Накопители на основе флеш-памяти. Как сделать правильный выбор

В этой статье мы кратко рассмотрим архитектуру и строение флеш-памяти и определимся с выбором промышленного SSD-накопителя.

Твердотельный или SSD-накопитель (Solid State Drive) является компьютерным не механическим запоминающим устройством, состоящем из микросхем памяти и микроконтроллера.

Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти EEPROM (англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).

Архитектуры NOR и NAND

Существуют две архитектуры флеш-памяти — NOR и NAND различающиеся, в первую очередь, по методу соединения ячеек памяти. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые и определяют сферы применения каждой технологии.

Память NOR, названная так в честь особой разметки данных (Not OR – логическое НЕ-ИЛИ). Конструкция NOR использует классическую двумерную матрицу проводников, в которой на пересечении строк и столбцов установлено по одной ячейке.

Благодаря такой компоновке, NOR предоставляет возможность высокоскоростного, случайного доступа к информации, и обладает способностью записывать и считывать данные в определенном участке без необходимости обращаться к памяти последовательно. В отличие от NAND памяти, память NOR позволяет обращаться к данным размером до одного байта.

Технология NOR выигрывает в ситуациях, когда данные случайным образом записываются или читаются. Поэтому NOR чаще используется как память программ микропроцессоров, например, память BIOS персонального компьютера, память для хранения небольших вспомогательных данных, или память сотовых телефонов и планшетов для хранения операционной системы.

Память NAND названа в честь особой разметки данных (Not AND – логическое НЕ-И). В основе та же самая матрица, что и в NOR, но вместо одной ячейки (транзистора) в каждом пересечении устанавливается столбец из последовательно включенных ячеек.

NAND память записывает и считывает данные с высокой скоростью, в режиме последовательного чтения, упорядочивая данные в небольшие блоки, страницы. Память NAND может считывать и записывать информацию постранично, но в отличии от NOR не может обращаться к конкретному байту.

Цена на SSD-накопителя с использованием NAND архитектуры меньше NOR и микросхемы NAND обладают большей плотностью информации на матрицу. NAND архитектуру обычно используют в SSD, USB-накопителях, картах памяти, в мобильных телефонах для хранения пользовательской информации, и других устройствах, в которых данные записываются последовательно.

Для нас наибольший интерес представляет именно NAND архитектура, применяемая при производстве большинства современных твердотельных накопителей.

Второе поколение NAND — 3D NAND

Причиной возникновения второго поколения NAND стало стремление производителей снизить стоимость изготовления флэш-памяти в условиях, когда техпроцесс приблизился к 10 нанометрам и дальнейшее уменьшение кристалла по осям X и Y стало невозможным.

Отличительной особенностью новой NAND архитектуры является вертикальная компоновка блока ячеек на кристалле, благодаря чему добавилась еще одна ось – вертикальная ось Z. Наложение ячеек производится слоями, в результате каждый кристалл имеет многослойную 3D структуру.

Такая вертикальная структура обеспечила прорыв в плотности флеш-памяти. Появление вертикальной оси сняло зависимость от других осей, благодаря чему необходимость в уменьшении кристалла пропала, и многие производители вернулись к техпроцессу 30 нанометров, что в итоге привело к снижению стоимости выпускаемой продукции.

Ячейки памяти

Существуют устройства, в которых элементарная ячейка хранит один, два, три или четыре бита информации. Физически все четыре типа ячеек NAND-памяти состоят из одинаковых транзисторов. Отличается только количество хранимого ячейкой памяти заряда.

В однобитовых ячейках различают только два уровня заряда на плавающем затворе. Такие ячейки называют одноуровневыми (

single-level cell, SLC). SLC память имеет самую высокую цену, высокую производительность, низкое энергопотребление, наибольшую скорость записи и количество циклов Program/Erase.

В многобитовых ячейках различают больше уровней заряда; их называют многоуровневыми (multi-level cell, MLC). MLC-устройства дешевле и более ёмки, чем SLC-устройства, однако имеют более высокое время доступа и примерно на порядок меньшее максимальное количество перезаписей. Обычно под MLC понимают память с 4 уровнями заряда (2 бита) на каждую ячейку.

Более дешёвую в пересчёте на объём память с 8 уровнями (3 бита) называют TLC (Triple Level Cell). TLC также отстает от SLC и MLC по скорости чтения и записи и ресурсу в циклах Program/Erase.

Существуют также устройства с 16 уровнями на ячейку (4 бита), QLC (quad-level cell). QLC является самой доступной по стоимости хранения 1 ГБ данных, приближаясь по данному параметру к традиционным жестким дискам.

На сегодняшний день многоуровневая память доминирует на рынке. Тем не менее, SLC-изделия, несмотря на многократно меньшую ёмкость и высокую стоимость, продолжают разрабатываться и выпускаться для особо ответственных применений.

Выбор флеш-накопителя для промышленного компьютера на примере решений от компании Innodisk

Выбор твердотельного накопителя для компьютера зависит от нескольких факторов. В первую очередь такими являются: форм-фактор, сфера применения, условия эксплуатации, скорость и ресурс.

Форм-фактор

Подбор любого устройства хранения данных начинается с определения слота и разъема, в который это устройство будет установлено. На сегодняшний день на рынке доступно множество форм-факторов и интерфейсов для подключения накопителей на основе флеш-памяти. Самым распространённым, пожалуй, является форм-фактор 2.5 дюйма c интерфейсом подключения SATA третьего поколения. Разъем 2.5” SATA есть практически в каждом современном персональном компьютере или ноутбуке и является универсальным, как для установки классического жесткого диска, так и для установки твердотельного накопителя на основе флеш-памяти.

Доступные форм-факторы:

Условия эксплуатации

Промышленный компьютер отличается от своего домашнего собрата в первую очередь: возможность бесперебойной работой в режиме 24/7/365, стойкостью к температурным скачкам, вибрациям, ударам и повышенной влажности. Высокие требования, предъявляемые к промышленному компьютеру, распространяются на все его компоненты, в том числе на устройство хранения данных.

В зависимости от степени стойкости к перечисленным факторам различается и цена устройства на основе флеш-памяти. Поэтому, важно определить в каких условиях будет эксплуатироваться конечное изделие и каким температурным нагрузкам будет подвергаться.

Несмотря на то, что вся продукция компании Innodisk относится к промышленному классу и имеет множество физических и технологических средств защиты от внешних факторов.

Устройства на основе флеш-памяти можно условно разделить на два больших направления:

Ресурс. Скорость

Как мы выяснили ранее, существуют ячейки флеш-памяти способные хранить 2 (SLC), 4 (MLC), 8 (TLC) или 16 (QLC) уровней заряда. В промышленной флеш-памяти Innodisk используют только первые три, это связано с повышенными требованиями к надежности. Алгоритм обработки заряда, состоящего из 16 уровней слишком сложный, а в условиях скачков напряжения и радиочастотных помех, которые могут возникать при эксплуатации промышленного компьютера, это может привести к быстрому снижению остаточного ресурса и как следствие к потере данных.

Кроме трех основных типов ячеек памяти существует ячейки MLC корпоративного сегмента — eMLC. У компании Innodisk такие ячейки носят название iSLC и являются золотой серединой между выносливостью SLC и более доступной ценой MLC.

Накопители iSLC демонстрируют производительность и надежность сопоставимую с SLC продуктами, но построены на аппаратной части MLC памяти, благодаря чему являются более доступными решением, подходящим для серверов и систем корпоративного сегмента.

При использовании SSD на базе технологии iSLC можно быть уверенным в сохранности данных — срок эксплуатации увеличен в несколько раз по сравнению со стандартными MLC-продуктами.

Для наглядности, можно составить сравнительную таблицу ячеек памяти, используемых в флеш-накопителях, по соотношению цена/выносливость/скорость.

Сравним четыре твердотельных накопителя производства компании Innodisk форм-фактора 2,5” SATA объемом 128 Гигабайт, расширенного температурного режима (-40…+85), предназначенных для встраиваемых систем.

Наименование, SSD 2.5” 128 Гб, -40 +85 C, серия Embedded	Тип ячеек памяти NAND	Стоимость 128 Гигабайт объема (у.е.)	Количество полных циклов перезаписи (P/E)	Скорость чтение/запись (МБ/с)
DES25-A28DK1EW3QF	3D TLC	100,40	3000	550/150
DES25-A28M41BW1DC	MLC	192,17	3000	530/190
DHS25-A28M41BW1DC	iSLC	429, 18	20 000	540/400
DES25-A28D06SWCQB	SLC	1690,39	60 000	490/430

Расшифровка наименования SSD от компании Innodisk

Форм-фактор. Тип памяти. Серия.

В модельном ряду крупных производителей промышленных решений на основе флеш-памяти, таких как компания Innodisk, можно встретить множество устройств с похожими техническими характеристиками, относящихся к разным сериям.

Чтобы не заблудится в подобном изобилии и выбрать накопитель, подходящий именно для ваших задач, сначала нужно разобраться, какие именно бывают SSD и для чего они предназначены.

Для примера рассмотрим SSD-накопитель 2.5 дюйма с интерфейсом SATA:

Левая часть наименования (

2.5″ SATA SSD) – форм-фактор.

Правая (3MV2-P) – серия. Разберем ее более подробно.

(3) – Поколение: 1, 2, 3.
Может быть Первое, второе или третье.

(M), обозначает тип NAND флеш-памяти: S, M, I, T.
S: SLC
Имеет высокую скорость записи, низкое энергопотребление и высокую выносливость. Твердотельные накопители на основе SLC флэш-памяти отличаются высокой надежностью и лучше подходят для ответственных применений.
M: MLC
Основное преимущество MLC флеш-памяти в её более низкой стоимости в связи с более высокой плотностью данных. Это преимущество делает твердотельные накопители на основе MLC флэш-памяти прекрасной заменой традиционным жёстким дискам HDD.
I: iSLC
iSLC — это эксклюзивная технология программного обеспечения от Innodisk, которая улучшает скорость обмена и качество данных, приближая их к скорости записи накопителей на основе Flash-памяти SLC. Благодаря использованию алгоритмов управления Flash-памятью, iSLC повышает выносливость твердотельного накопителя SSD до 20.000 циклов.

T: TLC
3D Flash-память на базе TLC представляет собой новую технологию с обновленной архитектурой. Данное решение обеспечивает более высокую плотность записи информации при меньшей стоимости.

(V) — сфера применения, серия. Различают: E, G, R, V, S.
E: Embedded
Накопители, оптимизированные для встраиваемых систем промышленного класса
G: EverGreen
Хорошая скорость и долгий срок службы
V: InnoREC
SSD для видеонаблюдения
R: InnoRobust
Серия для самых ответственных применений
S: Server
Серверные загрузочные устройства
I: InnoAGE
SSD с Microsoft Azure Sphere внутри

(2) – производственная серия продукции.
Значение может находится в пределах от 1 до 10, или может отсутствовать. Не является определяющим при выборе SSD-накопителя.

(-P) указывает на наличие кэша на основе DRAM памяти.
Буфер обмена (кэш) используется преимущественно для хранения таблицы трансляции адресов, что увеличивает скорость доступа ко флеш-памяти и записи файлов.
На каждый 1 Гб объема SSD должно приходиться 1 Мб кэша. Таким образом SSD объемом 120-128 Гб должен иметь 128 Мб, 240-256 Гб – 256 Мб, 500-512 Гб – 512 Мб, 960-1024 Гб – 1024 Мб кэша.
Скорость SSD-накопителя без DRAM буфера будет снижаться при длительных операциях записи мелких файлов.

Основные серии SSD-накопителей Innodisk

Сфера применения.

Embedded
Серия Embedded является лучшим решением для встраиваемых систем промышленного класса, потому что продукты данной серии обладают высокой надежностью и длительным сроком службы.

EverGreen
Серия EverGreen разработана с интегрированным внешним DRAM-кэшем, который значительно улучшает скорость обмена данными с SSD и продлевает срок его службы.

InnoREC
SSD-накопители InnoREC специально разработаны для видеонаблюдения и имеют интеллектуальные алгоритмы прошивки, которые гарантируют непрерывную стабильную запись данных.

InnoRobust
Серия InnoRobust отвечает всем современным требованиям к устройствам для ответственных применений. Данная серия полностью совместима со стандартами аэрокосмических и оборонных систем, в том числе MIL-STD-810F/ G и MIL-I-46058C. Твердотельные накопители серии InnoRobust полностью защищены от пыли, ударов, вибраций и экстремальных температур.

Server
Серверные загрузочные устройства SATADOM и предназначены для простой интеграции в сервер и получения надежного решения. Устройства сертифицированы для Windows Server 2016 Hyper V и VMware.

InnoAGE
SSD с Microsoft Azure Sphere внутри. Azure Sphere — это защищенная платформа приложений высокого уровня со встроенными функциями взаимодействия и обеспечения безопасности, предназначенная для устройств, подключенных к Интернету.

Кроме перечисленных выше серий, в модельном ряду компании Innodisk есть уникальный продукт — Огнеупорные накопители 3.5” Fire Shield SSD.

SSD-накопители серии 3.5” Fire Shield SSD способны противостоять воздействию открытого огня температурой 800^oC на протяжении 30 минут, надежно защищающая элементы памяти от внешних воздействий.

Заключение

Подводя итоги, хочу отметить, в данной статье мы с вами:

• Узнали, что такое SSD.
• Дали определение флеш-памяти и выяснили какие бывают архитектуры (NOR, NAND).
• Разобрались, почему именно NAND архитектура лучше подходит для SSD-накопителей.
• Нашли отличия между типами ячеек NAND памяти (SLC, MLC, TLC, QLC).
• Сравнили несколько продуктов компании Innodisk, определили какие типы ячеек обладают наибольшей выносливость и надежностью, а какие доступной ценой.
• Определили, что такое форм-фактор и какие используются в современных промышленных ПК.
• На примере SSD от компании Innodisk разобрали, какие серии продукции существуют и для каких задач они лучше подходят.

Надеюсь, изложенный материал оказался полезным и вам стало проще ориентироваться в мире промышленных накопителей на основе флеш-памяти.

---

За более подробной информацией обращайтесь к специалистам IPC2U по телефону: +7 (495) 232 0207 или по e-mail: [email protected]

память — это… Что такое Флеш-память?

У этого термина существуют и другие значения, см. Флеш.

Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.

Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации.

История

Предшественниками технологии флеш-памяти можно считать ультрафиолетово и электрически стираемые ПЗУ (EEPROM). Эти приборы также имели матрицу транзисторов с плавающим затвором, в которых инжекция электронов в плавающий затвор («запись») осуществлялась созданием большой напряженности электрического поля в тонком диэлектрике. Однако площадь разводки компонентов в матрице резко увеличивалась, если требовалось создать поле обратной напряженности для снятия электронов с плавающего затвора («стирания»). Поэтому и возникло два класса устройств: в одном случае жертвовали цепями стирания, получая память высокой плотности с однократной записью, а в другом случае делали полнофункциональное устройство с гораздо меньшей емкостью.

Соответственно усилия инженеров были направлены на решение проблемы плотности компоновки цепей стирания. Они увенчались успехом изобретением инженера компании Toshiba Фудзио Масуокой в 1984 году. Название «флеш» было придумано также в Toshiba коллегой Фудзио, Сёдзи Ариидзуми, потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ. flash). Масуока представил свою разработку на IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), проходившей в Сан-Франциско, Калифорния.

В 1988 году Intel выпустила первый коммерческий флеш-чип NOR-типа.

NAND-тип флеш-памяти был анонсирован Toshiba в 1989 году на International Solid-State Circuits Conference.

Принцип действия

^[1]

Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры.

Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора (эффект Hot carrier injection (англ.)).

Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения.

Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек.

• Разрез транзистора с плавающим затвором

• Программирование флеш-памяти

• Стирание флеш-памяти

NOR- и NAND-приборы

Различаются методом соединения ячеек в массив и алгоритмами чтения-записи.

Конструкция NOR использует классическую двумерную матрицу проводников, в которой на пересечении строк и столбцов установлено по одной ячейке. При этом проводник строк подключался к стоку транзистора, а столбцов — ко второму затвору. Исток подключался к общей для всех подложке. В такой конструкции было легко считать состояние конкретного транзистора, подав положительное напряжение на один столбец и одну строку.

Конструкция NAND — трёхмерный массив. В основе та же самая матрица, что и в NOR, но вместо одного транзистора в каждом пересечении устанавливается столбец из последовательно включенных ячеек. В такой конструкции получается много затворных цепей в одном пересечении. Плотность компоновки можно резко увеличить (ведь к одной ячейке в столбце подходит только один проводник затвора), однако алгоритм доступа к ячейкам для чтения и записи заметно усложняется.

Технология NOR позволяет получить быстрый доступ индивидуально к каждой ячейке, однако площадь ячейки велика. Наоборот, NAND имеют малую площадь ячейки, но относительно длительный доступ сразу к большой группе ячеек. Соответственно, различается область применения: NOR используется как непосредственная память программ микропроцессоров и для хранения небольших вспомогательных данных.

Названия NOR и NAND произошли от ассоциации схемы включения ячеек в массив со схемотехникой микросхем КМОП-логики.

Существовали и другие варианты объединения ячеек в массив, но они не прижились.

• Компоновка шести ячеек NOR flash

• Структура одного столбца NAND flash

SLC- и MLC-приборы

Различают приборы, в которых элементарная ячейка хранит один бит информации и несколько бит. В однобитовых ячейках различают только два уровня заряда на плавающем затворе. Такие ячейки называют одноуровневыми (англ. single-level cell, SLC). В многобитовых ячейках различают больше уровней заряда; их называют многоуровневыми (англ. multi-level cell, MLC^[2]). MLC-приборы дешевле и более ёмкие, чем SLC-приборы, однако с большим временем доступа и меньшим максимальным количеством перезаписей.

Обычно под MLC понимают память с 4 уровнями заряда (2 бита), память с 8 уровнями (3 бита) называют TLC^[3], с 16 уровнями (4 бита) — 16LC.^[4]

Аудиопамять

Естественным развитием идеи MLC ячеек была мысль записать в ячейку аналоговый сигнал. Наибольшее применение такие аналоговые флеш-микросхемы получили в воспроизведении звука. Такие микросхемы получили широкое распространение во всевозможных игрушках, звуковых открытках и т. д.^[5]

Многокристальные микросхемы

Часто в одну микросхему флеш-памяти упаковывается несколько полупроводниковых пластин (кристаллов), до 8-16 штук.^[6]

Технологические ограничения

Запись и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи для формирования высоких напряжений, тогда как при чтении затраты энергии относительно малы.

Ресурс записи

Изменение заряда сопряжено с накоплением необратимых изменений в структуре и потому количество записей для ячейки флеш-памяти ограничено (обычно до 10 тыс. раз для MLC-устройств и до 100 тыс. раз для SLC-устройств).

Одна из причин деградации — невозможность индивидуально контролировать заряд плавающего затвора в каждой ячейке. Дело в том, что запись и стирание производятся над множеством ячеек одновременно — это неотъемлемое свойство технологии флеш-памяти. Автомат записи контролирует достаточность инжекции заряда по референсной ячейке или по средней величине. Постепенно заряд отдельных ячеек рассогласовывается и в некоторый момент выходит за допустимые границы, которые может скомпенсировать инжекцией автомат записи и воспринять устройство чтения. Понятно, что на ресурс влияет степень идентичности ячеек. Одно из следствий этого — с уменьшением топологических норм полупроводниковой технологии создавать идентичные элементы все труднее, поэтому вопрос ресурса записи становится все острее.

Другая причина — взаимная диффузия атомов изолирующих и проводящих областей полупроводниковой структуры, ускоренная градиентом электрического поля в области кармана и периодическими электрическими пробоями изолятора при записи и стирании. Это приводит к размыванию границ и ухудшению качества изолятора, уменьшению времени хранения заряда.

Идут исследования технологии восстановления ячейки флеш-памяти путём локального нагрева изолятора затвора до 800°С в течении нескольких миллисекунд.^[7]

Срок хранения данных

Изоляция кармана неидеальна, заряд постепенно изменяется. Срок хранения заряда, заявляемый большинством производителей для бытовых изделий — 10-20 лет.

Специфические внешние условия могут катастрофически сократить срок хранения данных. Например, повышенные температуры или радиационное облучение (гамма-радиация и частицы высоких энергий).

У современных микросхем NAND при чтении возможно повреждение данных на соседних страницах в пределах блока. Осуществление большого числа (сотни тысяч и более) операций чтения без перезаписи может ускорить возникновение ошибки.^[8]

Иерархическая структура

Стирание, запись и чтение флеш-памяти всегда происходит относительно крупными блоками разного размера, при этом размер блока стирания всегда больше чем блок записи, а размер блока записи не меньше, чем размер блока чтения. Собственно, это — характерный отличительный признак флеш-памяти по отношению к классической памяти EEPROM.

Как следствие — все микросхемы флеш-памяти имеют ярко выраженную иерархическую структуру. Память разбивается на блоки, блоки состоят из секторов, секторы из страниц. В зависимости от назначения конкретной микросхемы глубина иерархии и размер элементов может меняться.

Например, NAND-микросхема может иметь размер стираемого блока в сотни кбайт, размер страницы записи и чтения 4 кбайт. Для NOR-микросхем размер стираемого блока варьируется от единиц до сотен кбайт, размер сектора записи — до сотен байт, страницы чтения — единицы-десятки байт.

Скорость чтения и записи

Скорость стирания варьируется от единиц до сотен миллисекунд в зависимости от размера стираемого блока. Скорость записи — десятки-сотни микросекунд.

Обычно скорость чтения для NOR-микросхем нормируется в десятки наносекунд. Для NAND-микросхем скорость чтения десятки микросекунд.

Особенности применения

Стремление достичь предельных значений емкости для NAND-устройств привело к «стандартизации брака» — праву выпускать и продавать микросхемы с некоторым процентом бракованных ячеек и без гарантии непоявления новых «bad-блоков» в процессе эксплуатации. Чтобы минимизировать потери данных, каждая страница памяти снабжается небольшим дополнительным блоком, в котором записывается контрольная сумма, информация для восстановления при одиночных битовых ошибках, информация о сбойных элементах на этой странице и количестве записей на эту страницу.

Сложность алгоритмов чтения и допустимость наличия некоторого количества бракованных ячеек вынудило разработчиков оснастить NAND-микросхемы памяти специфическим командным интерфейсом. Это означает, что нужно сначала подать специальную команду переноса указанной страницы памяти в специальный буфер внутри микросхемы, дождаться окончания этой операции, считать буфер, проверить целостность данных и, при необходимости, попытаться восстановить их.

Слабое место флеш-памяти — количество циклов перезаписи в одной странице. Ситуация ухудшается также в связи с тем, что стандартные файловые системы — то есть стандартные системы управления файлами для широко распространенных файловых систем — часто записывают данные в одно и то же место. Часто обновляется корневой каталог файловой системы, так что первые секторы памяти израсходуют свой запас значительно раньше. Распределение нагрузки позволит существенно продлить срок работы памяти. Подробнее про задачу равномерного распределения износа см.: Wear leveling (англ.).

Подробнее о проблемах управления NAND-памятью, вызванных разным размером страниц стирания и записи см.: Write amplification (англ.).

NAND-контроллеры

Для упрощения применения микросхем флеш-памяти NAND-типа они используются совместно со специальными микросхемами — NAND-контроллерами. Эти контроллеры должны выполнять всю черновую работу по обслуживанию NAND-памяти: преобразование интерфейсов и протоколов, виртуализация адресации (с целью обхода сбойных ячеек), проверка и восстановление данных при чтении, забота о разном размере блоков стирания и записи, забота о периодическом обновлении записанных блоков (есть и такое требование), равномерное распределение нагрузки на секторы при записи.

Однако задача равномерного распределения износа не обязательна, что зачастую приводит к экономии в дешевых изделиях. Такие флеш-карты памяти и USB-брелки быстро выйдут из строя при частой перезаписи. Если вам нужно часто записывать на флешку — старайтесь брать дорогие изделия с SLC-памятью и качественными контроллерами, а также старайтесь минимизировать запись в корневую директорию.

На дорогие NAND-контроллеры также может возлагаться задача «ускорения» микросхем флеш-памяти путем распределения данных одного файла по нескольким микросхемам. Время записи и чтения файла при этом сильно уменьшается.

Специальные файловые системы

Зачастую флеш-память подключается в устройстве напрямую — без контроллера. В этом случае задачи контроллера должен выполнять программный NAND-драйвер в операционной системе. Чтобы не выполнять избыточную работу по равномерному распределению записи по страницам, стараются эксплуатировать такие носители со специально придуманными файловыми системами (англ. Flash file system): JFFS2^[9] и YAFFS^[10] для Linux и др.

Применение

Существует два основных применения флеш-памяти: как мобильный носитель информации и как хранилище программного обеспечения («прошивки») цифровых устройств. Зачастую эти два применения совмещаются в одном устройстве.

Флеш-память позволяет обновлять прошивку устройств в процессе эксплуатации.

NOR

Применение NOR-флеши, устройства энергонезависимой памяти относительно небольшого объёма, требующие быстрого доступа по случайным адресам и с гарантией отсутствия сбойных элементов:

• Встраиваемая память программ однокристальных микроконтроллеров. Типовые объёмы — от 1 кбайта до 1 Мбайта.
• Стандартные микросхемы ПЗУ произвольного доступа для работы вместе с микропроцессором.
• Специализированные микросхемы начальной загрузки компьютеров (POST и BIOS), процессоров ЦОС и программируемой логики. Типовые объёмы — единицы и десятки мегабайт.
• Микросхемы хранения среднего размера данных, например DataFlash. Обычно снабжаются интерфейсом SPI и упаковываются в миниатюрные корпуса. Типовые объёмы — от сотен кбайт до технологического максимума.

NAND

Флеш-карты разных типов (спичка для сравнения масштабов)

Там, где требуются рекордные объёмы памяти — NAND-флеш вне конкуренции.

В первую очередь — это всевозможные мобильные носители данных и устройства, требующие для работы больших объёмов хранения. В основном, это USB-брелоки и карты памяти всех типов, а также мобильные медиаплееры.

Флеш-память типа NAND позволила миниатюризировать и удешевить вычислительные платформы на базе стандартных операционных систем с развитым программным обеспечением. Их стали встраивать во множество бытовых приборов: сотовые телефоны и телевизоры, сетевые маршрутизаторы и точки доступа, медиаплееры и игровые приставки, фоторамки и навигаторы.

Высокая скорость чтения делает NAND-память привлекательной для кэширования винчестеров. При этом часто используемые данные операционная система хранит на относительно небольшом твердотельном устройстве, а данные общего назначения записывает на дисковый накопитель большого объёма.^[11]

Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам NAND-память активно вытесняет из обращения носители других типов. Сначала исчезли дискеты и дисководы гибких магнитных дисков^[12], ушли в небытие накопители на магнитной ленте. Магнитные носители практически полностью вытеснены из мобильных и медиаприменений. Сейчас флеш-память активно теснит винчестеры в ноутбуках^[13] и уменьшает долю записываемых оптических дисков.

