Flash жады. SSD. флэш жады түрлері. жад картасын

Флэш-жады - компьютерлерге арналған ұзақ мерзімді жады түрі, олардың ішіндегі электронды әдіспен мазмұн қайта бағдарламалануы немесе жойылуы мүмкін. Электрмен өшірілетін программалауға болатын оқуға арналған жадымен салыстырғанда оған əрекеттер əртүрлі жерлердегі блоктарда орындалуы мүмкін. Флэш жады EEPROM-қа қарағанда әлдеқайда аз, сондықтан ол басым технологияға айналды. Әсіресе тұрақты және ұзақ мерзімді деректерді сақтау қажет болған жағдайларда. Оны пайдалану әртүрлі жағдайларда рұқсат етіледі: сандық аудио ойыншылар, фото және бейне камералар, ұялы телефондар және смартфондар, онда жад картасына арнайы жәнеroid қосымшалары бар. Бұған қоса, ол USB-флэш дискілерде де қолданылады, ол дәстүрлі түрде ақпаратты сақтауға және оны компьютерлерге беру үшін қолданылады. Ол геймер әлемінде танымал болды, онда ойынның барысы туралы деректерді сақтау үшін жиі пайдаланылады.

Жалпы сипаттама

Флэш жады - бұл ақпарат тақтайшасында ұзақ уақыт бойы қуатты пайдаланбастан сақтауға болатын бір түрі. Сонымен қатар, деректерге қол жеткізудің ең жоғары жылдамдығын, сондай-ақ қатты дискілерге қарағанда кинетикалық шокқа жақсы қарсылық көрсете аласыз. Бұл батарея мен аккумуляторларды қолданатын құрылғылар үшін өте танымал болғандықтан, бұл сипаттамалардың арқасында. Флэш жады қатты картаға қысылған кезде, оны кейбір стандартты физикалық әдістермен жою мүмкін емес, сондықтан ол қайнаған суға және жоғары қысымға төтеп бере алады.

Төмен деңгейдегі деректерге кіру

Флэш жадында сақталған деректерге қол жеткізу тәсілі қарапайым көріністер үшін пайдаланылатындардан өте ерекшеленеді. Драйвер арқылы төмен деңгейлі қол жеткізу қамтамасыз етіледі. Қалыпты ЖЖҚ ақпарат пен жазбаларды оқуға арналған қоңырауларға дереу жауап береді, мұндай әрекеттердің нәтижелерін қайтарады және флэш жады құрылғысы ойлауға уақытты қажет етеді.

Құрылғы мен жұмыс принципі

Қазіргі уақытта флэш жады таратылады, ол «өзгермелі» жапқышпен бір транзисторлық элементтерде жасалады. Осыған байланысты динамикалық ЖЖҚ-мен салыстырғанда транзисторлар жұбы мен конденсатордың элементін талап ететін деректерді сақтау тығыздығын арттыруға болады. Қазіргі уақытта нарықта жетекші өндірушілер әзірлеген бұқаралық ақпарат құралдарының осы түріне арналған негізгі элементтерді құруға арналған көптеген технологиялар бар. Бұл олардың қабаттарының санына, ақпаратты жазу және жою әдістеріне, сондай-ақ әдетте аталмыш құрылымды ұйымдастыруда ерекшеленеді.

Қазіргі уақытта ең жиі кездесетін чиптердің бірнеше түрлері бар: NOR және NAND. Екеуінде де жады транзисторларының қосылуы тиісінше параллель және дәйекті түрде жасалады. Бірінші типтегі ұяшық өлшемдері айтарлықтай үлкен және жедел түрде кездейсоқ қол жеткізу мүмкіндігі бар, ол бағдарламаларды жадыдан тікелей орындауға мүмкіндік береді. Екіншісі кішігірім ұяшық өлшемдерімен сипатталады, сондай-ақ тезірек жүйелі түрде қол жеткізіледі, бұл ауқымды ақпарат сақталатын блок-типті құрылғыны құру қажет болса, әлдеқайда ыңғайлы.

Көптеген портативті құрылғыларда, қатты диск жетегі NOR жады түрін пайдаланады. Дегенмен, қазір USB интерфейсі бар құрылғылар көп танымал. Олар NAND түріндегі жадты пайдаланады. Біртіндеп, ол бірінші орынға шығады.

