo stesso tempo, uno dei motivi per creare il nuovo prodotto era la tendenza a ridurre le dimensioni delle fotocamere digitali. Le dimensioni della xD-Picture Card sono infatti molto piccole (20x25x1.7 mm), e la capacità di memorizzazione teoricamente raggiungibile è di 8 Gb. È vero, la prima linea xD-Picture includeva schede con capacità di 16, 32, 64 e 128 MB. Alla fine del 2002 apparve una versione da 256 MB di xD-Picture e successivamente una versione da 512 MB.

In conformità con le specifiche standard, la velocità massima di lettura dei dati dalle schede xD-Picture è di 5 Mb/s, la velocità di scrittura è di 3 Mb/s. Tensione di alimentazione - 3,3 V; il consumo energetico durante il funzionamento è di 25 mW. Come SmartMedia, le schede xD-Picture non includono un controller.

Caratteristica interessante- tutte le nuove fotocamere Fuji e Olympus compatibili con le schede xD-Picture consentono anche di installare moduli SmartMedia. A questo scopo è stata utilizzata una soluzione tecnica originale: nello slot di memoria del dispositivo i gruppi di contatti si trovano su lati diversi, il che garantisce la compatibilità dell'apparecchiatura con due diversi standard di flashcard.

A proposito, per le schede xD-Picture esiste un adattatore speciale realizzato sotto forma di scheda CompactFlash che, dopo aver installato xD-Picture al suo interno, garantisce la compatibilità del nuovo prodotto con tutti i dispositivi che supportano CompactFlash.

Invece di una conclusione

Per riassumere tutto quanto sopra, dobbiamo riconoscere un fatto indiscutibile: la memoria flash è una cosa comoda ed estremamente utile. Combinando le caratteristiche inerenti sia alla memoria permanente che alla RAM, le "unità flash" sono in grado di colmare la mancanza di "cervello" nei dispositivi digitali di piccole dimensioni, offrendo ai loro proprietari possibilità quasi illimitate per archiviare i dati necessari, il cui volume è limitato solo dal numero di unità flash disponibili. Una cosa è brutta: anche qui ci sono alcune carenze. In primo luogo, esistono molti formati di dispositivi flash, il che è costoso per il proprietario di vari gadget e, in secondo luogo, la limitazione del numero di cicli di riscrittura è una proprietà molto reale. Tuttavia, come sapete, gli svantaggi esistono solo per enfatizzare i vantaggi e i dispositivi flash ne hanno molti.

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