Стандартизацией применения чипов флеш-памяти типа NAND занимается Open NAND Flash Interface Working Group (ONFI). Текущим стандартом считается спецификация ONFI версии 1.0^[14], выпущенная 28 декабря 2006 года. Группа ONFI поддерживается конкурентами Samsung и Toshiba в производстве NAND-чипов: Intel, Hynix и Micron Technology.^[15]

Достижения

Максимальное значение объёмов микросхем NOR — до 256 Мбайт. NAND имеет максимальное значение объёма на 8-кристальную микросхему 128 Гбайт (то есть объём кристалла 16 Гбайт).^[16]

В 2005 году Toshiba и SanDisk представили NAND-чипы объёмом 1 Гб^[17], выполненные по технологии многоуровневых ячеек, где один транзистор может хранить несколько бит, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе.

Компания Samsung в сентябре 2006 года представила 4-гигабайтный чип, выполненный по 40-нм технологическому процессу.^[18]

В конце 2007 года Samsung сообщила о создании MLC-чипа флеш-памяти типа NAND, выполненного по 30-нм технологическому процессу с ёмкостью чипа 8 Гб. В декабре 2009 года начато производство этой памяти объёмом 4 Гб (32 Гбит).^[19]

На конец 2008 года лидерами по производству флеш-памяти являлись Samsung (31 % рынка) и Toshiba (19 % рынка, включая совместные заводы с Sandisk). (Данные согласно iSuppli на 4 квартал 2008 года).

В июне 2010 года Toshiba объявила о выпуске 128-Гб чипа, состоящего из 16 модулей по 8 Гб. Одновременно с ним в массовую продажу вышли и чипы в 64 Гб.^[20][21]

Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB-устройства и карты памяти имели объём от 512 Мб до 64 Гб. Самый большой объём USB-устройств составлял 4 терабайта.

В 2010 году Intel и Micron сообщили об успешном совместном освоении выпуска 3-битной (TLC) флеш-памяти типа NAND с использованием норм 25-нм техпроцесса.^[2]

6 декабря 2011 года Intel и Micron анонсировали NAND-флеш-память по технологии 20 нм объёмом 128 Гбит.^[22]

27 августа 2011 года Transcend совместно с институтом ITRI представили USB-накопитель с флеш-памятью ёмкостью 2 Тб и подключением по стандарту USB 3.0.^[23]

См. также

Примечания

Ссылки

Технологии флэш-памяти

Современному человеку нравится быть мобильным и иметь при себе различные высокотехнологичные гаджеты (англ. gadget — устройство), облегчающие жизнь, да что там скрывать, делающие ее более насыщенной и интересной. И появились-то они всего за 10-15 лет! Миниатюрные, легкие, удобные, цифровые… Всего этого гаджеты достигли благодаря новым микропроцессорным технологиям, но все же больший вклад был сделан одной замечательной технологией хранения данных, о которой сегодня мы и будем говорить. Итак, флэш-память.

Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». На самом деле это не совсем так. Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства. В этой статье мы попытаемся понять их устройство, принцип работы, а также рассмотрим различные варианты практического использования.

NOR

Поскольку память с такой организацией считается первой представительницей семейства Flash, с нее и начнем. Схема логического элемента, собственно давшего ей название (NOR — Not OR — в булевой математике обозначает отрицание «ИЛИ»), приведена на рисунке.

С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.

Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток». При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. Хочу также обратить ваше внимание на то, что в структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор. Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации. Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит. Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов. Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.

NAND

NAND — Not AND — в той же булевой математике обозначает отрицание «И». Отличается такая память от предыдущей разве что логической схемой.

Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, все-таки есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы. Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях 🙂 (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек. Недостатки (куда уж без них) заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.

Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.

И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных. Об этом и пойдет далее речь…

Где нужна память…

Сфера применения какого-либо типа флэш-памяти зависит в первую очередь от его скоростных показателей и надежности хранения информации. Адресное пространство NOR-памяти позволяет работать с отдельными байтами или словами (2 байта). В NAND ячейки группируются в небольшие блоки (по аналогии с кластером жесткого диска). Из этого следует, что при последовательном чтении и записи преимущество по скорости будет у NAND. Однако с другой стороны NAND значительно проигрывает в операциях с произвольным доступом и не позволяет напрямую работать с байтами информации. К примеру, для изменения одного байта требуется:

1. считать в буфер блок информации, в котором он находится
2. в буфере изменить нужный байт
3. записать блок с измененным байтом обратно

Если еще ко времени выполнения перечисленных операций прибавить задержки на выборку блока и на доступ, то получим отнюдь неконкурентоспособные с NOR показатели (отмечу, что именно для случая побайтовой записи). Другое дело последовательная запись/чтение — здесь NAND наоборот показывает значительно более высокие скоростные характеристики. Поэтому, а также из-за возможностей увеличения объема памяти без увеличения размеров микросхемы, NAND-флэш нашел применение в качестве хранителя больших объемов информации и для ее переноса. Наиболее распространенные сейчас устройства, основанные на этом типе памяти, это флэшдрайвы и карты памяти. Что касается NOR-флэша, то чипы с такой организацией используются в качестве хранителей программного кода (BIOS, RAM карманных компьютеров, мобилок и т. п.), иногда реализовываются в виде интегрированных решений (ОЗУ, ПЗУ и процессор на одной мини-плате, а то и в одном чипе). Удачный пример такого использования — проект Gumstix: одноплатный компьютер размером с пластинку жвачки. Именно NOR-чипы обеспечивают требуемый для таких случаев уровень надежности хранения информации и более гибкие возможности по работе с ней. Объем NOR-флэш обычно измеряется единицами мегабайт и редко переваливает за десятки.

И будет флэш…

Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков. В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами. Как вы понимаете, этот сегмент информационных технологий не так уж и мал. Кроме того, со слов производителей, на нем экспансия флэш не остановится. Итак, какие же основные тенденции развития имеют место в этой области.

Во-первых, как уже упоминалось выше, большое внимание уделяется интегрированным решениям. Причем проекты вроде Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.

Пока что, так называемые on-chip (single-chip) системы представляют собой комбинации в одном чипе флэш-памяти с контроллером, процессором, SDRAM или же со специальным ПО. Так, например, Intel StrataFlash в сочетании с ПО Persistent Storage Manager (PSM) дает возможность использовать объем памяти одновременно как для хранения данных, так и для выполнения программного кода. PSM по сути дела является файловой системой, поддерживающейся ОС Windows CE 2.1 и выше. Все это направлено на снижение количества компонентов и уменьшение габаритов мобильных устройств с увеличением их функциональности и производительности. Не менее интересна и актуальна разработка компании Renesas — флэш-память типа superAND с встроенными функциями управления. До этого момента они реализовывались отдельно в контроллере, а теперь интегрированы прямо в чип. Это функции контроля бэд-секторов, коррекции ошибок (ECC — error check and correct), равномерности износа ячеек (wear leveling). Поскольку в тех или иных вариациях они присутствуют в большинстве других брендовых прошивок внешних контроллеров, давайте вкратце их рассмотрим. Начнем с бэд-секторов. Да, во флэш-памяти они тоже встречаются: уже с конвейера сходят чипы, имеющие в среднем до 2% нерабочих ячеек — это обычная технологическая норма. Но со временем их количество может увеличиваться (окружающую среду в этом винить особо не стоит — электромагнитное, физическое (тряска и т. п.) влияние флэш-чипу не страшно). Поэтому, как и в жестких дисках, во флэш-памяти предусмотрен резервный объем. Если появляется плохой сектор, функция контроля подменяет его адрес в таблице размещения файлов адресом сектора из резервной области.

Собственно, выявлением бэдов занимается алгоритм ECC — он сравнивает записываемую информацию с реально записанной. Также в связи с ограниченным ресурсом ячеек (порядка нескольких миллионов циклов чтения/записи для каждой) важно наличие функции учета равномерности износа. Приведу такой редкий, но встречающийся случай: брелок с 32 Мбайт, из которых 30 Мбайт заняты, а на свободное место постоянно что-то записывается и удаляется. Получается, что одни ячейки простаивают, а другие интенсивно исчерпывают свой ресурс. Чтобы такого не было, в фирменных устройствах свободное пространство условно разбивается на участки, для каждого из которых осуществляется контроль и учет количества операций записи.

Еще более сложные конфигурации класса «все-в-одном» сейчас широко представлены такими компаниями как, например, Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM). Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. К таким относятся: PDA, смартфоны, телефоны для сетей 3G. Приведу пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM-процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с распространенными ОС: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB. Таким образом на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.

Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти. В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR-флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода. В скором времени в серийное производство будут запущены 512 Мбит чипы NOR той же Renesas. Напряжение питания их составит 3,3 В (напомню, хранить информацию они могут и без подачи тока), а скорость в операциях записи — 4 Мбайт/сек. В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) — универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов — 0,13 нм, в планах переход на 0,09 нм техпроцесс. Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с!

Что ж, как видите, технология развивается стремительно. Вполне возможно, что к моменту выхода статьи появится еще что-нибудь новенькое. Так что, если что — не взыщите 🙂 Надеюсь, материал был вам интересен.

К какому виду памяти относится флеш накопитель. Что такое флеш-память? Принцип работы и устройство флеш-памяти. Что нужно знать о маркировках флеш-накопителей

В обиходе пользователей появилось новое слово — «флешка». Большинству людей точно известно, что данное устройство используется в цифровых фотоаппаратах, а также предназначено для переноса видеофильмов и музыки. А ведь это не полный перечень функций, которые выполняет флешка. Данное устройство является незаменимым в работе любого владельца не только компьютера, а и всевозможной электроники 21-го века. Темой данной статьи является флеш-память, её характеристики, виды, цены.

Окунувшись в историю

Переписыванием истории занимаются все гиганты ИТ-индустрии, устанавливая свое авторство над разными изобретениями. Так поступила и знаменитая американская компания Intel, которая присвоила себе изобретение флеш-памяти. Однако технология и производство первого в мире устройства принадлежат японскому гиганту Toshiba, который в далеком 1984 году представил миру свое открытие. Название «флеш-память» устройству дали тоже японцы, и не случайно. Процесс стирания информации на флеш-памяти отдаленно напоминает фотовспышку.

Не прошло и нескольких лет с момента изобретения, а мировые гиганты ИТ-индустрии быстро нашли применение новому изобретению, поставив производство на конвейер.

Не вся память относится к «флеш»

Неглубоко погружаясь в мир физики, можно узнать, что память бывает нескольких видов.

1. Оперативная память, которая работает по принципу «электрической емкости». Миллионы конденсаторов, удерживая заряд в оперативной памяти, являются хранителями информации. При отключении подачи электричества на устройство конденсаторы разряжаются, теряя информацию безвозвратно.
2. Постоянная память. Информация на носителе сохраняется путем физического или химического воздействия. Примером служит оптический DVD-диск, информация на который записывается путем прожигания лазером микроскопических дырочек на поверхности пластика.
3. Условно-постоянная энергонезависимая память. Сюда относятся флеш-память, магнитные жесткие диски, дискеты, видеопленка и прочие носители, которые умеют удерживать магнитный или электрический заряд при отсутствии постоянного источника электроэнергии.

Применение флеш-памяти

Для технологий 20-го века изобретению вполне хватало устройств, таких как карта памяти и USB-флеш-накопители. Но в 21-м веке произошел бум на носители информации с технологией флеш. В первую очередь флеш-памятью обзавелись все мобильные телефоны, планшеты, мультимедиа-проигрыватели и цифровые устройства. Позже ни одна интерактивная игрушка для детей не могла существовать без флеш-памяти. Технологии на этом не остановились. Ежедневно появляются все новые устройства, снабженные таким замечательным видом памяти. Взять хотя бы фонарик для полицейского. Благодаря наличию в нем флеш-памяти правозащитник может выбирать требуемую ему фокусировку и яркость луча из сохраненных настроек.

Как много производителей устройств

На рынке можно увидеть, что нужная флеш-память представлена сразу несколькими производителями. Имея практически одинаковые характеристики, накопители значительно отличаются в цене. Неужели самая дорогая покупка окажется самой лучшей? Не всегда! Часто покупателю приходится переплачивать за бренд, сервис и гарантию.

В мире существует всего несколько заводов, которые производят модули флеш-памяти. Эти модули раскупаются гигантами ИТ-индустрии, которые создают красивый корпус и продают накопитель уже от своего имени. Единственное различие — скорость работы устройств, зависящая от способностей флеш-памяти. Будет память быстрой или нет, решают на заводе-изготовителе.

О ценах на устройства флеш

Любому, кто самостоятельно решил приобрести флеш-память, цены на рынке могут показаться странными. Одинаковые по объему накопители от двух малознакомых брендов имеют большой разбег в стоимости. В чем же дело? Существует набор требований к флеш-картам, благодаря которому производитель обязан определить класс устройства и произвести маркировку на корпусе товара. Часто в магазине можно встретить устройства, на которых нет маркировки, присутствует лишь логотип компании-производителя. Цены на такие карты памяти очень низкие, а продавец заявляет о высоких показателях в работе устройства. Отзывы специалистов на страницах уважаемых компьютерных изданий рекомендуют воздержаться от покупки немаркированных устройств, так как они являются подделкой или ввезены в страну нелегально.

Что нужно знать о маркировках флеш-накопителей

Раз речь зашла о маркировке накопителей, при покупке необходимо обращать внимание на цифры и надписи, указанные на корпусе флеш-устройств.

1. Обязательно должно присутствовать название компании-производителя или её логотип.
2. На носителе должен быть написан объем флеш-памяти.
3. На корпусе должен быть указан класс флеш-устройства. Часто производители модулей USB класс указывают на упаковке товара, что не запрещается законодательством.

В продаже можно встретить карты флеш-памяти без маркировки, но с длинным номером, который мелким шрифтом набит на корпусе устройства. Таким образом, производитель указывает партийный номер, по которому покупатель может найти устройство в сети интернет и ознакомиться с его техническими характеристиками.

Скорость пропорциональна цене, но не эффективности

Чем выше класс флеш-памяти, тем выше его скорость записи, и тем больше цена. А стоит ли покупать самую быструю память?

1. Нулевой класс. Скорость записи не менее 0,6 Мб в секунду. В магазинах можно купить, не увидев отсутствие маркировки. Подойдет для хранения документации.
2. Классы 2 и 4, со скоростями записи 2 и 4 Мб в секунду соответственно, тоже относятся в раздел офисных и предназначены для хранения и переноса документации.
3. Шестой и восьмой классы со скоростью 6 и 8 Мб в секунду будут интересны всем покупателям, работающим с фото, музыкой, видео. Эти типы флеш-памяти раскрывают потенциал в работе с мультимедиа.
4. Десятый класс и выше, включая Ultra, показывают скорости записи свыше 10 Мб в секунду. Применяются в работе с мультимедиа, в качестве дополнительных накопителей для рабочих станций, использовании в качестве оперативной памяти. Там, где критична скорость чтения и записи на носитель информации.

Серьезные бренды, такие как Pretec и Corsair, делают высокоскоростные устройства с возможностью записи порядка 25 Мб в секунду, маркируя их восьмым или десятым классом. Цена на модули очень высокая, но в мире ИТ такие бренды очень уважаются пользователями.

Каковы разные объемы флеш-памяти

Ещё один критерий, от которого зависит цена на накопитель, — объем флэш-памяти. Пусть, технологии не стоят на месте, но всё-таки существуют некоторые пределы. Когда для увеличения объема памяти необходимо изменить техпроцесс, возникает дилемма — сохранив низкую цену, остановиться на достигнутом результате или развиваться дальше, ища богатых покупателей. В мире наступило некоторое затишье — покупателям предлагают купить карты памяти с максимальным объемом в 64 гигабайта, при большом желании, под заказ можно стать владельцем 128 Гб и 256 Гб, но для этого придется сильно раскошелиться. Неизвестно, сколько времени потребуется на переход к новым технологиям и доступность на рынке карт большого объема, но известно одно — 64 Гб вполне достаточно, чтобы удовлетворить любую задачу рядового пользователя.

Чудо-зверь, имеющий большое будущее

Есть ещё одно интересное устройство, использующее в своей работе флеш-память, — накопитель SSD. Наряду с объемом и скоростью записи, критичным для устройства является авторитет производителя, который обеспечивает продукт контроллером управления и специализированной прошивкой, которая управляет всем устройством. Одна ошибка производителя — и устройство может попасть в мусорное ведро. Всё сложно, дорого и очень серьезно, но за SSD-накопителем будущее. Прямой конкурент жестким дискам компьютера, которые работают с помощью магнетизма. Устойчив к тряскам, температуре и работает бесшумно. Не за горами тот день, когда магнитные жесткие диски разделят место в шкафу с шариковыми мышками, уступив место технологиям 21-го века.

Как сэкономить на усовершенствовании компьютера

Владельцам старых компьютеров и ноутбуков не раз приходилось слышать от специалистов по обслуживанию о причинах низкой скорости работы устройства. Недостаточно оперативной памяти, которая уже давно снята с производства. Специалист, глядя в глаза владельцу компьютера, убеждает, что единственным выходом из положения будет покупка современного компьютера. Спустя 5 лет этот же специалист придет и будет в очередной раз доказывать, что нет никаких решений, кроме покупки нового компьютера. Так построен мир. Мир для людей, которым не интересны знания в ИТ-технологиях.

Оперативная флеш-память решит проблему раз и навсегда с минимальными для пользователя затратами. Достаточно скачать из сети Интернет программу под названием Ready Boost и изучить системные требования к накопителю. А уже затем приобретать в магазине необходимое устройство флеш-памяти. Подключить к компьютеру или ноутбуку накопитель, запустить программу и радоваться жизни. Ведь так приятно без капитальных вложений самостоятельно увеличить производительность компьютера.

Какому бренду отдать предпочтение

Из-за большого количества производителей очень тяжело определиться, кому отдать предпочтение. Специалисты рекомендуют составить список требований к накопителю, а потом выбирать бренд.

1. Цель использования позволяет выявить необходимый класс устройства.
2. Удобство и внешний вид подскажут, как флешка должна выглядеть. Например, для магнитолы в машину стоит обратить внимание на накопитель маленького размера, чтобы случайно не сломать в процессе использования.

Найдя несколько требуемых вариантов, поинтересоваться у продавца, как решаются вопросы при поломке устройства, существует ли гарантийная замена. Флеш-память относится к расходным материалам и не подлежит ремонту — об этом нужно знать до покупки. Положительные отзывы заслуживают производители Corsair, Kingston, OCZ, Pretec, Silicon Power, Transcend и IBM.

Как обезопасить себя от потери информации с флеш-носителя

Как любой носитель информации, карта памяти подвержена воздействиям внешних факторов, о которых необходимо знать всем пользователям флеш-устройств и побеспокоиться о сохранности своей информации.

1. Физическая поломка модулей. Пластиковые флеш-карты сломать очень легко, а восстановить невозможно, поэтому при покупке нужно обратить внимание на металлические флешки либо пользоваться очень аккуратно.
2. Влага способна уничтожить накопитель. Стоит обратить внимание на влагозащищенные носители, если существует вероятность попадания воды на память.
3. Заражение флеш-памяти вирусами. Порой восстановить информацию оказывается достаточно сложно, поэтому стоит обратить внимание на устройства, имеющие физическую защиту от записи в виде переключателя — это гарантированно не даст вирусам ни единого шанса.

Выяснив принцип действия, виды, характеристики, цены и устройство флэш-памяти, необходимо доверить свой выбор профессионалам.

1. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение проверенным брендам. Для этого достаточно обратиться к популярным источникам информации и почитать отзывы о продукте. Любой уважающий себя производитель в сети Интернет имеет собственный сайт. Вот его-то и стоит посетить, чтобы получить представление о компании.
2. Не стоит доверять свой выбор китайским подделкам, которые предлагаются на рынке по очень низкой цене. Если нет других вариантов, обязательно перед покупкой нужно попросить продавца продемонстрировать работу носителя. Обычное форматирование устройства в среде Windows позволяет определить исправность флеш-памяти.
3. Предпочтение стоит отдавать быстрым устройствам, которые имеют десятый класс. Так как часто случаются ситуации, когда время находится в приоритете. Тогда и флеш-память станет для пользователя универсальной под любое устройство.
4. Покупая карты памяти для цифровой техники, стоит побеспокоиться о возможностях считывания данных на компьютере. Для этого существуют всевозможные переходники, которые часто предлагаются к покупке вместе с флеш-памятью.

Как восстановить удаленные файлы с flash накопителя? В чем отличие флешек от внешних жестких дисков? Как восстановить данные?

Мы предоставляем услуги по восстановлению данных с флешек и карт памяти при любых неисправностях. Если у вас флешка не определяется и не открывается, даже если она просто сломалась – мы поможем восстановить ценную информацию.

Считыватель flash

Адаптеры для чтения микросхем памяти

Специалисты по восстановлению флешек

PC3000 Data Extractor

Паяльные станции

Специалисты по восстановлению флешек:

Схема работы

Доставка

курьером бесплатно

Диагностика

быстро и бесплатно

восстановление

на профессиональном оборудовании

проверка

качества и полноты восстановления

только при успешном результате

Что делать если я случайно удалил файлы с флешки? Остановитесь! Чтобы вы не делали дальше, ни в коем случае ничего не записывайте на эту флешку. После этого вы должны оценить насколько важны ваши данные, чтобы попробовать восстановить данные самостоятельно. Если вы решите, что данные очень ценные, чтобы ими рисковать, то лучше отнесите флешку в профессиональную компанию по восстановлению данных. Остались вопросы? Оставьте телефон и менеджер перезвонит Вам

USB-накопитель или просто флешка на сегодняшний день является неотъемлемым атрибутом нашего быта. Покупая ее, каждый из нас желает, чтобы она прослужила подольше. Но чаще всего покупатель обращает внимание на ее цену и внешний вид, и редко интересуется ее техническими характеристиками.

Для правильного выбора накопителя нужно исходить из следующих критериев:

• производитель;
• цель использования;
• емкость;
• скорость чтения/записи;
• защита разъема;
• внешний вид;
• особенности.

Разберем особенности каждого из них в отдельности.

Критерий 1: Фирма-производитель

Каждый покупатель имеет свою точку зрения по поводу того, какая фирма является лидером среди производителей съемных накопителей. Но опираться только на бренд в любом случае не стоит. Конечно, большинство популярных компаний, которые занимаются производством носителей информации, могут похвастаться качественной продукцией. Производители, проверенные временем, безусловно, заслуживают огромного доверия. Приобретая флеш-накопитель такой фирмы, возрастает вероятность того, что он прослужит дольше.

Среди всего многообразия товара этой категории наиболее популярными и надежными считаются такие производители, как Kingston, Adata, Transcend. Их преимущество в том, что они предлагают широкий модельный ряд с разной ценовой политикой.

И наоборот, нередко покупатели скептически относятся к китайским флешкам. Ведь из-за своей дешевизны комплектующих и некачественной пайки они быстро выходят из строя. Вот краткая информация по некоторым популярным фирмам:

Эти фирмы на сегодняшний день считаются наиболее популярными по мнению пользователей. Чтобы понять это, были исследованы форумы и социальные сети. В любом случае, приобретая USB-накопители известных торговых марок, Вы будете спокойны за качество товара и за правильность заявленных характеристик.

Не покупайте флешки от сомнительных фирм!

Критерий 2: Объем накопителя

Как известно, объем памяти Flash-накопителя измеряется в гигабайтах. Чаще всего емкость флешки указана на ее корпусе или упаковке. Нередко, при покупке люди руководствуются принципом «лучше больше». И, если позволяют средства, они приобретают накопитель с большей емкостью. Но, если в этом нет необходимости, то к этому вопросу нужно подойти более конструктивно. В этом помогут следующие рекомендации:

1. Объем съемных носителей информации менее 4 ГБ подходит для хранения обычных текстовых файлов.
2. Устройства емкостью от 4 до 16 ГБ – наиболее оптимальный вариант. Для хранения фильмов или дистрибутивов операционных систем лучше приобрести накопитель 8 ГБ и больше.
3. Накопители свыше 16 ГБ уже продаются по более высокой цене. Так флеш-накопитель объемом 128 ГБ по ценовому диапазону сопоставим с внешним жестким диском объемом 1 ТБ. А USB-устройства с вместимостью свыше 32 ГБ не поддерживают FAT32, поэтому приобретать такую флешку не всегда целесообразно.

Также следует помнить, что реальный объем USB-накопителя всегда немного меньше заявленного. Это объясняется тем, что несколько килобайт заняты под служебную информацию. Для того чтобы узнать реальный размер флеш-накопителя, сделайте вот что:

• зайдите в окно «Этот компьютер» ;
• нажмите на строчку с флешкой правой кнопкой мыши;
• выберете пункт меню «Свойства» .

Кроме того, на новом USB-накопителе может находиться вспомогательное ПО.

Критерий 3: Скорость работы

Скорость обмена данными характеризуется тремя параметрами:

• интерфейс подключения;
• скорость чтения;
• скоростью записи.

Единицей измерения скорости работы флешки являются мегабайты за секунду – сколько их было записано за указанную единицу времени. Скорость чтения у съемного накопителя всегда выше, чем скорость записи. Поэтому, если приобретаемый накопитель будет использоваться для файлов небольшого размера, то можно приобрести бюджетную модель. В ней скорость чтения достигает 15 Мб/с, а записи – до 8Мб/с. Более универсальными считаются флеш-устройства со скоростью чтения от 20 до 25 Мб/с и записью от 10 до 15 Мб/с. Такие устройства подойдут для большинства задач. Флешки же с высокими скоростными характеристиками более привлекательны для работы, но и стоят они дороже.

К сожалению, информация о скорости работы приобретаемого устройства не всегда присутствует на упаковке. Поэтому заранее оценить работу устройства трудно. Хотя некоторые компании для скоростных флешек указывают специальный рейтинг 200х на упаковках. Это означает, что такое устройство может работать со скоростью 30 Мбайт/с. Также, наличие на упаковке надписи типа «Hi-Speed» свидетельствует о том, что флешка скоростная.

Интерфейс передачи данных представляет собой технологию взаимодействия USB-накопителя с компьютером. Компьютерный накопитель может иметь следующий интерфейс:

1. USB 2.0. Быстродействие такого устройства может достигать 60 Мб/с. В реальности же эта скорость существенно ниже. Достоинством такого интерфейса служит его маленькая нагрузка на компьютерную технику.
2. USB 3.0. Это относительно новый тип, который был разработан специально для ускорения обмена данных. Современная флешка с таким интерфейсом может иметь скорость 640 Мб/с. Приобретая модель с таким интерфейсом, нужно понимать что для ее полноценной работы нужен компьютер, поддерживающий USB 3.0.

Узнать скорость обмена данных определенной модели можно на официальном сайте производителя. Если модель скоростная, то ее скорость будет указана точно, а если стоит «Standart» , то это обычная модель со стандартной скоростью. Быстродействие флеш-накопителя зависит от установленной модели контроллера и типа памяти. В простых образцах используют MLC, TLC или TLC-DDR память. Для скоростных видов применяют DDR-MLC или SLC-память.

Скоростной носитель информации несомненно поддерживает интерфейс 3.0. и операция чтения происходит со скоростью до 260 Мб/с. Имея такой накопитель, можно скачать на него полнометражный фильм за несколько секунд.

