http://greatberlincity.org/

Флэш-память

В современном мире довольно давно существует проблема хранения информации. Ее можно хранить на магнитных носителях, оптических дисках, магнитооптических дисководах. Но наряду с проблемой хранения возникают и проблемы быстрого переноса информации, энергопотребления и надежности носителей. Увы, ни один из рассмотренных выше вариантов не удовлетворяет этим критериям. Но остался еще один вариант – электронная память. Существует несколько ее видов: RAM (динамическая), ROM и EROM (статическая). Флэш-память относится к динамической памяти. Мы подробно рассмотрим устройство этих типов памяти.

Начнем с динамической или RAM памяти.

Этот тип памяти является самым быстродействующим, но в то же время требует постоянного питания электрическим током. RAM расшифровывается как Random Access Memory – память с произвольной выборкой и применяется в ОЗУ компьютера и других цифровых устройств. Как вам известно, информация в компьютере хранится в виде двоичного кода – логических нулей и единиц. Этот двоичный код представляется электрическими сигналами. Код хранится в информационных ячейках, причем в каждой ячейке может быть только один сигнал – нуль или единица.

Информационная ячейка памяти RAM представляет собой миниатюрный конденсатор – пару проводников, отстоящих друг от друга на небольшом расстоянии и способных накапливать и удерживать в течение некоторого времени электрический заряд. Наличие заряда в ячейке определяется компьютером как логическая единица, отсутствие – как логический нуль. Время удерживания заряда очень мало, и для поддержания зарядов контроллер памяти постоянно подзаряжает конденсаторы. При обновлении содержимого памяти одни конденсаторы получают заряд, а другие разряжаются. Естественно, что этот процесс происходит только при наличии электропитания, то есть при включенном компьютере. При отключении питания конденсаторы разряжаются и информация пропадает. Как видно, такой тип памяти не очень удобен для долговременного хранения данных, хотя имеет очень высокое быстродействие. Оно обьясняется тем, что каждая ячейка имеет фиксированный системный адрес и доступ к каждой ячейке – прямой.

Совсем по другому устроена статическая память.

Она представляет собой набор проводников, одни из которых остаются целыми (логические нули) или разрушаются (логические единицы). Эта память энергонезависимая, так как на ячейки не надо постоянно подавать электрический сигнал. При считывании информации ток проходит (нуль) или не проходит (единица) через ячейку. Когда-то этот тип памяти использовался в качестве микросхем BIOS (на данный момент в этих микросхемах используется флэш-память).

Также существует перезаписываемая память – EROM (Erasable ROM – стираемая ROM). Стирание производится на программаторе облучением рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами. Это не очень удобно, так как для записи данных нужно полностью стереть микросхему. Но и здесь был найден выход из положения – вездесущая Intel изобрела память которая могла перезаписываться частями, т.е. стало возможным изменение конкретной ячейки с помощью электрического тока. Но существует очень значительный недостаток EROM – очень высокая стоимость производства – и, как результат, цена.

Выходом из существующего положения стало изобретения компанией Toshiba в 1984 году

первой флэш-микросхемы. Устройство последней очень напоминает устройство динамической памяти, только вместо конденсаторов в ячейках памяти используются полевые транзисторы. При подаче тока на выводы транзистора он принмает одно положение – закрытое для прохождения тока (логическая единица) или открытое (логический нуль) и остается в этом положении до тех пор пока на его выводы не подадут ток, изменяющий состояние.

В начале производства этой памяти каждая ячейка хранила только 1 бит информации. Но прогресс не стоит на месте – через несколько лет была выпущена микросхема с двухбитовой ячейкой. На сегодняшний день доступны уже четырехбитовые ячейки.

Преимущества флэш-памяти состоят в независимости от наличия или отсутствия электрического питания, долговечности хранения информации и высокой механической прочности; недостатки – в сложности устройства, невысоком быстродействии и относительно дорогой цене.

Теперь можно перейти и к рассмотрению конкретных устройств на базе флеш-памяти.

Начнем с карт памяти.

Самым старым типом карт является PC-Card для разьема PCMCIA (рис.1). Он бывает трех типов: Type I, II и III, причем все типы электрически и физически совместимы между собой. В типоразмере Type I выпускаются карты памяти, а в Type II и III разнообразные девайсы, как модемы сетевые карточки и т.п. Данный тип памяти применяется преимущественно в ноутбуках, но его можно использовать и в обычных ПК. Для этого потребуется карта-контроллер PCMCIA под слот PCI.

Позже, в 1994 году компания SanDisk разработала новый тип флэш-карт – Compact Flash (рис.2). Этот стандарт предусматривает два типоразмера: Type I и II. Как и в PC-Card, карточки памяти выпускаются в типоразмере Type I, а всевозможная периферия в Type II. Основное преимущество данных карт перед PC-Card заключается в размерах. Дело в том, что PC-Card по размерам были идентичны кредитной карте, а по толщине превосходили ее. Compact Flash поменьше чем PC-Card и, соответственно, удобнее в работе. Существуют переходники Compact Flash => PC-Card. Рабочее напряжение карты Compact Flash составляет 3,3 или 5 В (практически все кард-ридеры способны использовать и 3,3 и 5 вольтовые карты). Данная карта очень широко используется в различных цифровых устройствах.

В 1995 году компания Toshiba разработала стандарт SmartMedia (рис.3). На данный момент по популярности он не уступает Compact Flash. Основное отличие заключается в размерах и весе: SmartMedia намного легче, чем Compact Flash (вес SmartMedia приблизительно 2 грамма) и имеет меньшие размеры. Рабочее напряжение SmartMedia составляет 3,3 В. Эти карты в основном используются в МРЗ-плеерах и цифровиках.

Следующий формат – MultiMediaCard (рис.4). По размерам такая карта напоминает почтовую марку и весит всего 1,5 грамма. Интересным нововведением в этой карте является механический переключатель блокировки записи (как в трехдюймовых дискетах). Благодаря своим размерам и весу эти карты широко применяются в КПК, смартфонах и т.п. Рабочее напряжение составляет 3,3 или 2,7 В.

Модификацией MultiMediaCard является Secure Digital (рис.5). Этот тип был разработан совместно компаниями Matsushita Electric, Toshiba и SanDisk. Основным нововведением является защита от незаконного копирования. От MMC SD отличается чуть большей толщиной и количеством контактов (у SD – 9, у MMC – 7), причем со слотом SD можно использовать карту MMC (но не наоборот). Эти карты в основном используются в КПК Palm.

Стандарт MemoryStick (рис.6) был разработан корпорацией Sony. Карты этого типа применяются только в девайсах Sony. Никаких особых преимуществ перед другими картами не имеют.

В 2002 году FujiFilm и Olympus выпустили еще один тип карт - xD–Picture (xD – extreme digital) (рис.7). Эти карты являются самыми минатюрными и имеют массу 2 грамма. Напряжение питания для xD составляет 3,3 В. Использутся в основном в цифровых фотокамерах.

И, последний стандарт – USB-Flash (рис.8). Был разработан как заменитель дискеты. Благодаря сравнительно небольшим размерам, удобству пользования (поключается к любому USB порту) и недорогой цене стал довольно популярен. Этот тип используется как дискета большой емкости. Сегодня очень популярны МР3-плееры на основ этого типа памяти.

Вывод.

Несмотря на все свои недостатки, карты флэш-памяти стали очень популярны в современном мире. Это можно обьяснить тем, что цивилизованный мир о нуждался в сравнительо недорогих, быстрых и удобных перезаписываемых носителях. Без флэш-памяти сейчас не может обойтись ни один владелец цифровых устройств.

Aequalitas