Производители постоянно совершенствуют свою продукцию. И уже через определенный промежуток времени одна и та же модель флешки содержит иные комплектующие. Поэтому, если Вы собираетесь приобрести дорогое USB-устройство, то нужно правильно найти информацию о нем, ориентируясь на дату покупки.

Полезно ознакомится с результатами тестирования флешек разных производителей на сайте . Здесь Вы также сможете ознакомиться с результатами последних тестов.

Допустим, Вы купили USB-накопитель с большим объемом памяти для записи фильмов. Но если скорость работы этого носителя низкая, то работать он будет медленно. Поэтому при покупке к этому критерию нужно отнестись ответственно.

Критерий 4: Корпус (внешний вид)

При выборе флешки стоит обратить внимание и на ее корпус, если более конкретно, то на такие характеристики:

• размер;
• форма;
• материал.

Флеш-накопители бывают разных размеров. Пожалуй, лучше иметь флешку среднего размера, ведь маленькую вещь легко потерять, а крупную не всегда удобно вставить в разъем компьютера. Если накопитель имеет неправильную форму, то возникнут проблемы при подсоединении с устройством в соседнем слоте – они попросту могут мешать друг другу.

Корпус флешки может быть выполнен из различного материала: металла, дерева, резины или пластика. Лучше брать модель с водонепроницаемым корпусом. Чем выше качество используемого материала, тем дороже цена.

Дизайн корпуса поражает своим многообразием: от классического варианта до оригинальных сувенирных форм. Как показывает практика, флешки с простым корпусом служат дольше, чем нестандартных форм. Забавные формы и движущие детали не практичны, так как могут отвалиться или закрыть соседние слоты на компьютере.

Важно при выборе флешки акцентировать внимание на защиту разъема. Ведь от этого зависит надежность устройства. Выделяют следующие типы:

1. Разъем открыт . На таком устройстве отсутствует защита. Обычно маленькие флешки поставляются с открытым разъемом. С одной стороны, иметь компактное устройство удобно, но с другой, из-за незащищенности разъема такой накопитель может преждевременно выйти со строя.
2. Съемный колпачок . Это наиболее популярный вид защиты для разъема. Для лучшего сцепления с корпусом, для изготовления съемных колпачков обычно используют пластик или резину. Они прекрасно предохраняют разъем флешки от внешних воздействий. Единственный недостаток, что со временем колпачок теряет свои свойства фиксации и начинает соскакивать.
3. Вращающаяся скобка . Такая скоба фиксируется с наружной стороны корпуса флеш-устройства. Она подвижна, и в определенном положении закрывает собой разъем носителя информации. Такой тип неплотно закрывает разъем и тем самым плохо защищает от попадания пыли и влаги.
4. Слайдер . Такой корпус позволяет спрятать разъем флешки внутрь конструкции с помощью фиксирующей кнопки. Если же фиксатор сломается, то пользоваться таким устройством будет уже сложно и ненадежно.

Иногда лучше пожертвовать внешним видом ради надежности устройства!

Критерий 5: Дополнительные функции

Для привлечения покупателей фирмы добавляют в свою продукцию дополнительные возможности:

Вышеописанные функции не всегда нужны простому пользователю. И если в них нет необходимости, то лучше отказаться от таких моделей.

Итак, чтобы выбор флешки оказался удачным, Вы должны определиться, для каких задач ее приобретаете и какой вместительности она должна быть. Помните о практичности корпуса и не видитесь на дополнительные функции, если они Вам не нужны. Хорошей покупки!

Технология Flash основана на использовании векторной графики в формате Shockwave Flash (SWF) разработанная компанией Macromedia®. Это далеко не первый векторный формат, но именно его создателям удалось найти наиболее удачное сочетание между изобразительными возможностями графики, инструментальными средствами для работы с ней, а также механизмом включения результата в Web-страницы. Основным преимуществом Flash технологии является его межплатформенность, то есть этот формат может использоваться на любой аппаратно-программной платформе (в частности, как на компьютерах Macintosh, работающих под управлением операционной системы MacOS, так и на компьютерах IBM с ОС Windows). И еще одна весомая особенность Flash технологии: созданные на его основе изображения могут быть не только анимированы, но еще и дополнены интерактивными элементами и звуковым сопровождением.

Межплатформенность и возможность создания интерактивных мультимедийных приложений, обусловили быстрый рост популярности Flash технологии среди Web-дизайнеров. Поэтому почти одновременно с появлением самого формата фирмой Macromedia® были созданы встраиваемые компоненты (Plug-In) для двух основных браузеров Сети: Internet Explorer и Netscape Communicator. Это и способствовало еще более широкому распространению Flash технологии на просторах всемирной сети Интернет. В результате разработчики этих браузеров, объявили о намерении включить поддержку Flash непосредственно в ядро своих продуктов.

Флеш память Сюда перенаправляется запрос Флэш-карты . На тему «Флэш-карты» .

Характеристики

Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 Мб/с . В основном флеш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 КБ/с). Так указанная скорость в 100x означает 100 × 150 КБ/с = 15 000 КБ/с= 14.65 МБ/с.

В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт .

Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB устройства и карты памяти имели объём от 512 МБ до 64 ГБ . Самый большой объём USB устройств составлял 4 ТБ .

Файловые системы

Основное слабое место флеш-памяти — количество циклов перезаписи. Ситуация ухудшается также в связи с тем, что ОС часто записывает данные в одно и то же место. Например, часто обновляется таблица файловой системы, так что первые сектора памяти израсходуют свой запас значительно раньше. Распределение нагрузки позволяет существенно продлить срок работы памяти.

Для решения этой проблемы были созданы специальные файловые системы: JFFS2 и YAFFS для GNU/Linux и Microsoft Windows.

SecureDigital и FAT.

Применение

Флеш-память наиболее известна применением в USB флеш-носителях (англ. USB flash drive ). В основном применяется NAND тип памяти, которая подключается через USB по интерфейсу USB mass storage device (USB MSC). Данный интерфейс поддерживается всеми ОС современных версий.

Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-носители полностью вытеснили с рынка дискеты. Например, компания 2003 года перестала выпускать компьютеры с дисководом гибких дисков .

В данный момент выпускается широкий ассортимент USB флеш-носителей, разных форм и цветов. На рынке присутствуют флешки с автоматическим шифрованием записываемых на них данных. Японская компания Solid Alliance даже выпускает флешки в виде еды .

Есть специальные дистрибутивы GNU/Linux и версии программ , которые могут работать прямо с USB носителей, например, чтобы пользоваться своими приложениями в интернет-кафе .

Технология Windows Vista способна использовать USB-флеш носитель или специальную флеш-память, встроенную в компьютер, для увеличения быстродействия . На флеш-памяти также основываются карты памяти, такие как SecureDigital (SD) и Memory Stick , которые активно применяются в портативной технике (фотоаппараты, мобильные телефоны). Вкупе с USB носителями флеш-память занимает большую часть рынка переносных носителей данных.

NOR тип памяти чаще применяется в BIOS и ROM-памяти устройств, таких как DSL модемы, маршрутизаторы и т. д. Флеш-память позволяет легко обновлять прошивку устройств, при этом скорость записи и объём для таких устройств не так важны.

Сейчас активно рассматривается возможность замены жёстких дисков на флеш‑память. В результате увеличится скорость включения компьютера, а отсутствие движущихся деталей увеличит срок службы. Например, в XO-1 , «ноутбуке за 100 $», который активно разрабатывается для стран третьего мира, вместо жёсткого диска будет использоваться флеш-память объёмом 1 ГБ . Распространение ограничивает высокая цена за ГБ и меньший срок годности, чем у жёстких дисков из-за ограниченного количества циклов записи.

Типы карт памяти

Существуют несколько типов карт памяти, используемых в портативных устройствах:

MMC (MultiMedia Card) : карточка в формате MMC имеет небольшой размер — 24×32×1,4 мм. Разработана совместно компаниями SanDisk и Siemens. MMC содержит контроллер памяти и обладает высокой совместимостью с устройствами самого различного типа. В большинстве случаев карты MMC поддерживаются устройствами со слотом SD.

RS-MMC (Reduced Size MultiMedia Card) : карта памяти, которая вдвое короче стандартной карты MMC. Её размеры составляют 24×18×1,4 мм, а вес — около 6 г, все остальные характеристики не отличаются от MMC. Для обеспечения совместимости со стандартом MMC при использовании карт RS-MMC нужен адаптер. DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card) : карты памяти DV-RS-MMC с двойным питанием (1,8 и 3,3 В) отличаются пониженным энергопотреблением, что позволит работать мобильному телефону немного дольше. Размеры карты совпадают с размерами RS-MMC, 24×18×1,4 мм. MMCmicro : миниатюрная карта памяти для мобильных устройств с размерами 14×12×1,1 мм. Для обеспечения совместимости со стандартным слотом MMC необходимо использовать переходник.

SD Card (Secure Digital Card) : поддерживается фирмами Panasonic и : Старые карты SD так называемые Trans-Flash и новые SDHC (High Capacity) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 2 ГБ для Trans-Flash и 32 ГБ для High Capacity (Высокой Ёмкости). Устройства чтения SDHC обратно совместимы с SDTF, то есть SDTF карта будет без проблем прочитана в устройстве чтения SDHC, но в устройстве SDTF увидится только 2 ГБ от ёмкости SDHC большей ёмкости, либо не будет читаться вовсе. Предполагается, что формат TransFlash будет полностью вытеснен форматом SDHC. Оба суб-формата могут быть представлены в любом из трёх форматов физ. размеров (Стандартный, mini и micro). miniSD (Mini Secure Digital Card) : От стандартных карт Secure Digital отличаются меньшими размерами 21,5×20×1,4 мм. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащённых обычным SD-слотом, используется адаптер. microSD (Micro Secure Digital Card) : являются на настоящий момент (2008) самыми компактными съёмными устройствами флеш-памяти (11×15×1 мм). Используются, в первую очередь, в мобильных телефонах, коммуникаторах, и т. п., так как, благодаря своей компактности, позволяют существенно расширить память устройства, не увеличивая при этом его размеры. Переключатель защиты от записи вынесен на адаптер microSD-SD.

MS Duo (Memory Stick Duo) : данный стандарт памяти разрабатывался и поддерживается компанией

Программирование NAND FLASH. Nand Flash iPhone — что это, ошибки и как их исправить

В настоящее время все больше популярности набирают твердотельные накопители или SSD (S olid S tate D rive). Связанно это с тем, что они способны обеспечить как высокую скорость чтения-записи файлов, так и хорошую надежность. В отличии от обычных жестких дисков, здесь нет движущихся элементов, а для хранения данных используется специальная флеш-память — NAND.

На момент написания статьи в ССД используются три вида флеш-памяти: MLC, SLC и TLC и в этой статье мы постараемся разобраться какая из них лучше и в чем различие между ними.

Флеш-память NAND была названа так в честь особого вида разметки данных — Not AND (логическое Не И). Если не вдаваться в технические подробности, то скажем, что NAND упорядочивает данные в маленькие блоки (или страницы) и позволяют достичь высоких скоростей считывания данных.

Теперь давайте рассмотрим, какие виды памяти применяются в твердотельных накопителях.

Single Level Cell (SLC)

SLC — это уже устаревший тип памяти, в котором использовались одноуровневые ячейки памяти для хранения информации (кстати, дословный перевод на русский язык звучит как «Одноуровневая ячейка»). То есть, в одной ячейки хранился один бит данных. Подобная организация хранения данных позволяла обеспечить высокую скорость и огромный ресурс перезаписи. Так, скорость чтения достигает 25 мс, а количество циклов перезаписи — 100’000. Однако, несмотря на свою простоту, SLC является очень дорогим типом памяти.

Плюсы:

• Высокая скорость чтения-записи;
• Большой ресурс перезаписи.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Multi Level Cell (MLC)

Следующим этапом развития флеш-памяти является тип MLC (в переводе на русский звучит как «мультиуровневая ячейка»). В отличии от SLC, здесь используются двухуровневые ячейки, которые хранят по два бита данных. Скорость чтения-записи остается на высоком уровне, однако выносливость значительно снижается. Если говорить языком цифр, то здесь скорость чтения составляет 25 мс, а количество циклов перезаписи — 3’000. Также этот тип является и более дешевым, поэтому он используется в большинстве твердотельных накопителях.

Плюсы:

• Более низкая стоимость;
• Высокая скорость чтения-записи по сравнению с обычными дисками.

Минусы:

• Низкое количество циклов перезаписи.

Three Level Cell (TLC)

И наконец, третий тип памяти — это TLC (русский вариант названия этого типа памяти звучит как «трехуровневая ячейка»). Относительно двух предыдущих, этот тип является более дешевым и в настоящее время встречается достаточно часто в бюджетных накопителях.

Этот тип является более плотным, в каждой ячейке здесь хранится по 3 бита. В свою очередь, высокая плотность приводит к снижению скорости чтения/записи и снижает выносливость диска. В отличии от других типов памяти, скорость здесь снизилась до 75 мс, а количество циклов перезаписи — до 1’000.

Плюсы:

• Высокая плотность хранения данных;
• Низкая стоимость.

Минусы:

• Низкое количество циклов перезаписи;
• Низкая скорость чтения-записи.

Заключение

Подводя итог, можно отметить, что наиболее скоростным и долговечным типом флеш-памяти является SLC. Однако из-за высокой цены, эту память вытеснили более дешевые типы.

Бюджетным, и в тоже время, менее скоростным является тип TLC.

И, наконец, золотой серединой является тип MLC, который обеспечивает более высокую скорость и надежность по сравнению с обычными дисками и при этом является не слишком дорогим типом. Для более наглядного сравнения можно ознакомиться с таблицей, приведенной ниже. Здесь собраны основные параметры типов памяти, по которым проводилось сравнение.

Выбор SSD сейчас стоит на ключевом месте при сборке игрового ПК. Если раньше о твердотельном накопителе хотели, но боялись говорить из-за его стоимости, то сейчас некоторые смело переносят всю систему на этот тип диска. Поэтому, если вы решили улучшить свою систему, то вам придется узнать, что лучше: TLC или MLC? Либо есть еще какой-то вариант?

Преимущества

Давайте попробуем сначала разобраться, почему же все массово стали переходить с ЖД на твердотельный накопитель или использовать оба диска вместе.

Итак, относительно ЖД, SSD выделяются полной бесшумностью и высокой механической стойкостью. Это все вызвано тем, что они лишены движущихся элементов. Кроме того, твердотельный накопитель выделяется стабильным временем считывания файлов. Причем абсолютно не важно, где они спрятаны в системе. Диск быстро подгружает их без торможений.

Выше оказалась скорость чтения и записи. В некоторых случаях она приближается к пропускной способности небезызвестных Иногда для SSD применяют более быстрые слоты типа PCI Express, NGFF и т.п.

Следующее преимущество — это количество действий при вводе и выводе в секунду. Это реализовано благодаря одновременному запуску нескольких процессов и низкой латентности. Теперь не нужно ожидать, пока диск сделает оборот, чтобы дать доступ к данным.

Нельзя не упомянуть о низком энергопотреблении и небольшой чувствительности к внешним электромагнитным полям. Ну и, наконец, размеры SSD. Благодаря тому, что перед нами 2,5-дюймовый диск либо вовсе формата M.2, можно его поместить даже в нетбук.

Конструкция

Прежде чем разобраться, какой тип SSD лучше: TLC или MLC, нужно хотя бы приблизительно понимать, что это такое. Для этого рассмотрим конструкцию твердотельного накопителя.

Большинство стандартных моделей покрыты защитным корпусом. Если заглянуть внутрь, можно заметить контроллер. Это условно небольшой компьютер, у которого есть свои задачи. Он управляет обменом информации между устройством и ПК.

Еще одним элементом SSD стала буферная память. DDR реализована небольшим объемом, который не зависит от энергозатрат. нужна для хранения кэша. И третьим элементом является флэш-память. Она выполнена микросхемами памяти, которые уже зависят от энергопотребления. Как раз этот элемент и отвечает за то, чтобы записывать ваши личные данные.

Выбор

Прежде чем мы подробно разберем, что лучше: память TLC или MLC, немного общей информации. Помимо того что изначально выбор SSD — вещь непростая, оказывается, нам приходится разбираться в бесконечных технических характеристиках. Не всем подобная информация дается легко.

Но, к сожалению, в данном случае разобраться в типах памяти придется. Помимо основных, которые мы будем описывать дальше, есть вариации V-NAND или 3D NAND. О них также лучше вкратце знать.

Типы

Если вы когда-нибудь видели жесткий диск и твердотельный накопитель, тогда вы понимаете, что они отличаются конструктивно, а соответственно, имеют разный механизм работы. Последний вариант работает с флэш-памятью.

Она представлена специальными ячейками, которые размещают на плате в особом порядке. Все они реализованы на основе полупроводников. Отсюда и несколько типов SSD: TLC и MLC. Что лучше, каждый решает для себя самостоятельно либо же покупает устройства наобум.

Хранение памяти

Так получилось, что флэш-память на твердотельном накопителе можно реализовать за счет принципов хранения памяти. Отсюда есть две группы. В одной есть типы, основанные на принципе чтения и записи (NAND).

Есть вариант, при котором память хранится с разной технологией: SLC и MLC. Первый вариант представлен таким образом, что для одной ячейки есть лишь один бит информации. Во втором случае — 2 бита или больше.

Считается, что память TLC относится к MLC. Разница лишь в том, что для первого варианта можно хранить 2 бита, а для второго — 3 бита. Теперь осталось понять, что же это значит, и какой тип «ССД» лучше: TLC и MLC.

Преимущества

Поскольку TLC — это подвид MLC, то справедливо сказать, что второй тип преимущественный. В чем заключается его превосходство? Во-первых, у него более высокая скорость работы. Как показывает практика, он может прослужить несколько дольше. А также все его ресурсы не требуют больших затрат энергопотребления.

Но помимо этого, есть и некоторые недостатки. Главным из них, конечно же, стала стоимость устройства с MLC.

Разная ситуация

Есть и некоторые проблемы, с которыми вы можете столкнуться. Дело в том, что вышеописанные случаи — это общая ситуация. В реальности же разработчики могут хорошенько запутать покупателей. Поэтому, размышляя о том, что лучше: TLC или MLC, вы сможете увидеть:

• Одинаковая скорость у обоих типов при подключении к SATA III. Некоторые модели могут выделиться особой скоростью на основе TLC, из-за того, что используют интерфейс PCI-E NVMe. Хотя, как показывает практика, чем дороже накопитель, тем он быстрее. И с большой вероятностью он будет основан на MLC.
• Есть модели, при которых устройство с TLC имеет больший гарантийный срок, чем его старший «собрат».
• Вопрос с энергопотреблением может отличаться от стандартного положения вещей. Разбираясь с тем, что лучше: TLC или MLC, присмотритесь к интерфейсам, с которыми они работают. К примеру, TLC на SATA III — намного экономней, нежели MLC с PCI-E.

Кстати, можете встретить разницу в показателях даже тогда, когда установите накопитель сначала в один порт, а потом в другой. В этом случае электропотребление может сильно отличаться.

Другие отличия

Вышеописанные ситуации не единственные в своем роде. Отличия в значениях параметров скорости, сроках эксплуатации и потребления энергии могут зависеть и от поколения устройства. Нетрудно догадаться, что если модель новая, то её старый образец будет несколько хуже.

Технологии производства твердотельных накопителей развиваются, а мы получаем увеличенные объемы и количества свободного пространства, повышенные показатели скорости и уменьшенные значения температур.

Как итог, сказать, какой SSD лучше: TLC или MLC — невозможно. Однозначно вы можете приобрести устаревшую модель MLC, которая заметно будет отличаться характеристиками от TLC в худшую сторону. При этом стоимость обоих устройств будет одинаковой.

Поэтому при выборе обращайте внимание на все параметры, лучше сравнивайте их сразу, чтобы потом не жалеть о покупке. Ну, и желательно сразу устанавливать себе бюджет. Так вам будет проще сгруппировать те модели, которые вам подходят и по стоимости, и по параметрам.

Идентификация

Если вы решили узнать, что лучше: SSD TLC vs MLC, уже когда приобрели твердотельный накопитель, то захотите идентифицировать тип памяти в своем устройстве. Так уже сложилось, что на самих дисках этой информации нет. Кроме того, даже установив какую-нибудь утилиту для теста, вы все равно не получите ответа. Что же в этом случае делать?

Самый простой способ — это отправиться в интернет. Тут вы сможете ввести название модели и по обзорам её проанализировать. Есть даже специальные сайты, в которых есть вся база твердотельных дисков. Там есть абсолютно вся спецификация по многим популярным моделям.

Проблемы

Но не все так гладко. Возможно, кто-то из пользователей сталкивался с SSD от компании Silicon Power Slim. Это довольно популярная модель, которая на рынке уже более 3 лет. В момент своего появления она выделилась низкой стоимостью.

Хотя эта история запутанная и долгая, вкратце стоит о ней знать. Дешевизна этого диска была продиктована выбором новой платформы от тайваньской компании. Она была революционной. Это было сразу понятно по характеристикам устройств. Но было несколько проблем.

Во-первых, компания не позаботилась о том, чтобы перевести все свои модели на эту новую платформу, поэтому часть дисков продавались на устаревшей базе. Во-вторых, из-за желания стать популярным разработчику пришлось вносить постоянные изменения.

В итоге некоторые модели поменяли тип памяти и даже объем. В упаковке с SSD на 120 Гб мог находиться диск на 60 Гб. А указание микросхемы MLC совсем не означало то, что пользователь получит диск именно на основе этого типа. В результате: огромное количество недовольных владельцев, которые получили медленную память.

Производители

Как ни странно, но разработчиков, которые сами бы производили и продавали диски, мало. Это вызвано тем, что далеко не все фирмы могут иметь нужные ресурсы. Отсюда большое количество компаний, которые закупают отдельные детали, а у себя в офисе просто собирают все в кучу и лепят наклейку.

Самостоятельное производство организовано у единиц. Они заботятся о продукте, потому что им не все равно, какие отзывы получает их детище.

Над памятью работают следующие крупные производители:

• Intel.
• Micron.
• Samsung.
• Toshiba.
• SanDisk.
• Hynix.

Первые две компании выбрали себе одинаковые технологии производства. Это вызвано тем, что они используют совместное предприятие.

Другие варианты

Если вам уже стало понятно, что лучше: TLC или MLC, остается разобраться с еще одним типом памяти. Иногда в обзорах твердотельных накопителей можно встретить непонятные обозначения: V-NAND, 3D-NAND и т.п. Это еще один эксперимент, который предлагает производитель. Изготовлен такой диск по иным технологиям.

В этом случае ячейки памяти размещают не в один слой, а в несколько. Причем память используется именно TLC и MLC. Этот факт не во всех случаях указывается, но вы должны понимать, что сами микросхемы относятся к уже знакомому типу.

Если говорить о производительности, то можно сказать, что 3D-NAND немного лучше. Во-первых, это связано с низкой стоимостью и большими возможностями. Во-вторых, многослойное размещение более надежное и эффективное. Это можно доказать тестированием двух моделей: «плоской» и «объемной» MLC.

Выводы

Ответить на вопрос о том, что лучше для системы: TLC или MLC — невозможно. Очень часто, когда пользователи задают подобный вопрос, попадаешь в неловкое положение. Ну ведь сложно понять, какие цели и задачи преследует покупатель. Возможно ему нужна суперпроизводительная система. Тогда ему однозначно нужен диск с MLC.

А вдруг ему нужен обычный рабочий ПК. В этом случае может ему и вовсе не понадобится твердотельный накопитель. Все это индивидуальные проблемы, которые каждый должен решать самостоятельно.

Существует два основных типа Flash-памяти: NOR и NAND. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые и определяют области использования каждой технологии. Их основные характеристики представлены в таблице.

NOR Flash Memory

Память NOR, названная так в честь особой разметки данных (Not OR – логическое Не-ИЛИ), является высокоскоростной памятью Flash. Память NOR предоставляет возможность высокоскоростного, случайного доступа к информации, и обладает способностью записывать и считывать данные в определенном месте без необходимости обращаться к памяти последовательно. В отличие от NAND памяти, память NOR позволяет обращаться к данным размером до одного байта. Технология NOR выигрывает в ситуациях, когда данные случайным образом записываются или читаются. Поэтому NOR чаще всего встраивают в сотовые телефоны (для хранения операционной системы) и планшеты, а также используется в компьютерах для хранения BIOS.

NAND Flash Memory

NAND память была изобретена после NOR, и также названа в честь особой разметки данных (Not AND – логическое Не-И). NAND память записывает и считывает данные с высокой скоростью, в режиме последовательного чтения, упорядочивая данные в небольшие блоки (страницы). Память NAND может считывать и записывать информацию постранично, однако не может обращаться к конкретному байту, как NOR. Поэтому NAND обычно используют в твердотельных накопителях (), аудио и видео проигрывателях, телевизионных приставках, цифровых камеры, мобильных телефонах (для хранения пользовательской информации) и других устройствах, в которых данные, как правило, записываются последовательно.

Например, большинство цифровых камер используют память на основе технологии NAND, так как изображения снимаются и записываются последовательно. Технология NAND является более эффективной еще и при чтении, так как она способна передавать целые страницы данных очень быстро. Как последовательная память, NAND идеальна для хранения данных. Цена на

MLC или TLC — что лучше выбрать для своего компьютера? Все пользователи, которые когда-либо использовали твердотельный накопитель (память SSD), отзываются о нем положительно. Благодаря ему, любимые приложения загружаются быстрее, а общая эффективность системы повышается. Кроме того, эти накопители гораздо более износоустойчивые и прочные по сравнению с традиционными жесткими дисками. Но почему некоторые типы памяти дороже, чем другие? Для ответа на этот вопрос нужно понять внутреннее устройство накопителей такого типа.

Плату SSD можно условно разделить на 3 основных блока:

1. 3D NAND-память (не путать с NOR Flash). Эта часть используется для хранения данных в энергонезависимых блоках, которые не требуют постоянного питания от электросети.
2. DDR. Небольшое количество энергозависимой памяти, которой нужно питание для сохранения данных. Используется с целью кэширования информации для будущего доступа. Эта опция доступна не на всех накопителях.
3. Контроллер. Выступает в качестве посредника, соединяя 3D NAND-память и компьютер. Контроллер также содержит встроенное программное обеспечение, которое помогает управлять SSD.

NAND-память, в отличие от NOR, построена из множества ячеек, содержащих биты, которые включаются или выключаются за счет электрического заряда. Организация этих отключаемых ячеек представляет данные, хранящиеся на SSD. Количество битов в этих ячейках также определяется разновидностью памяти. Например, в Single Level Cell (SLC) ячейка содержит 1 бит. Накопители NOR обычно используются в сетевых устройствах.

Причина, по которой флешка SLC располагает малым объемом памяти, заключается в ее небольшом физическом размере по сравнению с другими элементами Printed Circuit Board (PCB). Не стоит забывать, что PCB включает контроллер, память DDR и 3D NAND-память, которые нужно как-то разместить внутри системного блока персонального компьютера. Память MLC NAND удваивает количество бит на ячейку, а TLC — утраивает. Это положительно сказывается на объеме памяти. Накопители NOR предоставляют доступ к случайной информации, из-за чего их не используют, как жесткий диск.

Есть определенные причины, по которым производители продолжают выпускать флеш-память с 1 битом на ячейку. Накопители SLC считаются самыми быстрыми и надежными, но они относительно дорогие и обладают ограниченным объемом памяти. Вот почему такое устройство наиболее предпочтительно для компьютеров, которые подвергаются сильным нагрузкам.

Что такое SLC

В противостоянии SLC vs MLC или TLC 3D всегда побеждает первый тип памяти, но он и стоит значительно дороже. Он также располагает большим объемом памяти, но работает медленнее и больше склонен к поломкам. MLC и TLC — это типы памяти, которые рекомендуется применять для обычного повседневного использования компьютера. NOR обычно используется в мобильных телефонах и планшетах. Осознание своих собственных потребностей поможет пользователю выбрать наиболее подходящий из всех SSD-дисков.

Single Level Cell получила свое название благодаря единственному биту, который включается или выключается в зависимости от питания электроэнергией. Преимущество SLC в том, что она наиболее точная при чтении и записи данных, а ее цикл непрерывной работы может быть более продолжительным. Количество допустимых перезаписей составляет 90000-100000.

Эта разновидность памяти хорошо прижилась на рынке, благодаря высокой продолжительности жизни, точности и общей производительности. Такой накопитель редко устанавливается в домашних компьютерах из-за большой стоимости и малого объема памяти. Он больше подходит для промышленного использования и больших нагрузок, связанных с непрерывным чтением и записью информации.

Достоинства SLC:

• долгий срок службы и большее количество циклов зарядки по сравнению с любым другим типом флеш-памяти;
• меньшее количество ошибок чтения и записи;
• может работать в более широком диапазоне температур.

Недостатки SLC:

• высокая цена по сравнению с другими SSD;
• сравнительно небольшой объем памяти.

Тип памяти eMLC

eMLC — это флеш-память, оптимизированная для предпринимательского сектора. Она может похвастаться улучшенной производительностью и долговечностью. Количество перезаписей варьируется от 20000 до 30000. eMLC можно рассматривать как более дешевую альтернативу SLC, которая позаимствовала некоторые преимущества у своего конкурента.

Достоинства eMLC:

• намного дешевле, чем SLC;
• более высокая производительность и выносливость по сравнению с обычной MLC NAND.

Недостатки eMLC:

Флеш-память MLC для твердотельного накопителя

Память Multi Level Cell получила свое название благодаря способности хранить 2 бита данных в одной ячейке. Большим преимуществом является более низкая цена по сравнению с SLC. Меньшая стоимость, как правило, становится залогом популярности продукта. Проблема в том, что количество возможных перезаписей одной ячейки значительно меньше по сравнению с SLC.

Достоинства MLC NAND:

сравнительно низкая цена, рассчитанная на массового потребителя;
большая надежность по сравнению с TLC.

Недостатки MLC NAND:

• менее надежная и долговечная, чем SLC или eMLC;
• не подходит для коммерческого использования.

TLC память

Triple Level Cell — это самая дешевая разновидность флеш-памяти. Ее самый большой недостаток заключается в том, что она подходит только для домашнего использования и противопоказана к применению в предпринимательской или промышленной деятельности. Жизненный цикл ячейки составляет 3000-5000 перезаписей.

Достоинства TLC 3D:

• наиболее дешевая SSD из всех доступных на рынке;
• способна удовлетворить потребности большинства пользователей.

Недостатки TLC 3D:

• наименьшая продолжительность жизни по сравнению с другими типами;
• не годится для коммерческого использования.

Долговечность SSD

Как и все хорошие вещи в этом мире, SSD не может существовать вечно. Как было отмечено выше, жизненный цикл твердотельного накопителя напрямую зависит от того, какую он использует 3D NAND-память. Многих пользователей волнует вопрос, как долго могут функционировать более дешевые виды накопителей. По сравнению с MLC и TLC, память SLC более долговечная, но стоит дороже. Независимые команды энтузиастов провели испытания доступных SSD потребительского класса, большинство из которых составили MLC, а 3D NAND TLC использовался только 1. Результаты оказались многообещающими. Перед выходом из строя, большинство этих устройств успели пропустить через себя 700 Тбайт информации, а 2 из них — даже 1 Пбайт. Это поистине огромное количество данных.

Можно смело отметать любые опасения по поводу того, что SSD выйдет из строя в короткие сроки. Если вы используете MLC или TLC 3D V-NAND для такого повседневного использования, как хранение музыки, фотографий, программного обеспечения, личных документов и видеоигр, то можете быть уверены, что памяти хватит на несколько лет. В домашних условиях невозможно нагрузить компьютер так, как это делают с корпоративными серверами. Тем, кто беспокоится о продолжительности жизни своей памяти, могут пригодиться функции вроде Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.), которые помогают отслеживать состояние SSD.

Выбор подходящего SSD

На самом деле, разница между коммерческими и потребительскими накопителями настолько огромная, что ее сложно осознать. Команды разработчиков начали делать дорогие SSD для удовлетворения более высоких запросов, связанных с высокотехнологичной деятельностью, наукой и военными разработками, которые требуют постоянной обработки информации.

Серверы на больших предприятиях — это хороший пример использования дорогих флеш-накопителей, ведь они работают по 24 часа в сутки 5-7 дней в неделю. Вот почему они нуждаются в продолжительном , быстром чтении/записи и повышенной надежности. Потребительские накопители являются урезанными версиями коммерческих. Они лишены определенных функций, но предлагают больший объем памяти. Кроме того, в мире наблюдается приятная тенденция к увеличению производительности бюджетных НАНД и снижению их стоимости.

Какой тип накопителя выбрать для себя? SLC или MLC и TLC? Можно сделать вывод, что память SLC или eMLC для обычного повседневного использования просто не нужна, так что нет никакого смысла тратить на нее круглую сумму денег. Если же выбирать тип памяти NAND из TLC или MLC, то здесь все будет зависеть от ваших финансовых возможностей.

TLC NAND — это самая бюджетная память, которая способна удовлетворить нужды большинства потребителей. MLC-память можно рассматривать, как более продвинутый вариант NAND-памяти для людей, готовых вкладывать в свой персональный компьютер большие средства. Он подойдет и для тех, кто планирует хранить свои данные в течение многих лет. Если на мониторе появилась надпись «NAND Flash was not detected», значит память, скорее всего, исчерпала свой ресурс и вышла из строя.

Твердотельные жесткие диски с каждым годом становятся все дешевле, а вместе с тем и все популярнее. На рынке появляется больше моделей подобных накопителей, и это связано не только с предложением своего ассортимента новыми производителями, но и с использованием новых технологий «старыми игроками». Компании в данный момент выпускают на рынок SSD-диски с двумя основными типами памяти: MLC и TLC. В рамках данной статьи рассмотрим, чем они отличаются друг от друга, и какой вариант лучше купить для домашнего использования.

Обратите внимание: Также можно встретить в продаже твердотельные жесткие диски, память в которых обозначена V-NAND или 3D NAND. Данная память все равно относится к типу MLC или TLC, о подобных обозначениях также расскажем ниже.

Оглавление: Рекомендуем прочитать:

Типы памяти SSD дисков

В твердотельных накопителях используется флэш-память, которая собой представляет организованные ячейки памяти на базе полупроводников, сгруппированные особым образом. Можно разделить всю используемую флэш-память в SSD накопителях следующим образом:

• По методу чтения и записи. Современные твердотельные накопители используют тип памяти NAND;
• По способу хранения данных. Разделить по способу хранения данных SSD накопители можно на SLC и MLC. Расшифровать аббревиатуры можно как «одноуровневая ячейка» или «многоуровневая ячейка». В случае с памятью SLC в одной ячейке может содержаться не более одного бита данных, тогда как во второй ситуации в одной ячейке может храниться более одного бита. В потребительских твердотельных накопителях используется MLC технология хранения данных.

TLC – это подвид MLC памяти. Если в стандартной MLC памяти хранится 2 бита информации в одной ячейке, то в варианте TLC может хранить три бита информации в одной ячейке памяти. То есть, TLC – это тоже многоуровневая ячейка.

Обратите внимание: Некоторые производители твердотельных дисков указывают не TLC, а 3- bit MLC или MLC-3. По сути, все эти три варианта означают одно и то же.

TLC или MLC: что лучше

Если не рассматривать детали, то можно сказать, что в общем случае тип памяти MLC лучше, чем TLC, вот несколько его преимуществ:

• Память подобного типа прослужит дольше, в среднем, на 20-30%;
• MLC работает быстрее, чем TLC;
• Твердотельные накопители на базе памяти MLC требуют меньше энергии для работы.

За лучшее качество нужно платить, и наличие памяти типа MLC сказывается на стоимости твердотельных жестких дисков – они дороже, чем варианты на TLC.

Но если вдаваться в детали и рассматривать использование SSD-дисков с данными типами памяти на пользовательском уровне, стоит сказать, что отличия между ними не столь велики, и далеко не всегда есть смысл переплачивать за MLC память. Многое в их работе зависит от других факторов, например от интерфейса подключения. Рассмотрим пару вариантов наглядно:

Подводя итог, можно сделать вывод, что однозначно MLC или TLC вариант не выигрывает. Факторов, которые влияют на скорость работы твердотельного накопителя, огромное множество. Если приобрести емкий SSD-диск на основе TLC памяти, он может оказаться лучше от одного производителя, чем модель на MLC от другого производителя, при этом по стоимости они будут одинаковыми. На потребительском уровне покупателю следует ориентировать не на тип памяти, а на показатели того или иного диска в тестах, которые производители всегда публикуют. Разниться показатели в тестах могут даже у моделей одной компании, выпускаемой в разных линейках, несмотря на одинаковый тип памяти в них.

Что такое 3D NAND, 3D TLC и V-NAND в SSD-памяти

Еще один параметр, который может заметить покупатель при выборе твердотельного жесткого диска – это 3D NAND, 3D TLC или V-NAND. В зависимости от производителя данное свойство носит различные названия, но суть одна. При наличии подобного обозначения следует знать, что в данной модели накопителя ячейки флэш-памяти расположены на чипах в несколько слоев, тогда как при отсутствии такого обозначения, скорее всего, они наложены в один слой.

Сравнение типов флеш-памяти NAND. Типы SSD дисков, какие бывают SSD диски и в чем их отличия

Производительность и срок службы SSD в первую очередь зависят от флэш-памяти NAND и контроллера с прошивкой. Они являются основными составляющими цены накопителя, и при покупке логично обращать внимание именно на эти компоненты. Сегодня мы поговорим о NAND.

Тонкости технологического процесса производства флэш-памяти вы при желании найдете на сайтах, специализирующихся на обзорах SSD. Моя же статья ориентирована на более широкий круг читателей и преследует две цели:

1. Приоткрыть завесу над невнятными спецификациями, опубликованными на сайтах производителей SSD и магазинов.
2. Снять вопросы, которые могут у вас возникнуть при изучении технических характеристик памяти разных накопителей и чтения обзоров, написанных для «железных» гиков.

Для начала я проиллюстрирую проблему картинками.

Что указывают в характеристиках SSD

Технические характеристики NAND, публикуемые на официальных сайтах производителей и в сетевых магазинах, далеко не всегда содержат подробную информацию. Более того, терминология сильно варьируется, и я подобрал для вас данные о пяти различных накопителях.

Вам что-нибудь говорит эта картинка?

Ок, допустим, Яндекс.Маркет — не самый надежный источник информации. Обратимся к сайтам производителей — так легче стало?

Может быть, так будет понятнее?

А если так?

Или все-таки лучше так?

Между тем, во всех этих накопителях установлена одинаковая память! В это трудно поверить, особенно глядя на две последних картинки, не правда ли? Дочитав запись до конца, вы не только в этом убедитесь, но и будете читать подобные характеристики как открытую книгу.

Производители памяти NAND

Производителей флэш-памяти намного меньше, чем компаний, продающих SSD под своими брендами. В большинстве накопителей сейчас установлена память от:

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

Intel и Micron не случайно делят одно место в списке. Они производят NAND по одинаковым технологиям в рамках совместного предприятия IMFT .

На ведущем заводе в американском штате Юта одна и та же память выпускается под марками этих двух компаний почти в равных пропорциях. С конвейера завода в Сингапуре, который сейчас контролирует Micron, память может сходить также и под маркой ее дочерней компании SpecTek.

Все производители SSD покупают NAND у вышеперечисленных компаний, поэтому в разных накопителях может стоять фактически одинаковая память, даже если ее марка отличается.

Казалось бы, при таком раскладе с памятью все должно быть просто. Однако существует несколько типов NAND, которые в свою очередь подразделяются по разным параметрам, внося путаницу.

Типы памяти NAND: SLC, MLC и TLC

Это три разных типа NAND, главным технологическим отличием между которыми является количество битов, хранящихся в ячейке памяти.

SLC является самой старой из трех технологий, и вы вряд ли найдете современный SSD с такой NAND. На борту большинства накопителей сейчас MLC, а TLC — это новое слово на рынке памяти для твердотельных накопителей.

Вообще, TLC давно используется в USB-флэшках, где выносливость памяти не имеет практического значения. Новые технологические процессы позволяют снизить стоимость гигабайта TLC NAND для SSD, обеспечивая приемлемое быстродействие и срок службы, в чем логично заинтересованы все производители.

Занятно, что пока широкая публика обеспокоена ограниченным количеством циклов перезаписи SSD, по мере развития технологий NAND этот параметр только снижается!

Как определить конкретный тип памяти в SSD

Вне зависимости от того, приобрели вы твердотельный накопитель или только планируете покупку, после прочтения этой записи у вас может возникнуть вопрос, вынесенный в подзаголовок.

Ни одна программа тип памяти не показывает. Эту информацию можно найти в обзорах накопителей, но есть и более короткий путь, особенно когда нужно сравнить между собой несколько кандидатов на покупку.

На специализированных сайтах можно найти базы данных по SSD, и вот вам пример .

Я без проблем нашел там характеристики памяти своих накопителей, за исключением SanDisk P4 (mSATA), установленного в планшете.

В каких SSD установлена самая лучшая память

Давайте сначала пройдемся по основным пунктам статьи:

• производителей NAND можно пересчитать по пальцам одной руки
• в современных твердотельных накопителях используется два типа NAND: MLC и TLC, только набирающая обороты
• MLC NAND различается интерфейсами: ONFi (Intel, Micron) и Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
• ONFi MLC NAND делится на асинхронную (дешевле и медленнее) и синхронную (дороже и быстрее)
• производители SSD используют память разных интерфейсов и типов, создавая разнообразный модельный ряд на любой кошелек
• официальные спецификации редко содержат конкретную информацию, но базы данных SSD позволяют точно определить тип NAND

Конечно, в таком зоопарке не может быть однозначного ответа на вопрос, вынесенный в подзаголовок. Вне зависимости от бренда накопителя, NAND соответствует заявленным спецификациям, иначе ОЕМ-производителям нет смысла ее покупать (они дают на SSD свою гарантию).

Однако… представьте, что лето вас порадовало небывалым урожаем земляники на даче!

Она вся сочная и сладкая, но вам просто не съесть столько, поэтому вы решили продать часть собранных ягод.

Самую лучшую землянику вы оставите себе или выставите на продажу? 🙂

Можно предположить, что производители NAND устанавливают самую лучшую память в свои накопители. Учитывая ограниченное количество компаний, выпускающих NAND, список производителей SSD получается еще короче:

• Crucial (подразделение Micron)
• Intel
• Samsung

Опять же, это лишь предположение, не подкрепленное достоверными фактами. Но разве вы поступили бы иначе на месте этих компаний?

Флэш-память NAND использует логический элемент NOT AND, и, как и многие другие типы памяти, хранит данные в большом массиве клеток, где каждая ячейка содержит один или несколько битов данных.

Любой вид памяти может подвергаться влиянию внутренних и внешних факторов, таких как износ, физическое повреждение, ошибки аппаратного обеспечения и прочие. В таких случаях мы рискуем расстаться со своими данными на совсем. Что же делать в таких ситуациях? Не стоит волноваться, поскольку существуют программы восстановления данных , которые восстанавливают данные легко и быстро, без необходимости покупать дополнительное оборудование или, в крайнем случае, начинать работу над утерянными документами заново. Рассмотрим NAND флэш-память детальнее.

Как правило, массив NAND делится на множество блоков. Каждый байт в одном из этих блоков может быть индивидуально написан и запрограммирован, но один блок представляет наименьшую стираемую часть массива. В таких блоках каждый бит имеет двоичное значение 1. Например, монолитное устройство NAND флэш-памяти объемом 2 Гб обычно состоит из блоков по 2048 Б (128 КБ) и 64 на каждый блок. Каждая страница вмещает 2112 Б, и состоит из 2048 байт данных и дополнительной зоны в 64 байта. Запасные области обычно используется для ECC, информации об износе ячеек и другие накладные функции программного обеспечения, хотя физически он не отличается от остальной части страницы. NAND устройства предлагаются с 8-битным или 16-битным интерфейсом. Узел данных подключен к NAND памяти через двунаправленную шину данных 8 или 16 бит. В 16-битном режиме команды и адреса используют 8 бит, остальные 8 бит приходятся на использование во время циклов передачи данных.

Типы флэш-памяти NAND

Флэш-память NAND, как мы уже отмечали, бывает двух типов: одноуровневая (SLC) и многоуровневая (MLC). Одноуровневая флэш-память – SLC NAND (single level cell) хорошо подойдет для приложений, которые требуют высокую и среднюю плотность. Это простейшая в использовании и удобная технология. Как описано выше, SLC NAND хранит один бит данных в каждой ячейке памяти. SLC NAND предлагает относительно высокую скорость чтения и записи, хорошую производительность и алгоритмы коррекции простых ошибок. SLC NAND может быть дороже других технологий NAND в расчете на один бит. Если приложению требуется высокая скорость чтения, например, высокопроизводительная медиа карта, некоторые гибридные диски, твердотельные устройства (SSD) или другие встроенные приложения — SLC NAND может стать единственным подходящим выбором.

Многоуровневая флэш-память – MLC NAND (multilevel cell) предназначена для приложений более высокой плотности и с медленным циклом.

В отличие от SLC NAND многоуровневые ячейки MLC NAND хранят два или больше бит на одну ячейку памяти. Чтобы определить место для каждого бита, применяется напряжение и ток. В устройствах SLC требуется только один уровень напряжения. Если ток обнаружен, то значение бита равно 1; если ток не обнаружен, то бит обозначается как 0. Для устройства MLC для определения значений битов используются три разных уровня напряжения.

Как правило, MLC NAND предлагает объем в два раза больше, чем SLC NAND для одного устройства и стоит также дешевле. Поскольку SLC NAND в три раза быстрее, чем MLC NAND и предлагает производительность выше, более чем в 10 раз; но для многих приложений, MLC NAND предлагает правильное сочетание цены и производительности. В самом деле, MLC NAND представляет почти 80% от всех поставок флэш-памяти NAND. И флэш-память MLC NAND доминирует по выбору потребителя по классу SSD потому, как их производительность превосходит магнитные жесткие диски.

Срок службы твердотельного накопителя зависит от количества байтов, которые были записаны в NAND флэш-память. Большинство устройств на базе MLC имеют гарантию сроком в один-три года. Однако важно понимать, как именно будет использоваться устройство, поскольку SSD на базе MLC могут прослужить меньше если предполагается множественная перезапись на диск. С другой стороны решения на базе SLC прослужат дольше предполагаемых трех лет даже при тяжелых PE циклах.

История NAND-флэш

Флэш-память NAND – это энергонезависимый твердотельный накопитель, что внес значительные изменения в индустрии хранения данных, возраст которой на сегодняшний момент составляет уже 26 лет. Флэш-память была изобретена доктором Фуджио Масуока (Fujio Masuoka) во время работы в компании Toshiba приблизительно в 1980 году. По словам Toshiba имя «флэш» было предложено коллегой доктора Масуока, г-ном Шо Цзи Аризуми (Sho-ji Ariizumi), в виду того, что процесс стирания содержимого памяти напомнил ему вспышку камеры.

Копания Toshiba поставила NAND флэш-память на коммерческую ногу в 1987 году; многое изменилось с тех пор. Рынок NAND флэш-памяти вырос быстро при продажах, в восемь раз превышающих объемы продаж памяти DRAM (Dynamic random access memory — динамическая память с произвольным доступом). NAND память стала высокопрочным устройством хранения данных и выбором многих пользователей. Такая память сегодня используется в различных картах памяти и USB-накопителях, облачных хранилищах встречается у многих пользователей, как в промышленности и предпринимательстве, так и в домашних устройствах. Устройства Apple’s iPhone, iPod и iPad, а также телефоны и планшеты на базе Android также широко используют NAND флэш-память. С тех времен это нововведение пробилось в новую эпоху, в которой потребители могут всегда воспользоваться своими файлами: видео, музыкой, книгами и документами, где бы Вы ни находились.

Высококачественная NAND запрограммирована на чтение информации небольшими блоками, или страницами, в то время, как флэш-память типа NOR считывает и записывает данные по 1 байту за раз. NOR флэш-память более предпочтительна для устройств, которые хранят и запускают коды, обычно небольших объемов.

Введение твердотельной NAND флэш-памяти и устройств хранения данных в дополнение к обычным магнитным жестким дискам дало предприятиям новые возможности для запуска их сервера и хранения ключевых бизнес-приложений. Поскольку такая память не имеет движущихся частей, NAND флэш может обрабатывать и перемещать данные из одного места в другое значительно быстрее благодаря отличной скорости чтения и записи. Приложения, использующиеся в финансовых услугах, розничной торговле и облачных веб-сервисах, часто эксплуатируют серверы, оснащенные NAND флэш-памятью.

Флэш-память хранит информацию в массиве, состоящем из ячеек памяти и транзисторов с плавающим затвором. В устройствах с ячейками одного уровня (SLC), каждая ячейка хранит только один бит информации. Некоторые более новые типы флэш-памяти, известные как устройства многоуровневых ячеек (MLC), могут хранить больше, чем один бит на ячейку, выбирая между несколькими уровнями электрического заряда с целью применить к транзистору с плавающим затвором и его ячейкам.

Ключевые факты, касающиеся NAND Flash

Эволюция типов флэш-памяти впечатляет. StorageNewsletter.com, уважаемый и общепризнанный источник ежедневных электронных новостей для промышленности, следит за развитием NAND флэш-памяти довольно продолжительное время и имеет целый архив данных по существованию этой технологии.

Флэш-чипы: увеличение объемов и более низкая цена флэш-памяти и твердотельных накопителей напрямую зависят от процесса производства микросхем флэш-памяти NAND. SanDisk и Toshiba теперь предлагают линию MLC на 128 ГБ и чип с ячейкой в 3 бита каждая. Среди крупных мировых производителей флэш-памяти находятся такие компании, как: Intel, Samsung, Seagate, Nvidia, LSI, Micron и Western Digital.

Флэш-ключи (или флэшки): первые USB-флэш были разработаны в конце 1990-х годов компанией M-Systems, которая позже была приобретена компанией SanDisk. В 2001 году в США компания IBM начала производить версию памяти объемом в 8 Мб, называемую «память ключей». Сейчас объем такой памяти достигает 128 ГБ и цены были значительно снижены.

Та же компания M-Systems стала первым производителем SSD в 1995 году. С 1999, SN.com зафиксировали 590 разных моделей, запущенных в производство 97 компаниями. Среди остальных, BiTMICRO Networks в 1999 выпустили модель E-Disk SNX35 размером в 3.5 дюйма и объемами от 128MB до 10GB, временем доступа в 500 мс и со скоростью чтения и записи в 4MБ/с с помощью интерфейса SCSI-2. В следующий год M-Systems произвели FFD SCSI объемом в 3 ГБ, 2,5 дюймовый SSD с максимальной скоростью чтения в 4 МБ/с и записи в 3 МБ/с.

Сегодня же можно получить память объемом 16 ТБ (PCIe SSD от компании OCZ) со скоростью чтения до 4 ГБ/с и записи до 3,8 ГБ/с. Компания OCZ также объявила в 2012 году о максимально малом времени записи и чтения информации: 0.04 мс для чтения и 0.02 мс для операций записи.

Мы часто можем попасть в ситуацию, когда данные удаляются или повреждаются вследствие различных ошибок, как в системе, так и ошибок самого человека. О том, как восстановить данные с карты памяти можно узнать .

Критерии выбора устройства с NAND-флэш

Итак, когда дело доходит до выбора устройства (на примере SSD) с технологией NAND-флэш необходимо учитывать несколько критериев выбора:

Убедитесь в том, что SSD устройство, операционная и файловая система поддерживает TRIM, особенно, если карта использует контроллер жёсткого диска, что усложняет процесс сбора «мусора», ненужных данных:

— узнайте о том, поддерживает ли Ваша ОС трим можно узнать в любом источнике информации; — существуют приложения, которые способствуют добавлению трим-технологии для Вашей ОС, если такова не поддерживается. Но прежде узнайте, не повредит ли это общей производительности устройства. SSD с памятью NAND станет отличным выбором, когда нужна высокая производительность, отсутствие шума, устойчивость к внешним факторам влияния или малое потребление энергии: — непоследовательное считывание даст возможность увеличить производительность по сравнению с HDD; — узнайте о максимально возможной производительности устройства, чтобы не превысить пределы; Для лучшего выполнения операций и круглосуточного их проведения лучше выбирать SLC, чем MLC: — SSD на базе NAND отлично ускоряет работу серверов, но помните, что для этого также понадобиться запасное место для «мусора» и/или трим. — Система RAID с SSD даст высокие показатели производительности и устойчивости, но используйте специально разработанные для SSD рэйд-контроллеры, иначе накопиться столько «мусора», что не справиться даже трим или система сбора. Устройства SSD с большими показателями выносливости, конечно же, прослужат дольше: — Например, выбирайте устройство объемом в 100 ГБ вместо 128 ГБ, 200 ГБ вместо 256 ГБ и так далее. Тогда Вы будете точно знать, что 28 или 56 и так далее гигабайт памяти это, возможно, зарезервированное место для расчета износа, реорганизации файлов и дефектных ячеек памяти. Для использования в промышленности, на производстве или в офисах, лучше выбирать устройства бизнес-класса, например, PCI Express (PCIe) SSD устройство:

Карты PCIe со специально настроенным контроллером SSD может дать очень высокую производительность ввода-вывода данных и хорошую выносливость.

В 1989 году состоялся анонс Nand Flash памяти, данная разработка была представлена компанией Toshiba на International Solid-State Circuits Conference. До этого существовали только разработки NOR памяти, основными недостатками которой были: скорость работы и большая площадь чипа. Основным отличием NAND Flash от Nor Flash являются особенности адресации, если в NOR Flash можно адресовать произвольную ячейку, то в NAND Flash применена страничная адресация (обычно размер страницы 528, 2112, 4224, 4304, 4320, 8576 байт).

На сегодня существует масса устройств, где используются микросхемы NAND Flash в том числе и в различных носителях информации, таких как SSD накопители, USB Flash, различные Flash card (MMC, RS-MMC, MMCmicro, SD, miniSD, MicroSD, SDHC, CF, xD, SmartMedia, Memory Stick и т.д.)

Принципиально носители информации на NAND Flash из себя представляют микроконтроллер, который обеспечивает работу с микросхемами памяти, а также работу с различными устройствами по заданному стандартами интерфейсу. В большинстве устройств это выглядит как небольшая плата, на которой размещены одна или несколько микросхем NAND Flash памяти в конструктивном исполнении TSOP-48, short TSOP-48 или TLGA-52 и микроконтроллер. Миниатюрные устройства, как правило выполнены в виде одного чипа в который интегрированы как микросхема Nand Flash, так и микроконтроллер.

Основные недостатки NAND Flash памяти — это недостаточно высокая скорость и не очень большое количество циклов записи, которые способна выдержать микросхема. Для обхода этих проблем, производители контроллеров идут на некоторые ухищрения, такие как организация записи в NAND Flash в несколько потоков, для поднятия быстродействия и организация логических банков разбитых на достаточно крупные блоки и организация сложной системы трансляции.

Для равномерного износа NAND Flash практически во всех контроллерах организованно разделение адресного пространства на логические банки, которые в свою очередь разделяются на блоки (состоящие из нескольких страниц памяти), обычно на 256-2048 блоков. Контроллером ведется учет количества записей в каждый из блоков. Для того чтобы данные пользователя можно было свободно перемещать внутри банка, для этого имеется логическая нумерация блоков т.е. на практике при чтении микросхемы в дамп видим картину что данные пользователя в виде достаточно крупных блоков (16кб – 4Мб) хаотично перемешаны. Порядок работы с пользовательскими данными отражен в трансляторе в виде таблицы в которой указан порядок построения блоков для того чтобы получить упорядоченное логическое пространство.

Для увеличения операций чтения/записи производители контроллеров реализуют функции распараллеливания данных, то есть прямая аналогия с RAID массивом уровня 0 (stripe), только немного более сложная реализация. На практике это выглядит либо в виде внутриблочного распараллеливания (интерлива), на более мелкие подблоки (как правило от 1 байта, до 16Кб), также симметричное распараллеливание (страйп) между физическим банками микросхемы NAND Flash и между несколькими микросхемами.

Стоит понимать, что при таком принципе работы, транслятор накопителя – постоянно изменяющаяся таблица, практически при каждой записи в NAND Flash. Исходя из принципа работы с NAND Flash – чтение блока в буфер, внесение изменений и запись блока на место, очевидно, что наиболее опасны для данных являются незавершенные операции записи; например, когда происходит запись измененного транслятора. В результате необдуманного обращения с накопителями: внезапного извлечения их из USB разъема или из разъема кардридера во время записи, чревато разрушением служебных данных, в частности таблицы трансляции.

При разрушение служебных данных, накопитель не может функционировать или в некоторых случаях функционирует неверно. Извлечение данных программными средствами, как правило, не представляется возможным по многим причинам. Одно из решений – это выпаивание микросхем NAND Flash с последующим чтением на соответствующем считывателе (программаторе). Учитывая, что оригинальный транслятор отсутствует, либо поврежден, предстоит работа по разбору дампа извлеченного из микросхемы NAND Flash. Многие, наверное, обратили внимание на кажущийся странным размер страниц памяти в NAND Flash. Это объясняется тем, что в каждой странице, кроме данных пользователя имеются служебные данные обычно это представлено в виде 512/16; 2048/64; 4096/128; 4096/208 (существуют и значительно более сложные варианты организации данные/служебка). В служебных данных присутствую различные маркеры (маркер, номера блока в логическом банке; маркер ротации блока; ECC; и т.п.) Восстановление пользовательских данных сводится к устранению распараллеливания данных внутри блоков, между банков и между микросхемами памяти для получения цельных блоков. Если есть необходимость, то устраняются внутриблочные ротации, ренумерации и т.п. Дальнейшая задача, состоит в поблочной сборке. Для того чтобы ее осуществить необходимо четко уяснить количество логических банков, количество блоков в каждом логическом банке, количество используемых блоков в каждом банке (задействованы не все) местонахождение маркера в служебных данных, алгоритм нумерации. И только потом производить сбор блоков в конечный файл-образ из которого можно будет произвести чтение пользовательских данных. В процессе сбора подстерегают подводные камни в виде нескольких блоков-претендентов на одну позицию в конечный файл-образ. После решение данного круга задач, получаем файл-образ с пользовательской информацией.

В случаях, когда данные не играют никакой роли, но есть желание восстановить работоспособность самого накопителя, то лучшие вариант коррекции проблем со служебными данными – это выполнение процедуры форматирования фирменной утилитой с сайта производителя накопителя. Многие утилиты фактически переписывают всю служебную информацию, создают чистый транслятор, и выполняют процедуру форматирования с созданием новой файловой системы. Если же производитель не удосужился выложить Recovery-утилиту, тогда выход в виде поиска утилит форматирования накопителей на NAND Flash «по контроллеру», единственно, что покажется сложным пользователю – это обилие производителей контроллеров и сложности с идентификацией последнего.

Павел Янчарский

Перепечатка материалов разрешена только с указанием активной ссылки на оригинал статьи

#Тип_чипов #3D_MLC_(Multi_Level_Cell) MLC_(Multi_Level_Cell) #3D_TLC_(Triple_Level_Cell) #TLC_(Triple_Level_Cell)

В современных SSD наиболее распространены три типа чипов памяти : SLC, MLC и TLC.

SLC – Single Level Cell – ячейка с одним уровнем. Имеет высокую производительность, низкое потребление электроэнергии, наибольшую скорость записи и количество . Такой тип памяти обычно используется в серверах высокого уровня, поскольку стоимость на их основе велика.

MLC — Multi Level Cell – ячейка с несколькими уровнями. Обладает меньшей стоимостью, по сравнению с SLC, однако обладает меньшей выносливостью и меньшим количеством . Является хорошим решением для коммерческих и рабочих платформ — имеет хорошее соотношение цена/скорость работы.

EMLC — Enterprise Multi Level Cell – ячейка, аналогичная по структуре обычной MLC, но с увеличенным ресурсом по . По надежности eMLC находится между SLC и MLC, при этом цена не сильно выше, чем у последней. Типичное применение — рабочие станции и серверы среднего класса.

TLC — Three Level Cell – ячейка с тремя уровнями. Обладает большей плотностью, но меньшей выносливостью, медленной скоростью чтения и записи и меньшим количеством по сравнению с SLC и MLC. До настоящего момента, память типа TLC использовалась в основном в flash-накопителях (флешках), однако совершенствование технологий производства сделало возможным его использование и в стандартных SSD.

Все описанные выше типы ячеек памяти относятся к планарному типу, то есть 2D. Их недостатком является то, что для увеличения плотности в каждом отдельном чипе приходится уменьшать техпроцесс, и из-за ряда физических ограничений делать это до бесконечности не получится. Для преодоления этого были разработаны 3D ячейки памяти. Такие ячейки представляет собой цилиндр:

Таким образом появляется возможность разместить большее количество ячеек памяти на одном слое микросхемы. Такие ячейки называются 3D V-NAND и 3D TLC. Что касается емкости и надежности, то она соответствует ячейкам TLC.

Количество состояний ячейки, в зависимости от типа памяти
Физически, все три типа технологий памяти состоят из одинаковых транзисторов, единственным отличием является то, что они хранят в себе различное количество зарядов. Все три работают одинаково: при появлении напряжения ячейка переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». SLC использует два отдельных значения напряжения для представления одного бита информации на ячейку и двух логических уровней (0 и 1). MLC использует четыре отдельных значения напряжения для представления четырех логических состояний (00, 01, 10, 11) или двух битов. TLC использует восемь отдельных значений напряжения для представления восьми логических состояний (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) или трех битов информации.

Поскольку в SLC используется только два значения напряжения, они могут сильнее отличаться друг от друга, уменьшая потенциальную возможность некорректно интерпретировать текущее состояние ячейки и позволяя использовать стандартные условия коррекции ошибки . Вероятность ошибок чтения увеличивается при использовании TLC NAND, поэтому такой тип памяти требует большего объема ECC (Error Correction Code – код коррекции ошибок) при исчерпании ресурса NAND, поскольку в TLC приходится корректировать сразу три бита информации, в отличие от одного для SLC и двух для MLC.

Флэш-память представляет собой тип долговечной памяти для компьютеров, у которой содержимое можно перепрограммировать или удалить электрическим методом. В сравнении с Electrically Erasable Programmable Read Only Memory действия над ней можно выполнять в блоках, которые находятся в разных местах. Флэш-память стоит намного меньше, чем EEPROM, поэтому она и стала доминирующей технологией. В особенности в ситуациях, когда необходимо устойчивое и длительное сохранение данных. Ее применение допускается в самых разнообразных случаях: в цифровых аудиоплеерах, фото- и видеокамерах, мобильных телефонах и смартфонах, где существуют специальные андроид-приложения на карту памяти. Кроме того, используется она и в USB-флешках, традиционно применяемых для сохранения информации и ее передачи между компьютерами. Она получила определенную известность в мире геймеров, где ее часто задействуют в промах для хранения данных по прогрессу игры.

Общее описание

Флэш-память представляет собой такой тип, который способен сохранять информацию на своей плате длительное время, не используя питания. В дополнение можно отметить высочайшую скорость доступа к данным, а также лучшее сопротивление к кинетическому шоку в сравнении с винчестерами. Именно благодаря таким характеристикам она стала настольно популярной для приборов, питающихся от батареек и аккумуляторов. Еще одно неоспоримое преимущество состоит в том, что когда флэш-память сжата в сплошную карту, ее практически невозможно разрушить какими-то стандартными физическими способами, поэтому она выдерживает кипящую воду и высокое давление.

Низкоуровневый доступ к данным

Способ доступа к данным, находящимся во флэш-памяти, сильно отличается от того, что применяется для обычных видов. Низкоуровневый доступ осуществляется посредством драйвера. Обычная RAM сразу же отвечает на призывы чтения информации и ее записи, возвращая результаты таких операций, а устройство флеш-памяти таково, что потребуется время на размышления.

Устройство и принцип работы

На данный момент распространена флэш-память, которая создана на однотранзисторных элементах, имеющих «плавающий» затвор. Благодаря этому удается обеспечить большую плотность хранения данных в сравнении с динамической ОЗУ, для которой требуется пара транзисторов и конденсаторный элемент. На данный момент рынок изобилует разнообразными технологиями построения базовых элементов для такого типа носителей, которые разработаны лидирующими производителями. Отличает их количество слоев, методы записи и стирания информации, а также организация структуры, которая обычно указывается в названии.

На текущий момент существует пара типов микросхем, которые распространены больше всего: NOR и NAND. В обоих подключение запоминающих транзисторов производится к разрядным шинам — параллельно и последовательно соответственно. У первого типа размеры ячеек довольно велики, и имеется возможность для быстрого произвольного доступа, что позволяет выполнять программы прямо из памяти. Второй характеризуется меньшими размерами ячеек, а также быстрым последовательным доступом, что намного удобнее при необходимости построения устройств блочного типа, где будет храниться информация большого объема.

В большинстве портативных устройств твердотельный накопитель использует тип памяти NOR. Однако сейчас все популярнее становятся приспособления с интерфейсом USB. В них применяется память типа NAND. Постепенно она вытесняет первую.

Главная проблема — недолговечность

Первые образцы флешек серийного производства не радовали пользователей большими скоростями. Однако теперь скорость записи и считывания информации находится на таком уровне, что можно просматривать полноформатный фильм либо запускать на компьютере операционную систему. Ряд производителей уже продемонстрировал машины, где винчестер заменен флеш-памятью. Но у этой технологии имеется весьма существенный недостаток, который становится препятствием для замены данным носителем существующих магнитных дисков. Из-за особенностей устройства флеш-памяти она позволяет производить стирание и запись информации ограниченное число циклов, которое является достижимым даже для малых и портативных устройств, не говоря о том, как часто это делается на компьютерах. Если использовать этот тип носителя как твердотельный накопитель на ПК, то очень быстро настанет критическая ситуация.

Связано это с тем, что такой накопитель построен на свойстве полевых транзисторов сохранять в «плавающем» затворе отсутствие или наличие которого в транзисторе рассматривается в качестве логической единицы или ноля в двоичной Запись и стирание данных в NAND-памяти производятся посредством туннелированных электронов методом Фаулера-Нордхейма при участии диэлектрика. Для этого не требуется что позволяет делать ячейки минимальных размеров. Но именно данный процесс приводит к ячеек, так как электрический ток в таком случае заставляет электроны проникать в затвор, преодолевая диэлектрический барьер. Однако гарантированный срок хранения подобной памяти составляет десять лет. Износ микросхемы происходит не из-за чтения информации, а из-за операций по ее стиранию и записи, поскольку чтение не требует изменения структуры ячеек, а только пропускает электрический ток.

Естественно, производители памяти ведут активные работы в направлении увеличения срока службы твердотельных накопителей данного типа: они устремлены к обеспечению равномерности процессов записи/стирания по ячейкам массива, чтобы одни не изнашивались больше других. Для равномерного распределения нагрузки преимущественно используются программные пути. К примеру, для устранения подобного явления применяется технология «выравнивания износа». При этом данные, часто подвергаемые изменениям, перемещаются в адресное пространство флеш-памяти, потому запись осуществляется по разным физическим адресам. Каждый контроллер оснащается собственным алгоритмом выравнивания, поэтому весьма затруднительно сравнивать эффективность тех или иных моделей, так как не разглашаются подробности реализации. Поскольку с каждым годом объемы флешек становятся все больше, необходимо применять все более эффективные алгоритмы работы, позволяющие гарантировать стабильность функционирования устройств.

Устранение проблем

Одним из весьма эффективных путей борьбы с указанным явлением стало резервирование определенного объема памяти, за счет которого обеспечивается равномерность нагрузки и коррекция ошибок посредством особых алгоритмов логической переадресации для подмены физических блоков, возникающих при интенсивной работе с флешкой. А для предотвращения утраты информации ячейки, вышедшие из строя, блокируются или заменяются на резервные. Такое программное распределение блоков дает возможность обеспечения равномерности нагрузки, увеличив количество циклов в 3-5 раз, однако и этого мало.

И другие виды подобных накопителей характеризуются тем, что в их служебную область заносится таблица с файловой системой. Она предотвращает сбои чтения информации на логическом уровне, например, при некорректном отключении либо при внезапном прекращении подачи электрической энергии. А так как при использовании сменных устройств системой не предусмотрено кэширование, то частая перезапись оказывает самое губительное воздействие на таблицу размещения файлов и оглавление каталогов. И даже специальные программы для карт памяти не способны помочь в данной ситуации. К примеру, при однократном обращении пользователь переписал тысячу файлов. И, казалось бы, только по одному разу применил для записи блоки, где они размещены. Но служебные области переписывались при каждом из обновлений любого файла, то есть таблицы размещения прошли эту процедуру тысячу раз. По указанной причине в первую очередь выйдут из строя блоки, занимаемые именно этими данными. Технология «выравнивания износа» работает и с такими блоками, но эффективность ее весьма ограничена. И тут не важно, какой вы используете компьютер, флешка выйдет из строя ровно тогда, когда это предусмотрено создателем.

Стоит отметить, что увеличение емкости микросхем подобных устройств привело лишь к тому, что общее количество циклов записи сократилось, так как ячейки становятся все меньше, поэтому требуется все меньше и напряжения для рассеивания оксидных перегородок, которые изолируют «плавающий затвор». И тут ситуация складывается так, что с увеличением емкости используемых приспособлений проблема их надежности стала усугубляться все сильнее, а class карты памяти теперь зависит от многих факторов. Надежность работы подобного решения определяется его техническими особенностями, а также ситуацией на рынке, сложившейся на данный момент. Из-за жесткой конкуренции производители вынуждены снижать себестоимость продукции любым путем. В том числе и благодаря упрощению конструкции, использованию комплектующих из более дешевого набора, ослаблению контроля за изготовлением и иными способами. К примеру, карта памяти «Самсунг» будет стоить дороже менее известных аналогов, но ее надежность вызывает гораздо меньше вопросов. Но и здесь сложно говорить о полном отсутствии проблем, а уж от устройств совсем неизвестных производителей сложно ожидать чего-то большего.

Перспективы развития

При наличии очевидных достоинств имеется целый ряд недостатков, которыми характеризуется SD-карта памяти, препятствующих дальнейшему расширению ее области применения. Именно поэтому ведутся постоянные поиски альтернативных решений в данной области. Конечно, в первую очередь стараются совершенствовать уже существующие типы флеш-памяти, что не приведет к каким-то принципиальным изменениям в имеющемся процессе производства. Поэтому не стоит сомневаться только в одном: фирмы, занятые изготовлением этих видов накопителей, будут стараться использовать весь свой потенциал, перед тем как перейти на иной тип, продолжая совершенствовать традиционную технологию. К примеру, карта памяти Sony выпускается на данный момент в широком диапазоне объемов, поэтому предполагается, что она и будет продолжать активно распродаваться.

Однако на сегодняшний день на пороге промышленной реализации находится целый комплекс технологий альтернативного хранения данных, часть из которых можно внедрить сразу же при наступлении благоприятной рыночной ситуации.

Ferroelectric RAM (FRAM)

Технология ферроэлектрического принципа хранения информации (Ferroelectric RAM, FRAM) предлагается с целью наращивания потенциала энергонезависимой памяти. Принято считать, что механизм работы имеющихся технологий, заключающийся в перезаписи данных в процессе считываниям при всех видоизменениях базовых компонентов, приводит к определенному сдерживанию скоростного потенциала устройств. А FRAM — это память, характеризующаяся простотой, высокой надежностью и скоростью в эксплуатации. Эти свойства сейчас характерны для DRAM — энергонезависимой оперативной памяти, существующей на данный момент. Но тут добавится еще и возможность длительного хранения данных, которой характеризуется Среди достоинств подобной технологии можно выделить стойкость к разным видам проникающих излучений, что может оказаться востребованным в специальных приборах, которые используются для работы в условиях повышенной радиоактивности либо в исследованиях космоса. Механизм хранения информации здесь реализуется за счет применения сегнетоэлектрического эффекта. Он подразумевает, что материал способен сохранять поляризацию в условиях отсутствия внешнего электрического поля. Каждая ячейка памяти FRAM формируется за счет размещения сверхтонкой пленки из сегнетоэлектрического материала в виде кристаллов между парой плоских металлических электродов, формирующих конденсатор. Данные в этом случае хранятся внутри кристаллической структуры. А это предотвращает эффект утечки заряда, который становится причиной утраты информации. Данные в FRAM-памяти сохраняются даже при отключении напряжения питания.

Magnetic RAM (MRAM)

Еще одним типом памяти, который на сегодняшний день считается весьма перспективным, является MRAM. Он характеризуется довольно высокими скоростными показателями и энергонезависимостью. в данном случае служит тонкая магнитная пленка, размещенная на кремниевой подложке. MRAM представляет собой статическую память. Она не нуждается в периодической перезаписи, а информация не будет утрачена при выключении питания. На данный момент большинство специалистов сходится во мнении, что этот тип памяти можно назвать технологией следующего поколения, так как существующий прототип демонстрирует довольно высокие скоростные показатели. Еще одним достоинством подобного решения является невысокая стоимость чипов. Флэш-память изготавливается в соответствии со специализированным КМОП-процессом. А микросхемы MRAM могут производиться по стандартному технологическому процессу. Причем материалами могут послужить те, что используются в обычных магнитных носителях. Производить крупные партии подобных микросхем гораздо дешевле, чем всех остальных. Важное свойство MRAM-памяти состоит в возможности мгновенного включения. А это особенно ценно для мобильных устройств. Ведь в этом типе значение ячейки определяется магнитным зарядом, а не электрическим, как в традиционной флеш-памяти.

Ovonic Unified Memory (OUM)

Еще один тип памяти, над которым активно работают многие компании, — это твердотельный накопитель на базе аморфных полупроводников. В его основу заложена технология фазового перехода, которая аналогична принципу записи на обычные диски. Тут фазовое состояние вещества в электрическом поле меняется с кристаллического на аморфное. И это изменение сохраняется и при отсутствии напряжения. От традиционных оптических дисков такие устройства отличаются тем, что нагрев происходит за счет действия электрического тока, а не лазера. Считывание в данном случае осуществляется за счет разницы в отражающей способности вещества в различных состояниях, которая воспринимается датчиком дисковода. Теоретически подобное решение обладает высокой плотностью хранения данных и максимальной надежностью, а также повышенным быстродействием. Высок здесь показатель максимального числа циклов перезаписи, для чего используется компьютер, флешка в этом случае отстает на несколько порядков.

Chalcogenide RAM (CRAM) и Phase Change Memory (PRAM)

Эта технология тоже базируется на основе фазовых переходов, когда в одной фазе вещество, используемое в носителе, выступает в качестве непроводящего аморфного материала, а во второй служит кристаллическим проводником. Переход запоминающей ячейки из одного состояния в другое осуществляется за счет электрических полей и нагрева. Такие чипы характеризуются устойчивостью к ионизирующему излучению.

Information-Multilayered Imprinted CArd (Info-MICA)

Работа устройств, построенных на базе такой технологии, осуществляется по принципу тонкопленочной голографии. Информация записывается так: сначала формируется двумерный образ, передаваемый в голограмму по технологии CGH. Считывание данных происходит за счет фиксации луча лазера на краю одного из записываемых слоев, служащих оптическими волноводами. Свет распространяется вдоль оси, которая размещена параллельно плоскости слоя, формируя на выходе изображение, соответствующее информации, записанной ранее. Начальные данные могут быть получены в любой момент благодаря алгоритму обратного кодирования.

Этот тип памяти выгодно отличается от полупроводниковой за счет того, что обеспечивает высокую плотность записи, малое энергопотребление, а также низкую стоимость носителя, экологическую безопасность и защищенность от несанкционированного использования. Но перезаписи информации такая карта памяти не допускает, поэтому может служить только в качестве долговременного хранилища, замены бумажного носителя либо альтернативы оптическим дискам для распространения мультимедийного контента.

Nand flash как работает. Флэш-память. Твердотельный накопитель. Типы флеш-памяти. Карта памяти. Управление плохими блоками

65 нанометров — следующая цель зеленоградского завода «Ангстрем-Т», которая будет стоить 300-350 миллионов евро. Заявку на получение льготного кредита под модернизацию технологий производства предприятие уже подало во Внешэкономбанк (ВЭБ), сообщили на этой неделе «Ведомости» со ссылкой на председателя совета директоров завода Леонида Реймана. Сейчас «Ангстрем-Т» готовится запустить линию производства микросхем с топологией 90нм. Выплаты по прошлому кредиту ВЭБа, на который она приобреталась, начнутся в середине 2017 года.

Пекин обвалил Уолл-стрит

Ключевые американские индексы отметили первые дни Нового года рекордным падением, миллиардер Джордж Сорос уже предупредил о том, что мир ждет повторение кризиса 2008 года.

Первый российский потребительский процесор Baikal-T1 ценой $60 запускают в массовое производство

Компания «Байкал Электроникс» в начале 2016 года обещает запустить в промышленное производство российский процессор Baikal-T1 стоимостью около $60. Устройства будут пользоваться спросом, если этот спрос создаст государство, говорят участники рынка.

МТС и Ericsson будут вместе разрабатывать и внедрять 5G в России

ПАО «Мобильные ТелеСистемы» и компания Ericsson заключили соглашения о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологии 5G в России. В пилотных проектах, в том числе во время ЧМ-2018, МТС намерен протестировать разработки шведского вендора. В начале следующего года оператор начнет диалог с Минкомсвязи по вопросам сформирования технических требований к пятому поколению мобильной связи.

Сергей Чемезов: Ростех уже входит в десятку крупнейших машиностроительных корпораций мира

Глава Ростеха Сергей Чемезов в интервью РБК ответил на острые вопросы: о системе «Платон», проблемах и перспективах АВТОВАЗа, интересах Госкорпорации в фармбизнесе, рассказал о международном сотрудничестве в условиях санкционного давления, импортозамещении, реорганизации, стратегии развития и новых возможностях в сложное время.

Ростех «огражданивается» и покушается на лавры Samsung и General Electric

Набсовет Ростеха утвердил «Стратегию развития до 2025 года». Основные задачи – увеличить долю высокотехнологичной гражданской продукции и догнать General Electric и Samsung по ключевым финансовым показателям.

Простой способ ускорить работу вашего компьютера — установка на него SSD накопителя. Про мы уже говорили в одной из предыдущих статей. Эти накопители бывают нескольких типов и я бы хотел сегодняшнюю статью посвятить именно этому. Первый — SATA твердотельный диск, обычно он бывает в форм-факторе 2,5″ и является универсальным решением с очень хорошей скоростью и достаточно приемлемой ценой.

Он подходит для любого компьютера, практически для любого ноутбука (бывают исключения, как например модели SONY, где используется диск форм-фактора 1,8″). Далее по списку у нас идет PCI, особенно обратите внимание на SSD PCI 3.0 — они обладают просто сумасшедшей скоростью и вы можете быть удивлены той производительностью, которую получаете с такими накопителями.

Но, у них, как и у всего хорошего, есть одни минус — достаточно высокая цена, которая зачастую в 2, а то и в 3 раза выше, чем у обычных SSD SATA 2,5 дисков. Еще существуют mSATA (на картинке ниже), что является сокращением от «mini SATA», они чаще всего используются в ноутбуках, однако, по скорости такие накопители ничем не отличаются от обычных SATA 2, то есть это тоже самое, но в более маленьком форм-факторе.

Посмотрите — насколько меньше mSATA SSD диск (зеленая печатная плата сверху) по сравнению с обычным 2,5″ жестким диском

Примечательно, что существуют SSD исключительно для Apple (они и тут остались обособленными «личностями»), и они стоят еще дороже, хотя по производительности ничем не отличаются от тех же самых PCI SSD. Скорость записи тут может составлять 700 Мб/с — что является шикарным показателем.

Если вы хотите купить SSD себе, то вам в любом случае придется выбирать между SATA и PCI версиями, и тут уже вопрос цены. Если вы проводите за своим компьютером очень много времени, то обязательно попробуйте PCI версию накопителя. Потому что он сам по себе идет в RAID-массиве (это когда 2 жестких диска соединяются в один, грубо говоря), в этом случае информация считывается сразу с двух устройств, что ускоряет работу системы ровно в 2 раза.

PCI SSD — устанавливается внутрь системного блока компьютера

То есть, к примеру, та же Windows устанавливается сразу на 2 флеш-накопителя (2 разных чипа) и считывается с них одновременно, что является поистине великолепным решением для увеличения производительности компьютера, однозначно рекомендую к покупке.

Если же вы просто хотите хоть как то ускорить свой старый компьютер, который, возможно, в скором времени планируете поменять на что-нибудь более производительное, или просто первый раз хотите попробовать твердотельный накопитель в работе — однозначно рекомендую взять всем привычный и проверенный временем SATA 2,5 SSD.

MLC или TLC — что лучше выбрать для своего компьютера? Все пользователи, которые когда-либо использовали твердотельный накопитель (память SSD), отзываются о нем положительно. Благодаря ему, любимые приложения загружаются быстрее, а общая эффективность системы повышается. Кроме того, эти накопители гораздо более износоустойчивые и прочные по сравнению с традиционными жесткими дисками. Но почему некоторые типы памяти дороже, чем другие? Для ответа на этот вопрос нужно понять внутреннее устройство накопителей такого типа.

Плату SSD можно условно разделить на 3 основных блока:

1. 3D NAND-память (не путать с NOR Flash). Эта часть используется для хранения данных в энергонезависимых блоках, которые не требуют постоянного питания от электросети.
2. DDR. Небольшое количество энергозависимой памяти, которой нужно питание для сохранения данных. Используется с целью кэширования информации для будущего доступа. Эта опция доступна не на всех накопителях.
3. Контроллер. Выступает в качестве посредника, соединяя 3D NAND-память и компьютер. Контроллер также содержит встроенное программное обеспечение, которое помогает управлять SSD.

NAND-память, в отличие от NOR, построена из множества ячеек, содержащих биты, которые включаются или выключаются за счет электрического заряда. Организация этих отключаемых ячеек представляет данные, хранящиеся на SSD. Количество битов в этих ячейках также определяется разновидностью памяти. Например, в Single Level Cell (SLC) ячейка содержит 1 бит. Накопители NOR обычно используются в сетевых устройствах.

Причина, по которой флешка SLC располагает малым объемом памяти, заключается в ее небольшом физическом размере по сравнению с другими элементами Printed Circuit Board (PCB). Не стоит забывать, что PCB включает контроллер, память DDR и 3D NAND-память, которые нужно как-то разместить внутри системного блока персонального компьютера. Память MLC NAND удваивает количество бит на ячейку, а TLC — утраивает. Это положительно сказывается на объеме памяти. Накопители NOR предоставляют доступ к случайной информации, из-за чего их не используют, как жесткий диск.

Есть определенные причины, по которым производители продолжают выпускать флеш-память с 1 битом на ячейку. Накопители SLC считаются самыми быстрыми и надежными, но они относительно дорогие и обладают ограниченным объемом памяти. Вот почему такое устройство наиболее предпочтительно для компьютеров, которые подвергаются сильным нагрузкам.

Что такое SLC

В противостоянии SLC vs MLC или TLC 3D всегда побеждает первый тип памяти, но он и стоит значительно дороже. Он также располагает большим объемом памяти, но работает медленнее и больше склонен к поломкам. MLC и TLC — это типы памяти, которые рекомендуется применять для обычного повседневного использования компьютера. NOR обычно используется в мобильных телефонах и планшетах. Осознание своих собственных потребностей поможет пользователю выбрать наиболее подходящий из всех SSD-дисков.

Single Level Cell получила свое название благодаря единственному биту, который включается или выключается в зависимости от питания электроэнергией. Преимущество SLC в том, что она наиболее точная при чтении и записи данных, а ее цикл непрерывной работы может быть более продолжительным. Количество допустимых перезаписей составляет 90000-100000.

Эта разновидность памяти хорошо прижилась на рынке, благодаря высокой продолжительности жизни, точности и общей производительности. Такой накопитель редко устанавливается в домашних компьютерах из-за большой стоимости и малого объема памяти. Он больше подходит для промышленного использования и больших нагрузок, связанных с непрерывным чтением и записью информации.

Достоинства SLC:

• долгий срок службы и большее количество циклов зарядки по сравнению с любым другим типом флеш-памяти;
• меньшее количество ошибок чтения и записи;
• может работать в более широком диапазоне температур.

Недостатки SLC:

• высокая цена по сравнению с другими SSD;
• сравнительно небольшой объем памяти.

Тип памяти eMLC

eMLC — это флеш-память, оптимизированная для предпринимательского сектора. Она может похвастаться улучшенной производительностью и долговечностью. Количество перезаписей варьируется от 20000 до 30000. eMLC можно рассматривать как более дешевую альтернативу SLC, которая позаимствовала некоторые преимущества у своего конкурента.

Достоинства eMLC:

• намного дешевле, чем SLC;
• более высокая производительность и выносливость по сравнению с обычной MLC NAND.

Недостатки eMLC:

• проигрывает SLC в плане производительности;
• не подходит для домашнего использования.

Флеш-память MLC для твердотельного накопителя

Память Multi Level Cell получила свое название благодаря способности хранить 2 бита данных в одной ячейке. Большим преимуществом является более низкая цена по сравнению с SLC. Меньшая стоимость, как правило, становится залогом популярности продукта. Проблема в том, что количество возможных перезаписей одной ячейки значительно меньше по сравнению с SLC.

Достоинства MLC NAND:

сравнительно низкая цена, рассчитанная на массового потребителя;
большая надежность по сравнению с TLC.

Недостатки MLC NAND:

• менее надежная и долговечная, чем SLC или eMLC;
• не подходит для коммерческого использования.

TLC память

Triple Level Cell — это самая дешевая разновидность флеш-памяти. Ее самый большой недостаток заключается в том, что она подходит только для домашнего использования и противопоказана к применению в предпринимательской или промышленной деятельности. Жизненный цикл ячейки составляет 3000-5000 перезаписей.

Достоинства TLC 3D:

• наиболее дешевая SSD из всех доступных на рынке;
• способна удовлетворить потребности большинства пользователей.

Недостатки TLC 3D:

• наименьшая продолжительность жизни по сравнению с другими типами;
• не годится для коммерческого использования.

Долговечность SSD

Как и все хорошие вещи в этом мире, SSD не может существовать вечно. Как было отмечено выше, жизненный цикл твердотельного накопителя напрямую зависит от того, какую он использует 3D NAND-память. Многих пользователей волнует вопрос, как долго могут функционировать более дешевые виды накопителей. По сравнению с MLC и TLC, память SLC более долговечная, но стоит дороже. Независимые команды энтузиастов провели испытания доступных SSD потребительского класса, большинство из которых составили MLC, а 3D NAND TLC использовался только 1. Результаты оказались многообещающими. Перед выходом из строя, большинство этих устройств успели пропустить через себя 700 Тбайт информации, а 2 из них — даже 1 Пбайт. Это поистине огромное количество данных.

Можно смело отметать любые опасения по поводу того, что SSD выйдет из строя в короткие сроки. Если вы используете MLC или TLC 3D V-NAND для такого повседневного использования, как хранение музыки, фотографий, программного обеспечения, личных документов и видеоигр, то можете быть уверены, что памяти хватит на несколько лет. В домашних условиях невозможно нагрузить компьютер так, как это делают с корпоративными серверами. Тем, кто беспокоится о продолжительности жизни своей памяти, могут пригодиться функции вроде Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.), которые помогают отслеживать состояние SSD.

Выбор подходящего SSD

На самом деле, разница между коммерческими и потребительскими накопителями настолько огромная, что ее сложно осознать. Команды разработчиков начали делать дорогие SSD для удовлетворения более высоких запросов, связанных с высокотехнологичной деятельностью, наукой и военными разработками, которые требуют постоянной обработки информации.

Серверы на больших предприятиях — это хороший пример использования дорогих флеш-накопителей, ведь они работают по 24 часа в сутки 5-7 дней в неделю. Вот почему они нуждаются в продолжительном , быстром чтении/записи и повышенной надежности. Потребительские накопители являются урезанными версиями коммерческих. Они лишены определенных функций, но предлагают больший объем памяти. Кроме того, в мире наблюдается приятная тенденция к увеличению производительности бюджетных НАНД и снижению их стоимости.

Какой тип накопителя выбрать для себя? SLC или MLC и TLC? Можно сделать вывод, что память SLC или eMLC для обычного повседневного использования просто не нужна, так что нет никакого смысла тратить на нее круглую сумму денег. Если же выбирать тип памяти NAND из TLC или MLC, то здесь все будет зависеть от ваших финансовых возможностей.

TLC NAND — это самая бюджетная память, которая способна удовлетворить нужды большинства потребителей. MLC-память можно рассматривать, как более продвинутый вариант NAND-памяти для людей, готовых вкладывать в свой персональный компьютер большие средства. Он подойдет и для тех, кто планирует хранить свои данные в течение многих лет. Если на мониторе появилась надпись «NAND Flash was not detected», значит память, скорее всего, исчерпала свой ресурс и вышла из строя.

В основу зарождения NAND-памяти легла появившаяся намного раньше флеш-память, используемая в твердотельных накопителях с явно меньшей скоростью работы, долговечностью и большей площадью чипа, чем у NAND-памяти. Флеш-память изобрел Fujio Masuoka в 1984 году, работая в компании Toshiba. После представления разработки Fujio Masuoka на IEEE 1984 (International Electron Devices Meeting) в Сан-Франциско (Калифорния) компания Intel в 1988 году выпустила первый коммерческий флеш-чип типа NOR. Появление NAND-типа флеш-памяти было анонсировано Toshiba в 1989 году на Международной конференции, посвященной твердотельным дискам (International Solid-State Circuits Conference).

Flash-память, типы NAND-памяти

Принципиальным отличием флеш-памяти является хранение ею одного бита информации в массиве транзисторов с плавающим затвором, называемых ячейками. Существует два типа NAND-памяти, используемой в SSD дисках – SLC и MLC. Чем же отличаются SLC и MLC типы памяти? SLC-устройства имеют одноуровневые ячейки, которые хранят в каждом транзисторе только один бит, а многоуровневые MLC могут хранить в каждой ячейке несколько бит информации. Это следствие использования разных уровней электрического заряда на плавающем затворе транзистора. Принцип кодирования (логического 0 или 1) информации во всех случаях одинаков, он будет описан нами ниже. Различается лишь строение ячейки. Глубина уровней MLC может доходить до 4-х, то есть хранить до 4-х бит информации, в то время как SLC является более простой единицей и хранит 1 бит.

Технология MLC позволяет за счет наращивания уровней существенно увеличить объем диска, оставив его физические размеры неизменными, что уменьшает себестоимость каждого гигабайта. На этом положительные качества данной технологии заканчиваются. С каждым дополнительным уровнем усложняется задача распознавания уровня сигнала, не говоря уже об уменьшении ресурса работы SSD-диска, увеличивается время поиска адреса ячейки, повышается вероятность ошибок. Контроль за ошибками осуществляется аппаратно, что в случае технологии MLC ведет к удорожанию управляющей электроники и соответственно увеличивает конечную стоимость SSD. Диски SSD, массово продающиеся на мировом рынке, используют MLC-технологию с четырехуровневой записью. При этом данные кодируются как (11), (10), (01), (00). Для SLC одноуровневая ячейка может принимать лишь значения 0 или 1.

Решения с ячейками SLC при тех же размерах и цене явно проигрывают MLC в объеме хранимой на них информации, но при этом являются более быстрыми и долговечными. Поэтому производителям приходится использовать большее количество микросхем при меньшем суммарном объеме диска, что в конечном итогу повышает цену диска SLC более чем в два раза по сравнению с такого же объема диском MLC.

Механизмы записи и чтения элементарной ячейки NAND-память

Постараемся более подробно описать работу транзистора для NAND-памяти, которым является полевой транзистор с изолированным затвором или MOSFET.

Главной особенность полевого транзистора, которая позволила его использование для хранения информации, стала возможность удерживать электрический заряд на «плавающем» затворе до 10 лет. Сам «плавающий» затвор выполнен из поликристаллического кремния и полностью окружен слоем диэлектрика, что обеспечивает ему полное отсутствие электрического контакта с элементами транзистора. Он расположен между управляющим затвором и подложкой из p-n переходов. Управляющий электрод полевого транзистора называется затвором. В данном случае проводимость p-n перехода, обусловленная электрическим сопротивлением, управляется разностью потенциалов, которая создает электрическое поле, воздействующее на состояние p-n переходов.

Немаловажными элементами транзистора являются также сток и исток. Для изменения бита записываемой информации в ячейку, напряжением на управляющем затворе создаётся электрическое поле и возникает туннельный эффект. Это позволяет некоторым электронам перейти через слой диэлектрика на плавающий затвор, обеспечив его зарядом, а значит и наполнение элементарной ячейки битом информации.

Накопленный заряд на плавающем затворе влияет на проводимость канала сток-исток, что используется при чтении.

Такая разность механизма записи и чтения явно сказывается на различном энергопотреблении этих режимов. NAND-память потребляет достаточно большой ток при записи, а при чтении затраты энергии наоборот малы. Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят на исток. Именно из таких элементарных ячеек объединенных в страницы, блоки и массивы и состоит современный твердотельный накопитель.

Срок жизни NAND-памяти

Главной особенностью NAND-памяти, позволяющей ее использование в SSD-дисках, стало ее умение хранить данные без внешнего источника энергии. Однако такая технология накладывает ограничения на число изменений логического состояния ячейки, что приводит к конечному числу циклов перезаписи этой ячейки. Это связанно с постепенным разрушением диэлектрического слоя. Данный эффект наступает намного быстрее у ячеек MLC ввиду их малого резерва изменения заряда плавающего затвора из-за конструктивных особенностей. Чтение ячейки тоже влияет на срок ее жизни, но это воздействие намного менее значительно, чем при записи/стирании, что позволяет считать циклы чтения не ограниченными, а срок жизни SSD-диска измеряется количеством возможных циклов перезаписи.

На всех SSD-дисках присутствует недоступная для стандартных операций записи/чтения часть. Она необходима как резерв в случае износа ячеек, по аналогии с магнитными накопителями HDD, который имеет резерв для замены bad-блоков. Дополнительный резерв ячеек используется динамически, и по мере физического изнашивания основных ячеек предоставляется резервная ячейка на замену.

Приведем приблизительную сравнительную таблицу основных характеристик, отличающих работу SSD-дисков с технологией SLC и дисков с ячейками MLC.

Таблица явно говорит обо всех преимуществах и недостатках этих технологий. В ней видно превосходство SLC решений над MLC, но не указан главный критерий популярности SSD-дисков – их цена. Указывать ее и нет смысла ввиду быстрого удешевления таких решений. Скажем лишь, что MLC диски хоть и уступают во всем SLC, но они более чем в два раза выигрывают в цене и могут быть компактнее при тех же объемах хранимых данных.

Структура SSD-диска: размер ячейки, страницы, блока NAND-памяти

Для более эффективного использования элементарных ячеек памяти они были объединены в массивы с несколько уровневой структурой. Одна ячейка хранящая один (для SLC) или, как правило, два (для нынешнего поколения MLC) бита данных, объединена в группу названную страницей и вмещающую 4 КБ данных.

Специальные алгоритмы для работы с SSD-дисками

Ввиду ограниченности циклов записи/стирания ячеек флеш-памяти разработчикам пришлось составить правильный алгоритм работы SSD-диска, позволяющий равномерно «изнашивать» всё его запоминающее пространство. Как уже было нами отмечено, весь объем диска делится на блоки размером 512 КБ, а они в свою очередь на страницы емкостью 4 КБ, на которые осуществляются операции чтения и записи. Но как только вы записали информацию на страницу, она не может быть перезаписана до тех пор, пока не будет очищена. Проблема заключается в том, что минимальный размер записываемой информации не может быть меньше 4 КБ, а стереть данные можно минимум блоками по 512 КБ. Для этого контроллер группирует и переносит данные (этот алгоритм мы опишем ниже) для освобождения целого блока. Эта операция приводит к увеличению времени отклика и сокращению ресурс SSD, но чем-то приходится жертвовать.

Поговорим об алгоритме записи/удаления.

После запроса на запись от операционной системы, контроллер носителя определяет размер и структуру информации. При наличии достаточного числа пустых блоков выделяется новый блок, на который и копируются переданные ОС для записи данные. Однако по мере заполнения диска и уменьшению достаточного числа пустых блоков данная операция существенно усложняется. Контроллер все чаще ищет максимально подходящий (по количеству свободных страниц), частично занятый блок и переписывает его в пустой блок, совмещая его с данными, пришедшими от ОС для записи, что полностью заполняет его. Старый блок затем очищается. При таком алгоритме мы получаем один полностью заполненный блок и один пустой, который зачисляется в группу пустых блоков, доступных для записи. При запросе на запись, контроллер использует только блоки из этой группы.

В своем оснащении контроллер обычно имеет 10 каналов, в частности таким количеством каналов обладает контроллеры SSD-дисков от Intel. Весь пул микросхем равномерно закреплен за каждым каналом обмена данных. На данном этапе развития технологий работы SSD-дисков, микросхемы памяти, взаимодействующие с первым каналом, не могут пересекаться на операциях со вторым, третьим и последующими каналами, но данная проблема вполне может разрешиться в недалеком будущем. Вполне логично бы было использовать «плавающие» связи для всей памяти, размещенной на диске. Часто возникает необходимость записи очереди из мелких данных, тогда контроллер автоматически распределяет весь блок по всем каналам, но связь между ячейками сохраняется, т.к. этот кусок данных является одной логической единицей.

Операция удаления данных тоже напрямую зависит от объема и размещения удаляемых данных. Если вся информация, записана в одном блоке или в группе блоков, полностью занимая их, то блок/блоки попросту очищаются и помечаются как пустые и готовые для последующей записи с максимально возможной скоростью. Но данный идеальный случай встречается не всегда.

Если необходимо удалить не весь блок, а несколько страниц, находящихся в нем, то контроллер удаляет данные логически, не стирая их, а просто помечая данные страницы как удаленные. В дальнейшем оставшаяся информация будет скомпонована с новой, пришедшей для записи, и записана в пустой блок, а исходный блок, как уже было описано в алгоритме записи, будет полностью удален и помечен как пустой.

Зачем нужен Тримминг?

Это еще одна немаловажная технология, обеспечивающая более равномерный износ SSD-диска и более быструю работу с данными за счет команды TRIM. Она позволяет выстроить цепочку и определить приоритет освобождаемых блоков. Раньше данная операция была возложена на ОС, но современные SSD-контроллеры уже поддерживают данную функцию аппаратно в прошивках накопителей. Время выполнение операции по «зачистке» блоков связано по экспоненте со свободным объемом на диске. Чем меньше информации и больше свободного места, тем быстрее происходит «тримминг» на SSD. По мере заполнения диска до 75% функция очистки все еще не сильно выражена относительно простоя. Но, как только остаётся менее 15% свободного места, «триммирование» становится затруднительным. Естественно, часть зависимости полностью обуславливается типом информации (статичная, т.е. редко перемещаемая и в основном только читаемая, или динамическая). Согласно исследованию IBM идеальные условия работы SSD, когда он заполнен менее, чем на 75% и соотношения статической и динамической части информации 3 к 1.

TRIM является неотъемлемой частью современных твердотельных накопителей. Он обеспечивает прирост производительности при заполнении данными дисков более чем на 2/3, за счет правильной сортировки блоков и подготовке их к записи. Это позволяет сократить разницу в скорости работы нового и уже заполнено на 75% диска до 2-3%.

Не стоит забывать, что по умолчанию операционная система настроена на работу с обычным HDD диском, а значит пользователю обязательно необходимо, отключить «старые» механизмы увеличения скорости работы магнитного диска, а так же алгоритмы дефрагментации. Кроме того, важно побеспокоиться о неполном использовании всего пространства своего SSD-диска.

Для чего используется кэш-буфер на SSD-дисках?

Кэш-буфер на SSD-дисках не применяется для ускорения процедуры записи/чтения как это принято для HDD-накопителей. Его объем даже не указывается в технических спецификациях SSD основной массой производителей. Он и не может считаться обычной кэш-памятью, как мы это привыкли понимать. Кэш-память на SSD дисках используется динамически, для хранения таблиц размещения и занятости ячеек диска. Параллельно в ней может храниться временная информация со стираемых ячеек, при нехватке пустого места на диске. Таблицы представляют собой трехмерную матрицу, и являются основным помощником для контроллера SSD. Основываясь на этих данных, диск принимает решения о стирании дополнительных ячеек. В нем так же хранится информация о частоте и интенсивности использования каждого доступного блока на диске. Кроме того, здесь записаны адреса «мест», где невозможно осуществить запись, ввиду физического износа.

Контроллер SSD-диска

Очень важным и постоянно усовершенствуемым элементом SSD-накопителя является его контроллер. Главной задачей контроллера является обеспечение операций чтения и записи, но в виду массы физических особенностей SSD-накопителя, контроллер также отвечает за управление структурой размещения данных. Основываясь на матрице размещения блоков, в какие ячейки уже проводилась запись, а в какие еще нет, контроллер оптимизирует скорость записи и обеспечивает максимально длительный срок службы вашего SSD-диска. Вследствие особенностей построения NAND-памяти, работать с ее каждой ячейкой отдельно нельзя. Как мы уже говорили выше, они объединены в страницы объемом по 4 Кбайта, и записать информацию можно только полностью заняв страницу. Стирать данные можно по блокам, которые равны 512 Кбайт. Все эти ограничения накладывают определенные обязанности на правильный интеллектуальный алгоритм работы контроллера. Поэтому правильно настроенный и оптимизированный контролер может существенно изменить как скоростные показатели, так и долговечность работы SSD-диска.

Итоги

На данный момент пока еще рано говорить о полной победе SSD-накопителей над магнитными дисками. Если учитывать объем и скорость работы SSD-накопителя, сравнивая их с аналогичными параметрами для традиционных HDD, то главным сдерживающим фактором перехода на твердотельные диски все еще останется их цена. Анализ нескольких последних лет показал нежелание производителей снижать цену на NAND-память. Только последние полгода можно наблюдать небольшую тенденцию по снижению цены на SSD, и то это, скорее всего, обусловлено спадом потребительского спроса, что вызвано мировым кризисом. Твердотельные накопители уже несколько лет представлены в широком ассортименте на мировом рынке, но даже такой значительный для цифровых технологий срок не смог повлиять на их конкурентоспособность по критерию «цена за ГБ хранимой информации» по отношению к магнитным дискам. Плотность записи на один магнитный диск постоянно увеличивается, что способствует выпуску все более емких моделей (на данный момент широко доступны HDD емкостью 2 ТБ). Такое распределение рынка может заставить покупателя отдать предпочтение SSD накопителю только в случае острой необходимости в скорости чтения или стойкости к вибрации/удару, но основной объем информации все равно будет храниться на классических жестких дисках.

Достоинства и недостатки SSD по сравнению с магнитными дисками HDD:

Достоинства:

• намного большая скорость чтения;
• полное отсутствие шума;
• надежность ввиду отсутствия движущихся частей;
• малое энергопотребление;
• высокая устойчивость к вибрационным нагрузкам.

Недостатки:

• высокая стоимость за каждый ГБ сохраняемой информации;
• ограниченное количество циклов записи и удаления данных.

Статья прочитана 11417 раз(а)

Подписаться на наши каналы

Производительность и срок службы SSD в первую очередь зависят от флэш-памяти NAND и контроллера с прошивкой. Они являются основными составляющими цены накопителя, и при покупке логично обращать внимание именно на эти компоненты. Сегодня мы поговорим о NAND.

Тонкости технологического процесса производства флэш-памяти вы при желании найдете на сайтах, специализирующихся на обзорах SSD. Моя же статья ориентирована на более широкий круг читателей и преследует две цели:

1. Приоткрыть завесу над невнятными спецификациями, опубликованными на сайтах производителей SSD и магазинов.
2. Снять вопросы, которые могут у вас возникнуть при изучении технических характеристик памяти разных накопителей и чтения обзоров, написанных для «железных» гиков.

Для начала я проиллюстрирую проблему картинками.

Что указывают в характеристиках SSD

Технические характеристики NAND, публикуемые на официальных сайтах производителей и в сетевых магазинах, далеко не всегда содержат подробную информацию. Более того, терминология сильно варьируется, и я подобрал для вас данные о пяти различных накопителях.

Вам что-нибудь говорит эта картинка?

Ок, допустим, Яндекс.Маркет — не самый надежный источник информации. Обратимся к сайтам производителей — так легче стало?

Может быть, так будет понятнее?

А если так?

Или все-таки лучше так?

Между тем, во всех этих накопителях установлена одинаковая память! В это трудно поверить, особенно глядя на две последних картинки, не правда ли? Дочитав запись до конца, вы не только в этом убедитесь, но и будете читать подобные характеристики как открытую книгу.

Производители памяти NAND

Производителей флэш-памяти намного меньше, чем компаний, продающих SSD под своими брендами. В большинстве накопителей сейчас установлена память от:

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

Intel и Micron не случайно делят одно место в списке. Они производят NAND по одинаковым технологиям в рамках совместного предприятия IMFT .

На ведущем заводе в американском штате Юта одна и та же память выпускается под марками этих двух компаний почти в равных пропорциях. С конвейера завода в Сингапуре, который сейчас контролирует Micron, память может сходить также и под маркой ее дочерней компании SpecTek.

Все производители SSD покупают NAND у вышеперечисленных компаний, поэтому в разных накопителях может стоять фактически одинаковая память, даже если ее марка отличается.

Казалось бы, при таком раскладе с памятью все должно быть просто. Однако существует несколько типов NAND, которые в свою очередь подразделяются по разным параметрам, внося путаницу.

Типы памяти NAND: SLC, MLC и TLC

Это три разных типа NAND, главным технологическим отличием между которыми является количество битов, хранящихся в ячейке памяти.

SLC является самой старой из трех технологий, и вы вряд ли найдете современный SSD с такой NAND. На борту большинства накопителей сейчас MLC, а TLC — это новое слово на рынке памяти для твердотельных накопителей.

Вообще, TLC давно используется в USB-флэшках, где выносливость памяти не имеет практического значения. Новые технологические процессы позволяют снизить стоимость гигабайта TLC NAND для SSD, обеспечивая приемлемое быстродействие и срок службы, в чем логично заинтересованы все производители.

Занятно, что пока широкая публика обеспокоена ограниченным количеством циклов перезаписи SSD, по мере развития технологий NAND этот параметр только снижается!

Как определить конкретный тип памяти в SSD

Вне зависимости от того, приобрели вы твердотельный накопитель или только планируете покупку, после прочтения этой записи у вас может возникнуть вопрос, вынесенный в подзаголовок.

Ни одна программа тип памяти не показывает. Эту информацию можно найти в обзорах накопителей, но есть и более короткий путь, особенно когда нужно сравнить между собой несколько кандидатов на покупку.

На специализированных сайтах можно найти базы данных по SSD, и вот вам пример .

Я без проблем нашел там характеристики памяти своих накопителей, за исключением SanDisk P4 (mSATA), установленного в планшете.

В каких SSD установлена самая лучшая память

Давайте сначала пройдемся по основным пунктам статьи:

• производителей NAND можно пересчитать по пальцам одной руки
• в современных твердотельных накопителях используется два типа NAND: MLC и TLC, только набирающая обороты
• MLC NAND различается интерфейсами: ONFi (Intel, Micron) и Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
• ONFi MLC NAND делится на асинхронную (дешевле и медленнее) и синхронную (дороже и быстрее)
• производители SSD используют память разных интерфейсов и типов, создавая разнообразный модельный ряд на любой кошелек
• официальные спецификации редко содержат конкретную информацию, но базы данных SSD позволяют точно определить тип NAND

Конечно, в таком зоопарке не может быть однозначного ответа на вопрос, вынесенный в подзаголовок. Вне зависимости от бренда накопителя, NAND соответствует заявленным спецификациям, иначе ОЕМ-производителям нет смысла ее покупать (они дают на SSD свою гарантию).

Однако… представьте, что лето вас порадовало небывалым урожаем земляники на даче!

Она вся сочная и сладкая, но вам просто не съесть столько, поэтому вы решили продать часть собранных ягод.

Самую лучшую землянику вы оставите себе или выставите на продажу? 🙂

Можно предположить, что производители NAND устанавливают самую лучшую память в свои накопители. Учитывая ограниченное количество компаний, выпускающих NAND, список производителей SSD получается еще короче:

• Crucial (подразделение Micron)
• Intel
• Samsung

Опять же, это лишь предположение, не подкрепленное достоверными фактами. Но разве вы поступили бы иначе на месте этих компаний?

Что такое флеш-память?

Что такое флэш-память?

Флэш-память — это любой тип накопителя, репозитория или системы, в которых используется флеш-память для хранения данных в течение длительного периода времени. Флэш-память сегодня широко используется в небольших вычислительных устройствах и системах хранения данных для крупных предприятий. Размер и сложность флеш-накопителей варьируется в зависимости от устройств, от портативных USB-накопителей, смартфонов, камер и встроенных систем до массивов all-flash корпоративного класса (AFA). Флэш-память упакована в различные форматы для различных целей хранения и часто называется твердотельным хранилищем, поскольку у нее нет движущихся частей.

Как работает флэш-память?

Flash хранит данные, используя заряд конденсатора, представляющий двоичную цифру (бит). Чаще всего он упакован в микросхемы поверхностного монтажа, прикрепленные к печатной плате. Отсутствие движущихся механических частей снижает энергопотребление. Типичный флэш-накопитель Serial Advanced Technology Attachment (SATA) потребляет 50% или меньше энергии, необходимой для механических жестких дисков (HDD) SATA, и может обеспечивать скорость последовательного чтения более 500 МБ в секунду на потребительских дисках — быстрее чем даже самые быстрые механические жесткие диски корпоративного класса.Флэш-накопители не имеют механических ограничений для доступа к файлам, что обеспечивает время доступа в микросекундах, а не миллисекунды, требуемые для механических жестких дисков. В результате задержка на несколько порядков меньше.

Большинство систем флэш-памяти состоит из микросхем памяти и контроллера флэш-памяти. Микросхемы памяти хранят данные, а контроллер управляет доступом к пространству для хранения на блоке памяти. Контроллер флэш-памяти часто является многоканальным, работающим с кеш-памятью с произвольным доступом (RAM).Кэш буферизует данные, поступающие на несколько микросхем и от них, что увеличивает скорость.

Флэш-память в потребительских устройствах Флэш-память

широко используется в потребительских устройствах. Смартфоны и MP3-плееры отказались от механических жестких дисков; Вспышка обеспечивает преимущества в компактности и энергопотреблении. В портативных компьютерах флеш-накопители обладают дополнительным преимуществом, поскольку они более устойчивы к ударам и падениям с высоким гравитационным ускорением, которые эти устройства часто получают в своей мобильной жизни.Такая прочная конструкция позволяет дискам сохранять работоспособность во время этих событий, что защищает данные. Flash более распространен в ноутбуках, чем в настольных компьютерах.

Flash также является стандартной формой хранения в цифровых фотоаппаратах, планшетах и ​​цифровых видеокамерах. Фотолитографическая усадка и разработка более плотных типов флэш-памяти позволили увеличить емкость, сделав флэш-память подходящей для миниатюрных приложений.

Внутренняя часть USB-накопителя. Слева — микросхема флеш-памяти; контроллер находится справа.

Флэш-память на предприятии Использование флэш-хранилищ

в корпоративных системах хранения данных продолжает расти. Первоначальные развертывания были сосредоточены на ускорении приложений с интенсивным вводом / выводом (I / O), таких как базы данных и инфраструктуры виртуальных рабочих столов (VDI). С тех пор варианты использования распространились на общие корпоративные рабочие нагрузки и критически важные приложения, поскольку стоимость флэш-памяти снизилась, и компании попытались воспользоваться преимуществами ее производительности и низкой задержки.

История флеш-памяти

Доктору Фудзио Масуока приписывают изобретение NOR и NAND flash, двух основных типов флэш-памяти, в то время как он работал в Toshiba в 1980-х годах. По сравнению с медленным процессом, используемым EEPROM, способность нового формата программироваться и стираться большими блоками напомнила коллеге Масуоки вспышку камеры. NOR и NAND названы в честь того, как плавающие вентили ячеек памяти, которые хранят данные, связаны между собой в конфигурациях, которые чем-то напоминают логические вентили NOR или NAND.

Интерес Intel был вызван тем, что флэш-память NOR служила более функциональной заменой микросхемам EEPROM, которые компания поставляла в то время. Компания выпустила первые микросхемы флэш-памяти NOR в 1988 году. За ней Toshiba выпустила первые микросхемы флэш-памяти NAND в 1989 году.

К середине 2000-х казалось, что флеш-память NAND достигнет жесткого предела масштабирования. Это потому, что фотолитографические процессы, используемые для сжатия транзисторов, больше не будут достаточными для продолжения снижения цен и повышения производительности, к которым промышленность и ее клиенты привыкли.В 2006 году Toshiba разработала новый процесс под названием Bit Cost Scaling (BiCS) для решения этих проблем.

Вместо того, чтобы продолжать попытки уменьшить размер транзисторов, BiCS позволил производителям значительно увеличить количество транзисторов на кристалле, построив их вертикально, а не горизонтально, как это делается со стандартной технологией планарной NAND. 3D NAND обратно совместима с планарной NAND, поэтому любые устройства, поддерживающие последнюю, могут читать и записывать данные в первую и наоборот.

Многие поставщики флэш-памяти NAND предлагают различные микросхемы в зависимости от того, предназначены они для предприятий или потребителей.

Основными производителями микросхем флэш-памяти NAND являются Intel, Micron Technology, Samsung, SK Hynix, Toshiba и подразделение SanDisk Western Digital. Основные производители флэш-памяти NOR включают Cypress Semiconductor, Macronix, Microchip Technology, Micron Technology и Winbond.

Твердотельные накопители

Энергонезависимый твердотельный накопитель (SSD) использует твердотельную флэш-память для постоянного хранения данных. Его основные компоненты включают микросхемы флэш-памяти NAND и контроллер флэш-памяти.Контроллер SSD разработан и оптимизирован для обеспечения высокой производительности чтения / записи как для случайных, так и для последовательных запросов данных. Производители добиваются различной плотности и емкости твердотельных накопителей, объединяя микросхемы в сетку.

Каждая ячейка флэш-памяти, используемая в SSD, имеет транзистор памяти, называемый транзистором с плавающим затвором (FGT), с плавающим затвором и управляющим затвором, разделенными тонким оксидным слоем для управления потоком электрических токов. Именно FGT предотвращает нестабильность, поскольку позволяет твердотельным накопителям сохранять сохраненные данные, даже если они не подключены к источнику питания.

Архитектура транзистора с плавающим затвором.

Каждый FGT в SSD содержит один бит данных. Если бит обозначен как 1, это заряженная ячейка. Если бит обозначен как 0, это означает, что в ячейке отсутствует электрический заряд. Добавление (зарядка) или удаление (разрядка) электронов из плавающего затвора — вот как работает флэш-память.

Добавление или захват электронов в плавающем затворе осуществляется посредством одного из двух процессов: туннелирования Фаулера-Нордхейма или канальной инжекции горячих электронов.

EMC, ныне Dell EMC, считается первым поставщиком, интегрировавшим твердотельные накопители в корпоративные системы хранения данных с дисковыми массивами Symmetrix 2008 года. IPod 2005 года от Apple был первым заметным применением SSD в потребительском устройстве.

Туннелирование Фаулера-Нордхейма — это один из двух процессов, используемых для заряда и разряда электронов в устройстве флэш-памяти.

В чем разница между флеш-хранилищем и SSD?

Термины флэш-накопитель и твердотельный накопитель часто используются как синонимы, но имеют разные значения.SSD — это жесткий диск, содержащий флеш-память. Другими словами, флеш-накопитель — это лишь один из компонентов твердотельного накопителя. Помимо флеш-хранилища, твердотельные накопители содержат интерфейс, который позволяет подключать твердотельные накопители к контроллеру хранилища ПК. Например, SSD может содержать интерфейс SATA.

Все твердотельные накопители содержат флэш-накопители, но не все флэш-накопители используются в твердотельных накопителях. Флэш-память используется в бесчисленном множестве других приложений, таких как USB-накопители, карты micro SD и даже смартфоны.

Флэш-накопитель по сравнению с традиционными жесткими дисками Флэш-память

NAND имеет преимущества по сравнению с традиционными жесткими дисками. Жесткие диски имеют более низкую стоимость одного бита хранимых данных, но флэш-накопители могут обеспечить значительно более высокую производительность, меньшую задержку и меньшее энергопотребление. Их компактный размер также делает вспышку подходящей для небольших потребительских устройств.

В корпоративных системах флэш-память может позволить бизнесу консолидировать систему хранения и снизить общую стоимость владения (TCO). Для обработки транзакций и обеспечения сопоставимого уровня производительности систем, использующих более медленные жесткие диски, требуется меньше твердотельных накопителей.Предприятия, в свою очередь, могут сэкономить на месте в стойке, управлении системой, обслуживании, а также на расходах на питание и охлаждение. Технологии сокращения объемов данных, такие как встроенная дедупликация и сжатие в системах хранения на основе флэш-памяти, также позволяют предприятиям уменьшить объем данных.

По мере роста интереса к флеш-хранилищам отраслевые обозреватели отмечают, что флеш-память часто игнорируется. Хотя скорость и произвольный доступ для чтения во флеш-памяти намного выше, чем у традиционных жестких дисков, долговечность может сократиться при интенсивном использовании с высокими рабочими нагрузками записи.Это сокращение срока службы связано с относительно ограниченной устойчивостью флэш-памяти к циклам записи-стирания. Производители используют такие функции, как выравнивание износа и кэширование DRAM / энергонезависимой RAM, чтобы обеспечить более высокую производительность флэш-хранилища, а также снизить износ SSD при записи для повышения надежности.

В отличие от жестких дисков, которые ограничены подвижными частями, твердотельные накопители бывают разных форм-факторов. Доступный на разной высоте с поддержкой протоколов SATA, Serial-Attached SCSI (SAS) и энергонезависимой памяти Express (NVMe), 2.5-дюймовый SSD — это самый распространенный тип SSD. Он относится к традиционному типу твердотельных накопителей с жестким диском, поскольку он подходит к тем же слотам SAS и SATA на сервере, что было определено в рамках инициативы Solid-State Storage Initiative Ассоциации сетей хранения данных.

Другие основные типы твердотельных накопителей включают твердотельные карты и твердотельные модули. Первый выпускается в виде стандартной дополнительной карты, такой как те, которые, например, используют карту последовательного порта Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) на печатной плате, и в обход адаптеров главной шины (HBA). для увеличения производительности хранилища.SSD U.2 является примером такого устройства. Последний тип SSD, также известный как карты энергонезависимого модуля памяти с двумя линиями (NVDIMM), использует формат DIMM или небольшой модуль с двумя линиями памяти (SO-DIMM).

Это стандартные промышленные форм-факторы для твердотельных накопителей.

Форматы флэш-памяти Флеш-память

NOR предлагает адресацию памяти в байтовой шкале, обеспечивая истинный, произвольный доступ и хорошую скорость чтения. Именно эта адресность и заинтересовала Intel в NOR, потому что технология соответствовала требованиям для приложений базовой системы ввода / вывода (BIOS) и расширяемого интерфейса микропрограмм (EFI).Флеш-память NOR дороже в пересчете на гигабайт, чем NAND, из-за большего размера отдельных ячеек. NOR также имеет более медленное время записи и стирания, чем NAND.

И NAND, и NOR используют квантовое туннелирование электронов для перемещения электронов через диэлектрический изолирующий материал стенки ячейки, что со временем разрушает материал. Флэш-память NOR является стираемой, что делает ее отличной заменой для микропрограмм BIOS на базе EEPROM или ROM и микросхем EFI, где адресуемость и скорость чтения являются благом, а надежность перезаписи менее важна.

NAND предлагает более высокую скорость записи, чем флэш-память NOR, а также более низкую стоимость гигабайта. Более низкая стоимость является результатом строковой конструкции ячеек памяти NAND, что позволяет сэкономить место на кристалле и уменьшить общий размер микросхемы на гигабайт. NAND может иметь форму одноуровневых ячеек (SLC) и многоуровневых ячеек (MLC), которые включают корпоративный MLC (eMLC) и трехуровневую ячейку (TLC). SLC хранит один бит информации на ячейку. SLC обычно предлагает более высокие скорости — особенно когда дело доходит до записи — большую долговечность и меньшее количество битовых ошибок.MLC обеспечивает емкость для хранения большего количества данных, поскольку его ячейка способна к большему количеству уровней заряда (или состояний), что позволяет ему хранить несколько бит данных на ячейку. MLC может удвоить емкость по сравнению с SLC; TLC предоставляет третий бит. Дополнительные уровни заряда, наряду с более умными контроллерами флэш-памяти и прошивкой, также могут обеспечить исправление битовых ошибок.

Сравнение технологий флэш-памяти.

Интерфейсы флэш-памяти Флеш-накопитель

для компьютерной памяти имеет множество интерфейсов, включая USB, SAS, SATA, M.2 и PCIe. USB 3.1 Gen 2, известный как SuperSpeed ​​USB 10 Гбит / с, стал доступен в 2013 году и находит широкое применение во флеш-накопителях, корпусах и мобильных устройствах.

SATA — это распространенный формат для настольных компьютеров и ноутбуков, а версия 6 ГБ может устранить узкие места в полосе пропускания. Массовые поставки SAS 12 Гбит / с начались в 2015 году. Твердотельные накопители на основе SAS широко используются в корпоративных системах хранения.

Флеш-накопитель

с подключением через PCIe обеспечивает достаточную пропускную способность для будущего расширения и представляет собой крайний предел предложений, требующих высокой скорости.

Технология

NVMe, используемая с твердотельными накопителями на базе PCIe, дополнительно снижает задержку, увеличивает количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) и снижает энергопотребление за счет оптимизации стека ввода-вывода.

Flash в дата-центре Центры обработки данных

с приложениями с интенсивным вводом-выводом, такими как базы данных с высокой скоростью транзакций и системы обработки кредитных карт, все чаще обращаются к флэш-хранилищам как к эффективному и экономичному способу увеличения пропускной способности без необходимости добавления дополнительных серверов.

Основные производители систем хранения предлагают системы all-flash и гибридные массивы, которые оснащены твердотельными и жесткими дисками. Появилось множество специалистов по флэш-хранилищам, которые бросили вызов традиционным операторам. Серверы, оснащенные флэш-памятью, также становятся все более распространенными и могут еще больше сократить время ожидания.

Менеджеры центров обработки данных, которые ищут способы сократить потребление энергии, связанное с жесткими дисками, рассматривают флэш-память как способ достижения экологичных вычислений или эталонных показателей экологичности центров обработки данных.Флэш-твердотельные накопители обеспечивают высокую пропускную способность при гораздо меньшем энергопотреблении, чем жесткие диски, что делает их хорошим выбором для этого приложения.

Будущее рынка флэш-накопителей

Последние достижения в области флэш-хранилищ включают рост числа производителей массивов хранения, которые добавили поддержку NVMe в свои продукты, чтобы значительно ускорить передачу данных между флэш-хранилищами и серверами. NVMe использует высокопроизводительную шину PCIe для прямого обмена данными между приложениями и флеш-хранилищами.

Наряду с твердотельными накопителями, подключенными к NVMe и PCIe, все большую популярность приобретают модули NVDIMM. Эти устройства, которые объединяют флеш-память NAND с DRAM и блоком питания, подключаются непосредственно к стандартному слоту DIMM на шине памяти. Флэш-память на картах NVDIMM используется для резервного копирования и восстановления данных в DRAM, источнике питания для поддержания энергонезависимости.

Есть также память 3D XPoint, разработанная Intel и Micron, которая стала основой для продуктов Intel Optane. Память XPoint использовалась в основном для создания высокопроизводительных твердотельных накопителей и особенно полезна в ситуациях, когда необходимо минимизировать задержку записи.Кроме того, современные наборы микросхем Intel поддерживают 3D XPoint.

Другие типы памяти, такие как память с фазовым переходом (PCM), появившаяся еще в 1970 году, стали возможной заменой флэш-памяти NAND. Вот некоторые примеры этих новых типов памяти:

• ОЗУ магниторезистивное (MRAM)
• сегнетоэлектрическая память (FRAM)
• токопроводящая память (CBRAM)
• ОЗУ резистивное (ReRAM)
• резистивная RAM на основе оксида (OxRRAM)
• Нано-RAM (NRAM)

Эти технологии призваны обеспечить высокую производительность, энергонезависимость и низкое энергопотребление.Они также обещают вывести индустрию флеш-накопителей за пределы масштабируемости флеш-памяти DRAM и NAND.

Это один из примеров памяти 3D Xpoint.

Вспышка для любителей

С точки зрения потребителя, геймеры были одними из первых, кто начал использовать флеш-накопители. Поскольку ранние флэш-накопители имели высокую стоимость гигабайта и сравнительно небольшую общую емкость, геймеры часто устанавливали игры на флэш-накопители, используя традиционные жесткие диски для системы ОС и всего остального.

Поскольку цены снизились и стали доступны твердотельные накопители большей емкости, многие потребители полностью перешли на флэш-накопители. Флэш-память обеспечивает лучшую общую производительность для приложений с большим объемом данных, таких как игры, редактирование видео и рисование САПР.

Как работает флэш-память | HowStuffWorks

Есть несколько причин использовать флэш-память вместо жесткого диска:

• У него нет движущихся частей, поэтому он бесшумный.
• Обеспечивает более быстрый доступ.
• Он меньше по размеру и легче.

Так почему бы нам просто не использовать флэш-память для всего? Потому что стоимость мегабайта для жесткого диска значительно ниже, а емкость — значительно больше.

Твердотельная карта для гибких дисков (SSFDC), более известная как SmartMedia, изначально была разработана Toshiba. Доступны карты SmartMedia емкостью от 2 МБ до 128 МБ. Сама карта довольно маленькая, примерно 45 мм в длину, 37 мм в ширину и менее 1 мм в толщину.

Как показано ниже, карты SmartMedia чрезвычайно просты. Плоский электрод соединен с микросхемой флэш-памяти соединительными проводами . Микросхема флэш-памяти, плоский электрод и соединительные провода заделаны в смолу с использованием технологии, называемой формованным тонким корпусом (OMTP). Это позволяет объединить все в одном корпусе без необходимости пайки.

Модуль OMTP приклеен к базовой карте для создания самой карты.Электрод передает питание и данные к микросхеме флэш-памяти, когда карта вставляется в устройство. Зазубренный угол указывает на требования к питанию карты SmartMedia. Если смотреть на карту электродом вверх, если выемка находится на левой стороне, карте требуется 5 вольт. Если выемка находится на правой стороне, требуется 3,3 вольта.

Карты SmartMedia стирают, записывают и читают память небольшими блоками (с шагом 256 или 512 байт). Такой подход означает, что они способны обеспечивать быструю и надежную работу, позволяя вам указать, какие данные вы хотите сохранить.Они менее надежны, чем другие формы съемных твердотельных накопителей, поэтому вы должны быть очень осторожны при обращении с ними и хранении. Из-за новых, меньших карт с большей емкостью хранения, таких как карты xD-Picture и карты Secure Digital, Toshiba практически прекратила производство карт SmartMedia, поэтому их теперь трудно найти.

Карты CompactFlash были разработаны Sandisk в 1994 году и отличаются от карт SmartMedia двумя важными способами:

• Они толще.
• Они используют микросхему контроллера.

CompactFlash состоит из небольшой печатной платы с микросхемами флэш-памяти и специальной микросхемы контроллера. Все они заключены в прочный корпус, который толще карты SmartMedia. Карты CompactFlash имеют ширину 43 мм и длину 36 мм и бывают двух толщин: карты Type I имеют толщину 3,3 мм и карты Type II имеют толщину 5,5 мм.

Карты CompactFlash поддерживают двойное напряжение и работают от 3,3 В или 5 В.

Увеличенная толщина карты позволяет увеличить емкость памяти по сравнению с картами SmartMedia. Размеры CompactFlash варьируются от 8 МБ до 100 ГБ. Встроенный контроллер может повысить производительность, особенно в устройствах с медленными процессорами. Корпус и микросхема контроллера увеличивают размер, вес и сложность карты CompactFlash по сравнению с картой SmartMedia.

В чем разница между флэш-памятью и SSD-накопителем?

Термины

, относящиеся к аппаратным средствам ПК, часто используются как синонимы, сокращают их сокращения или содержат несколько слов для обозначения одного и того же компонента.Возьмем, к примеру, DRAM / RAM / память. Все эти три слова относятся к одному и тому же компоненту ПК, который устанавливается в узкие слоты рядом с сокетом ЦП — оперативной памяти. Мы называем процессоры процессорами, графические процессоры графическими картами, материнские платы мобильными устройствами — этот список можно продолжить.

Флэш-память и твердотельный накопитель — это два термина, которые также иногда используются как синонимы. Но если разбить каждую из них на детали, можно увидеть несколько ключевых отличий, которые отличают их друг от друга. В отличие от DRAM / RAM / памяти, flash и SSD не относятся к одному и тому же, даже если флэш-память используется в SSD, а флэш-хранилище можно рассматривать как SSD.Но используя аналогию, которую часто используют при разговоре о различиях между ними, представьте одно как яйца, а другое как омлет.

Что такое флеш-память?

Флэш-память (или флеш-память) — это «яйца» аналогии. Большинство твердотельных накопителей (твердотельных накопителей) в основном состоят из флэш-памяти, например, омлет состоит в основном из яиц, но флэш-память можно использовать и по-другому.

Начнем с сходства между флэш-памятью и SSD-накопителем: оба они быстрее жестких дисков и не имеют движущихся частей, таких как жесткие диски.Оба они также являются формами энергонезависимой памяти, поэтому они сохраняют любую сохраненную в них информацию даже после выключения компьютера (в отличие от оперативной памяти, которая хранит информацию только временно), а флеш-память и хранилище SSD легко перезаписываются. Итак, если вы постоянно удаляете и переустанавливаете игры или загружаете каждый новый игровой пакет Sims 4, который выходит, эти два типа памяти вам подойдут.

Flash может использоваться во многих других устройствах или компонентах помимо SSD: телефонах, цифровых камерах, калькуляторах, USB-накопителях (также называемых флеш-накопителями).Раньше это было очень дорого, но по мере увеличения складских площадей цены падали. Флэш-накопитель USB на 4 ГБ стоил около 65 долларов в 2006 году, а флеш-накопитель на 128 ГБ сегодня стоит около 25 долларов. Более дешевая флеш-память означает и более дешевые твердотельные накопители.

Однако флэш-память на флэш-накопителях часто намного медленнее, чем флэш-память, используемая в твердотельных накопителях. Кроме того, его меньше, с гораздо более упрощенным контроллером.

Что такое SSD-накопитель?

SSD-накопитель — это часть рецепта, и это, вероятно, ваше основное устройство хранения на вашем ПК или ноутбуке.Жесткие диски в качестве первичного хранилища в значительной степени мертвы, но по-прежнему представляют собой отличное решение для вторичного хранилища.

Однако, хотя большинство твердотельных накопителей действительно используют флэш-память, не все твердотельные накопители. Назвать что-то SSD — это просто способ отличить решение для хранения, которое разработано с движущимися частями, такими как жесткий диск, от решения, не имеющего движущихся частей. Любой тип хранилища, которое не перемещается, является SSD, но хотя флеш-память технически может считаться типом твердотельного накопителя , точнее отличить его от реального SSD, такого как Samsung 970 EVO, потому что флэш-память просто ингредиент, а не рецепт.Флэш — это носитель данных для SSD.

Фактически, самые ранние твердотельные накопители не использовали флеш-память, а использовали нечто, называемое EAROM (электрически стираемая постоянная память), ранний тип энергонезависимой памяти, которая имела возможности чтения / записи, но обрабатывала данные очень медленно. Некоторые твердотельные накопители также были основаны на оперативной памяти с 70-х по 00-е годы для увеличения скорости чтения / записи, но это означало, что вы никогда не могли выключить свой компьютер, если только вы не хотели потерять все свои данные. Твердотельные накопители на основе флэш-памяти не появлялись на рынке до 90-х годов, и они были непомерно дорогими — 1000 долларов и более по сравнению со 100 долларами сегодня.

(Изображение предоставлено Nrbelex (Википедия))

Некоторые производители, такие как Intel, также создали альтернативу флэш-памяти. В твердотельных накопителях Intel Optane используется другая технология, называемая 3D Xpoint. Вы можете прочитать больше об этом здесь.

Одно из основных различий между современным SSD, использующим флэш-память NAND, и картой micro-SSD, которая также использует флэш-память NAND, заключается в способе доступа к флэш-памяти. Твердотельные накопители имеют высокоскоростные контроллеры, предназначенные для чтения и записи данных со скоростью до 5 ГБ / с (и появятся модели на 7 ГБ / с).Они делают это путем одновременного чтения или записи на несколько флеш-чипов. Твердотельные накопители обычно имеют от четырех до 16 каналов, которые можно использовать для доступа к флеш-хранилищу. Восемь каналов, каждый из которых обеспечивает передачу данных со скоростью 500 МБ / с, обеспечивают потенциальную производительность 4 ГБ / с.

Самые быстрые твердотельные накопители также имеют кеш-память DRAM для хранения часто используемых данных. Например, SSD-накопитель емкостью 1 ТБ может иметь кэш DRAM объемом 256 МБ, в котором хранятся таблицы сопоставления. Флэш-память может быть быстрой, но DRAM еще быстрее.К тому же DRAM со временем не изнашивается.

Возвращаясь к предыдущей аналогии, флеш-память — это яйца. Затем SSD взбивает их вместе, восемь яиц за раз, с дополнительными ароматами и ингредиентами в виде кешей DRAM и высокоскоростного контроллера, чтобы сделать вкусный омлет.

различных типов флэш-накопителей USB, которые вам необходимо знать

14 сентября 2021 г. • Отправлено по адресу: USB Recovery • Проверенные решения

Я хочу купить флешку, но понятия не имею о ней.Все ли флешки одинаковые? Сколько существует типов флешек? В чем разница между USB 2.0 и 3.0? Слишком много информации, и я в замешательстве. Может ли кто-нибудь помочь мне понять разницу? Большое спасибо!

Все флешки одинаковые? Конечно, нет. Не все флешки производятся одинаково. Они различаются по многим параметрам, таким как внешний вид, использование, емкость хранилища, скорость и порты и многое другое.

В этой статье мы познакомим вас с различными типами флэш-накопителей в зависимости от их использования, внешнего вида и емкости.Но перед этим сделаем снимок флешки.

Что такое флеш-накопитель?

Флэш-накопитель USB

, также называемый флэш-накопителем, джамп-накопителем, флэш-накопителем и USB-накопителем, — это устройство, которое можно использовать для сохранения информации на крошечной микросхеме флэш-памяти. Пользователи могут читать и сохранять на нем данные . Эти запоминающие устройства были спроектированы так, чтобы быть меньше типичного запоминающего диска, а некоторые из них были размером с большой палец. Вот почему некоторые люди знают их как флеш-накопители, а другие предпочитают называть их «флэш-накопителями».Независимо от названия, все они имеют одну важную характеристику: их можно подключить к любому компьютеру. Благодаря совместимости с портом универсальной последовательной шины (USB).

1. Как работает флешка?

Существует 2 типа памяти, предназначенной для сохранения и хранения данных на разных устройствах, соответственно энергозависимая и энергонезависимая .

Энергозависимая память — это временное хранилище данных. Например, жесткий диск компьютера использует энергозависимую память.Он пишет и считывает данные с помощью движущихся частей, только когда компьютер включен. И часто во время работы компьютера можно услышать щелкающий звук. Это означает, что движущиеся части жесткого диска читают ваши данные. Без источника питания у вас не было бы возможности получить доступ к сохраненным данным.

Напротив, флэш-накопитель USB — это энергонезависимое устройство . Ему приходится прибегать к источнику питания, чтобы сохранять, передавать и помещать на него данные. Однако он может хранить данные, хранящиеся в нем, без источника питания.Он передаст команду памяти в виде электронного сигнала на внутреннюю цепь. Даже если в течение длительного времени отсутствует источник питания от подключенного и выключенного компьютера, он может сохранить всю информацию без какого-либо вреда и потери качества.

Итак, как USB-накопитель работает на компьютере?

У флэш-памяти нет движущихся частей. Флэш-накопитель может быть совместим с различными устройствами через порты USB. Подключив флэш-накопитель к USB-порту компьютера, устройство может начать запись, чтение, передачу, сохранение и хранение данных.Данные внутри него не исчезнут, если вы не удалите их вручную или что-то не так с картой памяти.

2. Разница между USB 2.0 и флэш-накопителем 3.0

Порт USB используется для взаимодействия флэш-накопителя с вашим компьютером. Для удовлетворения различных потребностей существуют различные типы USB-накопителей в зависимости от портов, соответственно, флэш-накопитель USB 2.0, флэш-накопитель USB 3.0, флэш-накопитель USB 3.1 и накопитель 3.2. Самая большая разница между ними — цена и скорость.Но цена варьируется в зависимости от емкости хранилища, марки и многих других факторов. В основном мы поговорим здесь о разнице в скорости.

• Порты USB 3.1 и 3.2
  Новейшие и самые быстрые в мире флэш-накопители на сегодняшний день со скоростью записи и чтения до 1250 МБ / с и 2500 МБ / с соответственно.
• Флэшка USB 3.0
  Во всяком случае, всем известно, что флешка USB 3.0 намного быстрее USB 2.0 в том же состоянии.Флэш-накопитель 3.0 может обрабатывать данные со скоростью 625 МБ / с. Благодаря высокой скорости записи, чтения и передачи данных флэш-накопитель USB 3.0 становится все более популярным среди пользователей флэш-памяти.
• Флэш-накопитель USB 2.0
  Это стандартная карта памяти. Скорость передачи интерфейса USB 2.0 может достигать только 60 МБ / с. Теперь он широко используется на многих компьютерах. Таким образом, даже если вы передаете данные с помощью флэш-накопителя USB 3.0, скорость будет ограничена компьютером 2.0 порт.

подсказки

Можно ли использовать USB 2.0 в порте 3.0? Да, 100%. Вы можете вставить флэш-накопитель 3.0 в порт USB 2.0. Но, как мы уже упоминали, флэш-накопитель USB 3.0 в порту 2.0 не может работать на максимальной скорости.

3. Разница между флэш-накопителем и ручным накопителем

Флэш-накопители и флэш-накопители — это два термина, которые сегодня мы используем как как синонимы . Однако 15 лет назад этого не было.

Флэш-накопители были устройствами, работающими на флеш-памяти.Их единственной целью было хранить информацию и передавать ее между подключенными компьютерами. Подключение осуществляется через порт USB на оборудовании.

Перьевые накопители , с другой стороны, были больше, чем флэш-накопители, и имели большую длину. Из-за своего удлиненного размера они получили название Pen Drives. Они также работали на флэш-памяти и имели интерфейс USB для связи с компьютером.

В наши дни разница в размерах больше не существует. Все современные флэш-накопители и флеш-накопители имеют одинаковые функции, одинаковое внутреннее устройство и компактный форм-фактор.Таким образом, вы не можете провести из них реального различия. Следовательно, сегодняшние флеш-накопители и флеш-накопители практически одинаковы.

Далее мы рассмотрим различные типы USB-накопителей. Обратите внимание, что их можно разделить на категории в зависимости от их использования или физических характеристик. Мы пытаемся найти баланс между ними.

---

Различные типы USB-накопителей в зависимости от использования

Оглядываясь назад на историю, можно сказать, что на USB-накопителе были разработаны различные сценарии применения, обусловленные разными потребностями.В этом разделе мы узнаем о некоторых типах USB-накопителей, о которых вы, возможно, не слышали.

1. Защитный флеш-накопитель

Это обычное запоминающее устройство USB с серьезной особенностью мер по защите ваших данных. Он усилен физическими или логическими способами безопасности, чтобы гарантировать, что данные не будут скомпрометированы.

Примером может служить флэш-накопитель от Cryptex, на котором есть кодовый замок, прежде чем вы сможете получить доступ к встроенному в него USB-диску. Другие, такие как IronKey, поставляются с внутренним механизмом, таким как защита паролем и шифрование для дополнительной безопасности.

В целом, эти устройства обеспечивают дополнительную безопасность для защиты всех данных. Однако у вас будет разрешение на добавление или снятие защиты от записи для большей безопасности флэш-накопителя.

2. Музыкальный флеш-накопитель

Это флешка, которую можно использовать для сохранения или передачи музыки с одного устройства на другое. Они могут отличаться необычным дизайном и разными типами флеш-накопителей, например, от SONY.

Однако большинство из них имеют миниатюрный размер и делают их более портативными.Причина этого в том, что большинство людей, которые хотят носить с собой свои музыкальные файлы на флеш-накопителе, хотят, чтобы к ним было легко добраться, а также чтобы они не мешали.

3. Загрузочная флешка

Загрузочная флешка — это обычная карта памяти USB, на которую можно установить операционную систему. Процесс выделения внешнего запоминающего устройства для этой цели называется «создание загрузочного».

Если у вас есть компьютер, который не запускается из-за отсутствия операционной системы , просто используйте загрузочную флешку, чтобы запустить компьютер.Если у вас его в настоящее время нет, приобретите его в режиме ожидания.

---

Различные типы флэш-накопителей в зависимости от внешнего вида

Зная различные типы USB-флэш-накопителей в зависимости от их использования, USB-устройство также можно классифицировать по его внешнему виду — несмотря на основную функцию хранения данных, это могут быть элементы с широкими возможностями настройки, подчеркивающие личные характеристики.

1. Жесткий диск для кредитных карт

Как следует из названия, это USB-накопитель, адаптированный под кредитную карту.Некоторые из этих флеш-накопителей могут быть дополнительно адаптированы для отображения имени владельца и соответствующего номера поддельной кредитной карты.

У людей разные причины получить такую ​​флешку, но одно можно сказать наверняка: вы никогда не забудете ее дома, потому что ее можно плотно поместить в кошелек.

2. Брелок USB Flash Drive

Ничего особенного в этом типе флешки нет. Кроме того, тот факт, что его можно носить с собой, как обычный брелок для ключей.Однако это не означает, что он каким-либо образом переоценен. Напротив, этот тип USB-накопителя может пригодиться забывчивым людям, которые часто теряют свои флеш-накопители.

Поскольку они красиво спроектированы, вы можете купить богато украшенный, чтобы избежать обычной проблемы выглядеть старомодно и добавить ключи к своей машине.

3. Флэш-накопитель с браслетом

Об этом типе флешек особо нечего сказать, потому что название говорит само за себя.Следует учитывать, что он не может быть водонепроницаемым; — следовательно, не следует брать его в душевую. В остальном это выглядит шикарно!

4. Фирменный USB-накопитель

Если вы убежденный поклонник определенного бренда, возможно, пришло время проявить свою любовь, приобретя фирменный USB-диск. Есть масса этих USB-накопителей, которые ждут, когда вы их откроете. Вот образцы.

5. USB-устройства «пустышка»

Если у вас есть забавная косточка, вот несколько реквизитов, которыми вы можете украсить свой стол.Это прикольные флешки. Есть миниатюрные манекены популярных фигур, таких как футболисты и кинозвезды. В зависимости от ваших предпочтений вы можете выбрать один из доступных вариантов.

---

Различные типы USB-накопителей в зависимости от объема памяти

Здесь все становится немного разумнее. Производители устройств производят USB-накопители различного вида и дизайна. Но все они имеют стандартные размеры хранилища.Обычно объем памяти флэш-накопителя может составлять от 128 МБ до 2 ТБ в зависимости от сценария применения. Мы обсудим размеры хранилища ниже.

128 МБ: Это флеш-накопители USB с наименьшей емкостью, которые вы можете найти сегодня. Ведущие игроки отрасли прекратили производство USB-накопителей такой малой емкости из-за низкого спроса.

256 МБ: Флэш-накопители USB на 256 МБ, как и 128 МБ, постепенно сокращаются. Это связано с низкой производительностью и снижающимся спросом.

512 МБ: Эти USB-накопители гораздо более распространены, потому что они были самым популярным вариантом с конца 2000-х по 2005 год.

1 ГБ: сегодня вы все еще можете купить USB-накопители на 1 ГБ, поскольку они все еще используются благодаря своему очень небольшому форм-фактору и снижению затрат.

2 ГБ: При очень небольшом повышении цены вы можете получить вдвое большую емкость данных.

4 ГБ: Опять же, вам нужно лишь немного увеличить цену за двойное хранилище.Сегодня доступно множество вариантов емкостью 4 ГБ, поддерживающих стандарты USB 3.0 и USB 2.0.

8 ГБ: В настоящее время они стали более распространенными, поскольку их объем хранилища превышает средний. Вы можете иметь несколько фильмов, целую коллекцию музыки и т. Д.

16 ГБ: Флеш-накопители объемом 16 ГБ в настоящее время являются своего рода стандартом. Вы можете найти их у разных производителей, имеющих новейшие стандарты USB и дополнительные функции, такие как разъемы USB-C или USB Micro-A.

32 ГБ: Опять же, одна из самых популярных систем хранения. Постепенно можно увидеть, как индустрия движется к флеш-накопителям емкостью 32 ГБ и постепенно отказывается от накопителей с меньшим объемом памяти.

64 ГБ: Цены на флэш-накопители USB на 64 ГБ за последние годы значительно выросли, что значительно упростило их использование в кармане и предоставило приличное место для хранения.

128 ГБ: В настоящее время многие предпочитают покупать USB-накопители на 128 ГБ, потому что это идеальный баланс между ценой и объемом памяти.

256 ГБ: С этого момента количество покупателей флэш-накопителей большой емкости постепенно сокращается. Это связано с ростом затрат.

512 ГБ: Флеш-накопители на 512 ГБ и больше имеют более высокую стоимость и покупаются людьми, которые действительно используют их.

1 ТБ: 10 лет назад возможность флешки на 1 ТБ была просто мечтой. Но теперь вы можете приобрести флеш-накопители емкостью 1 ТБ от известных мировых брендов.

2 ТБ: Абсолютно самая высокая емкость флеш-накопителей на сегодняшний день. По мере того, как мы попадаем на территорию от 1 ТБ до 2 ТБ, размер флэш-накопителя немного увеличивается, какими бы современными они ни были! С новым процессом производства кремния мы можем ожидать, что размер уменьшится еще больше, в то время как мощность будет расти.

---

Заключение

Существует бесчисленное множество дизайнов USB-флеш-накопителей. Их можно разделить на категории по использованию, функциональности или даже уровню шифрования безопасности.По мере того, как все больше людей переходят в облако для хранения, вы можете получить свой персональный флеш-накопитель для автономного использования. Пора выйти из зоны комфорта и начать знакомство с различными дизайнами.

Если вы потеряли данные, к сожалению, не волнуйтесь! У вас все еще есть шанс восстановить потерянные данные. Чтобы восстановить файлы с USB-накопителя , вы можете попробовать Recoverit Data Recovery , безопасное, хорошо известное и профессиональное программное обеспечение для восстановления USB.

Решение USB

Восстановление USB-накопителя

Форматирование USB-накопителя

Исправить / восстановить USB-накопитель

USB-накопитель Know

Разница между флэш-накопителем и флэш-накопителем

Хранение данных значительно продвинулось за последние шесть десятилетий — от огромных машин с ограниченным объемом памяти до современных крошечных карт памяти до USB-накопителей с большой емкостью, но не больше размера большого пальца.USB-накопители, карты памяти и твердотельные накопители, вероятно, являются самым большим шагом в эволюции систем хранения данных. Развиваются технологии, растет и потребность мира в дополнительных хранилищах. Компаниям потребуются эффективные решения для хранения данных, которые, в свою очередь, открывают путь для более сложных способов хранения данных. Технология хранения данных произвела революцию в способах хранения цифрового контента. Начиная с старых магнитных лент и заканчивая более эффективными USB-накопителями и облачными хранилищами, хранение данных прошло долгий путь.Мы обсудим две наиболее распространенные технологии хранения данных — флэш-накопители и флэш-накопители.

Что такое флэш-накопитель?

USB-накопители

или флэш-накопители — это небольшие портативные устройства хранения данных, которые используют флэш-память для хранения данных, что означает, что их можно стереть и перепрограммировать для повторного использования для хранения данных. Это небольшие электронные устройства, в основном имеющие форму человеческого пальца, которые используются для хранения и передачи электронных данных с одного компьютера на другой через порт USB.USB — это стандартный в отрасли интерфейс plug-and-play, который позволяет компьютерам обмениваться данными с другими периферийными устройствами, такими как мышь, клавиатура, принтер и т. Д. В флэш-накопителях используются три стандартные спецификации USB 1.0, 2.0 и 3.0, которые обеспечивают более высокую скорость передачи данных. .

Что такое флэш-накопитель?

Флэш-накопители

обладают более высокой производительностью по сравнению с жесткими дисками или компакт-дисками с большой емкостью хранения от 512 ГБ до 1 ТБ.Доступ к современным флеш-накопителям очень похож на жесткие диски, на которых система контроллера полностью контролирует, что и как хранится информация. Флэш-накопители — это портативные твердотельные накопители меньшего размера, которые можно использовать как надежную замену компакт-дискам и жестким дискам. При подключении к USB-порту компьютера ОС распознает устройство как съемное. В дальнейшем их можно использовать для хранения и резервного копирования данных из одного места в другое. У них нет движущихся частей, и они достаточно прочны, чтобы выдерживать механические удары и сильное давление.

Разница между флэш-накопителем и флэш-накопителем

1. Значение флэш-накопителя и флэш-накопителя

В то время как USB-накопитель — это общий термин, используемый для описания серии запоминающих устройств, которые можно подключать непосредственно к USB-порту вашего персонального компьютера или ноутбука. В просторечии люди могут называть флэш-накопитель флэш-накопителем, как если бы они были одним и тем же запоминающим устройством. Хотя оба они служат одной и той же основной цели — хранению данных или любого цифрового контента — технически они очень разные.Флэш-накопители, также называемые компактными флеш-накопителями (CF), используют флеш-память на закрытом диске для хранения данных, тогда как флеш-накопитель — это небольшой твердотельный накопитель (SSD), используемый как стандартное мобильное запоминающее устройство USB, которое подключается к устройство через порт USB.

2. Технология, используемая в флэш-накопителях и флэш-накопителях

Флэш-накопитель — это тип носителя данных, в котором используется флеш-память, что означает, что это энергонезависимая микросхема памяти, которую можно стереть электронным способом и перепрограммировать, прежде чем ее можно будет использовать снова.Поскольку у них нет движущихся частей, они более эффективны и надежны, чем стандартные USB-накопители, а также меньше и быстрее. Флеш-накопители, как следует из названия, в основном представляют собой USB-накопители или флеш-накопители, которые вставляются в USB-порт компьютера. Это портативные твердотельные накопители размером с человеческий палец, которые используются для хранения и извлечения данных.

3. Использование флэш-накопителя и флэш-накопителя

Флэш-накопители маленькие и легкие, а их емкость в тысячи раз больше.Устройства флэш-памяти в основном используются в цифровых камерах, MP3-плеерах, USB-накопителях и твердотельных накопителях. Поскольку они энергонезависимы, у них быстрое время доступа. Они часто используются для хранения цифрового контента или информации, как когда-то использовались дискеты и компакт-диски. Флеш-накопители используются в основном для хранения файлов и копирования / передачи файлов с одного компьютера на другой. Обычно они доступны в версиях на 16, 32 или 64 ГБ с тремя основными спецификациями USB — USB 1.0, USB 2.0 и USB 3.0 — каждый из них обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем его предшественник.

4. Долговечность флэш-накопителя и флэш-накопителя

Несмотря на то, что на рынке имеется множество флэш-накопителей, лишь некоторые из них столь же долговечны, как более прочные флэш-накопители. Они очень маленькие и чрезвычайно мобильные, но обычно они заключены в пластиковые или алюминиевые корпуса, что делает их немного уязвимыми для ударов и давления. С другой стороны, флеш-накопители чрезвычайно долговечны и способны выдерживать механические удары, сильное давление и случайные падения.В отличие от флэш-накопителей, они не деградируют с возрастом, а скорее из-за их циклов записи, что означает, что чем больше вы стираете и перепрограммируете для повторного использования, тем сильнее ухудшается качество устройства.

Флеш-накопитель

и флэш-накопитель: сравнительная таблица

Краткое содержание стихов о флэш-накопителе Флэш-накопитель

Хотя как флэш-накопители, так и флэш-накопители относятся к категории устройств хранения данных, которые используются в основном для одной и той же цели — то есть для хранения и передачи данных на большинство компьютеров и с них, — они немного отличаются с точки зрения емкости хранилища и технологии. .Флеш-накопители часто называют USB-накопителями, накопителями памяти, флеш-накопителями, джамп-накопителями, картами памяти и т. Д. Они используют стандартную технологию USB для подключения к персональным компьютерам, используя порт USB для сохранения и / или передачи файлов с одного компьютера на другой. Флэш-накопители используют энергонезависимую память для хранения и передачи в основном цифрового контента с персональных компьютеров на цифровые устройства, такие как цифровые камеры, MP3-плееры, портативные компьютеры, мобильные телефоны и т. Д.

Сагар Хиллар — плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии.У него есть желание исследовать разноплановые темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать. Благодаря его страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми из разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый — это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать.Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабляет и облегчает начало разговора с совершенно незнакомыми людьми — вот что он сказал ».

Последние сообщения Сагара Хиллара (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Cite
APA 7
Khillar, S. (14 июня 2018 г.). Разница между флэш-накопителем и флэш-накопителем. Разница между похожими терминами и объектами.http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-thumb-drive-and-flash-drive/.
MLA 8
Хиллар, Сагар. «Разница между флэш-накопителем и флэш-накопителем». Разница между похожими терминами и объектами, 14 июня 2018 г., http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-thumb-drive-and-flash-drive/.

Что такое флешка?

Обновлено: 30.04.2020 компанией Computer Hope

В качестве альтернативы называемый флэш-накопителем USB , флэш-накопителем , флэш-накопителем , блоком памяти , приводом брелка и флэш-накопителем , переходной диск представляет собой переносное запоминающее устройство.Часто он размером с человеческий большой палец (отсюда и название) и подключается к компьютеру через порт USB. Флеш-накопители — это простой способ хранения и передачи информации между компьютерами, размер которых варьируется от 2 ГБ до 1 ТБ.

В отличие от стандартного винчестера, флешка не имеет подвижных частей; он содержит только микросхему памяти интегральной схемы, которая используется для хранения данных. Флэш-накопители обычно имеют пластиковый или алюминиевый корпус, окружающий микросхему памяти. На картинке изображена флешка SanDisk Cruzer Micro 16 ГБ.

Примечание

Термин флэш-накопитель также может использоваться для описания SSD (твердотельный накопитель).

Как пользоваться флешкой

Флэш-накопитель можно использовать как любой накопитель на вашем компьютере. Чтобы сохранить файл на флэш-накопитель, выполните следующие действия.

1. Начните с того, что вставьте флэш-накопитель в передний или задний порт USB или концентратор USB.

Примечание

За исключением USB 3.0; все USB-разъемы можно подключать только в одном направлении. Если у вас возникли проблемы с подключением USB-накопителя, попробуйте повернуть его на 180 градусов.

2. После вставки в Windows откройте «Мой компьютер» или «Проводник», чтобы увидеть диск, помеченный как «Съемный диск», «Флэш-накопитель» или название производителя.
3. После определения подходящей буквы диска для вашего устройства вы можете скопировать любой файл, который хотите, а затем вставить его на флэш-накопитель. Вы также можете перетаскивать файлы на флэш-накопитель.

Кончик

Если у вас возникли проблемы с поиском буквы диска вашего флеш-накопителя, обратите внимание на следующий раздел.

Какая буква у моей флешки?

При подключении флэш-накопителя к компьютеру в Microsoft Windows, он становится первой доступной буквой диска после уже используемых. Например, ваш жесткий диск — C:, а ваш диск — D :, тогда ваша флешка, скорее всего, будет диском E :. Исключение из этого правила будет, если у вас более одного жесткого диска. Если вы все еще не уверены, откройте проводник и посмотрите, появится ли новый диск после того, как вы вставите флэш-накопитель.

Чем отличается джамп-драйв от флешки?

Джамп-накопитель и флешка — это одно и то же, но с разными названиями. Путаница возникает из-за разницы между флэш-накопителем, который является устройством (подробно описано выше), и флэш-памятью, являющейся энергонезависимым носителем данных. Флэш-память используется во многих устройствах, включая флэш-накопители, твердотельные накопители и карты памяти.

Как используются USB-накопители?

USB-накопитель чаще всего используется для хранения и передачи файлов между компьютерами.Например, вы можете написать отчет на школьном компьютере, скопировать файл на USB-накопитель, а затем подключить его к домашнему компьютеру, чтобы продолжить работу. USB-накопители также являются отличным и простым способом резервного копирования важных файлов. Например, вы можете скопировать все свои изображения, документы, музыку или другие файлы на флэш-накопитель и хранить их в безопасном месте на случай, если с вашим компьютером что-то случится.

Кончик

Как и все прошлые носители информации, флэш-накопители теперь заменяются облачными хранилищами.Если вы ищете более быстрые методы передачи данных, вы можете использовать облачное хранилище в качестве альтернативного метода.

Что раньше люди использовали для хранения данных на флеш-накопителях?

До появления флэш-накопителей большинство людей использовали записываемые компакт-диски и DVD-диски для хранения и резервного копирования данных.

Сколько данных может вместить флешка?

В настоящее время на флеш-накопителях хранится от 8 ГБ до 2 ТБ информации.

Какого размера флешка мне нужна?

Сегодня даже флешка на 16 ГБ — это не такие уж большие деньги, и мы рекомендуем покупать столько, сколько вы можете себе позволить.Однако, если вы планируете хранить только несколько файлов документов или не так много файлов на диске, вы можете сэкономить деньги, купив диск меньшего размера.

История флешки

Первые флэш-накопители USB были разработаны в апреле 1999 года в израильской компании M-Systems (ныне SanDisk) Амиром Баном, Дов Мораном и Ороном Огданом. Компания M-Systems анонсировала флеш-накопители USB в сентябре 2000 г. и впервые были проданы IBM в декабре 2000 г. емкостью 8 МБ.

Диск, Внешнее хранилище, Условия для жестких дисков, Оборудование, Условия для памяти, Энергонезависимая, Портативная, Твердотельное устройство, SSD, USB

Флэш-память

— обзор

III.B.5 Флэш-память

Флэш-память — это специально организованные EEPROM, занимающие меньшую площадь, чем EEPROM или DRAM, размещенные в других структурах. Следовательно, на данной площади микросхемы можно недорого изготавливать флэш-память с большей емкостью памяти, чем DRAM. Кроме того, одновременно могут быть удалены от сотен до десятков килобайт данных, в отличие от других типов EEPROM.Но в отличие от других типов EEPROM, адреса которых могут быть выборочно перезаписаны, все адреса памяти в одном блоке флэш-памяти стираются, и затем каждый адрес памяти в блоке может быть записан индивидуально. Это неудобно, потому что даже если мы хотим перезаписать только один адрес, мы должны перезаписать весь блок.

Флэш-память в настоящее время структурирована как минимум четырьмя различными способами с различными функциями. Это тип NOR, тип NAND, тип AND и тип DINOR. Первые два типа получили широкое распространение.Флэш-память NOR-типа проиллюстрирована на рис. 15. Если одно слово памяти состоит из 8 бит, у нас есть битовые строки, D ₁ , D ₂ ,…, D ₈ . Все эти линии подключены к стокам полевых МОП-транзисторов с плавающими затворами. A ₁ , A ₂ ,…, A _K — это выходы декодера адреса памяти, которые подключены к затворам полевых МОП-транзисторов с плавающими затворами, и только один из них имеет высокое напряжение, когда декодер активен.Все источники полевых МОП-транзисторов с плавающими затворами подключены к S , что означает источник. Подав соответствующее напряжение на S , D _i и A _j , запись, чтение или стирание завершены. Белые кружки обозначают окна контакта между алюминиевыми линиями и водостоком. Флэш-память типа NAND проиллюстрирована на рис. 16. Время чтения во флеш-памяти типа NOR составляет около сотен наносекунд или меньше, что сопоставимо с ПЗУ, но быстрее, чем у типа NAND, хотя его площадь больше (потому что большего количества контактных окон, занимающих большие площади).Время стирания и записи в обоих типах составляет несколько микросекунд, что намного медленнее, чем в ОЗУ, но намного быстрее, чем у жестких дисков, время записи которых составляет десятки миллисекунд.

РИСУНОК 15. Флэш-память типа NOR.

РИСУНОК 16. Флэш-память типа NAND.

Флеш-память имеет один серьезный недостаток. Если запись повторяется много раз, флеш-память постепенно требует больше времени для записи и в конечном итоге перестает работать из-за усталости. В настоящее время мы можем повторить запись почти миллион раз, а это на три порядка меньше, чем жесткие диски.

Флэш-память дешевле и имеет больший объем памяти, чем DRAM, и при этом быстрее, хотя и дороже в расчете на бит, чем жесткие диски. Флэш-память устойчива к вибрации, пыли и механическим ударам. Кроме того, флэш-память работает с гораздо меньшим энергопотреблением, и, соответственно, если флэш-память установлена ​​в ноутбуке, заменяя жесткий диск, то батареи служат намного дольше. Жесткий диск вначале потребляет несколько ампер, а после этого потребляет десятки миллиампер на вращение. Напротив, флеш-память в режиме пониженного энергопотребления потребляет всего несколько микроампер.Флэш-память имеет множество уникальных применений. Флэш-память используется в обновляемой BIOS (базовая система ввода-вывода), которая является аппаратной частью операционной системы некоторых персональных компьютеров, а также в модемах. Флэш-память широко используется в качестве карт памяти размером с кредитную карту, которые называются PCMCIA (международная ассоциация карт памяти для персональных компьютеров), для портативных компьютеров в качестве удобных расширений памяти.