Басты мәселе - әлсіздік

USB флэш дискілерінің алғашқы үлгілері жоғары жылдамдықтағы пайдаланушыларға ұнады. Дегенмен, қазіргі уақытта ақпаратты жазу мен оқу жылдамдығы сіз толық ұзындықтағы фильмді көруіңізге немесе компьютеріңіздегі амалдық жүйені іске қосуға болатын деңгейде. Бірқатар өндірушілер қатты дискінің флэш-жадына ауыстырылған машиналарды көрсетті. Бірақ бұл технология өте маңызды кемшіліктерге ие, ол қолданыстағы магнитті дискілерді қолданыстағы БАҚ-тарды алмастыруға кедергі келтіреді. Флэш-жад құрылғысының мүмкіндіктері арқасында ол компьютерлерде қаншалықты жиі жасалатыны туралы айтпағанның өзінде кішкентай және портативті құрылғылар үшін қол жеткізуге болатын циклдердің шектеулі саны туралы ақпаратты өшіруге және жазуға мүмкіндік береді. Егер сіз бұқаралық ақпарат құралдарының осы түрін компьютерде қатты диск ретінде қолдансаңыз, онда өте қиын жағдай өте жылдам болады.

Мұның себебі, мұндай қозғалыс « далалық » қақпаға электрлік зарядты ұстап тұру үшін далалық әсерлі транзисторларға тиесілі , транзисторда болмауы немесе қатысуы логикалық бірлік немесе есептеудің екілік жүйесінде нөл деп есептеледі . NAND жадындағы деректерді жазу және өшіру диэлектриктің қатысуымен Fowler-Nordheim әдісімен туннелді электрондар арқылы орындалады. Бұл жоғары кернеуді талап етпейді , ол сізге ең төменгі мөлшердегі жасушаларды жасауға мүмкіндік береді. Бірақ бұл процесс жасушалардың физикалық нашарлауына алып келеді, себебі бұл жағдайда электр тогы электрондардың диэлектрлік тосқауылдан өтуіне кедергі келтіреді. Дегенмен, мұндай есте сақтаудың кепілдік мерзімі - он жыл. Чиптің құнсыздануы ақпаратты оқумен байланысты емес, оны жою және жазу операциялары себебінен, өйткені оқылым жасушалардың құрылымын өзгертуді талап етпейді, тек электр тогынан өтеді.

Әрине, жады өндірушілері осы түрдегі қатты күйдегі дискілердің қызмет ету мерзімін белсенді түрде жүргізуде белсенді жұмыс жасайды: олар кейбіреулерінің артық емес тозуы үшін массивтің жасушаларында процестерді жазу / жоюдың біркелкілігін қамтамасыз етуге ұмтылады. Біркелкі жүктемені бөлу үшін бағдарламалық жасақтама жолдары негізінен қолданылады. Мысалы, бұл феноменді жою үшін «тозығуды теңестіру» технологиясы қолданылады. Бұл жағдайда, көбінесе, өзгерістерге ұшырайтын деректер флэш жадтың мекенжай кеңістігіне жылжиды, себебі жазу әртүрлі физикалық мекенжайларда орындалады. Әр контролер өзінің жеке теңдестіру алгоритмімен жабдықталған, сондықтан белгілі бір үлгілердің тиімділігін салыстыру өте қиын, себебі іске асырудың бөлшектері ашылмайды. Жыл сайын флэш-дискілердің көлемі көбірек артып келеді, құрылғылардың тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін әлдеқайда тиімді алгоритмдерді қолдану қажет.

Ақауларды жою

Бұл құбылыспен күресудің ең тиімді әдістерінің бірі флэш-дискпен қарқынды жұмыс істеу кезінде пайда болатын физикалық блоктарды ауыстыру үшін арнайы логикалық қайта бағыттау алгоритмдері арқылы жүктемені және қателерді түзетудің біркелкілігін қамтамасыз ететін жады көлемін сақтау болып табылады. Ақпараттың жоғалуын болдырмау үшін, тәртіптен тыс ұяшықтар сақтық көшірме жасушалары арқылы блокталады немесе ауыстырылады. Блоктардың осы бағдарламалық жасақтамасының бөлінуі жүктеменің біркелкілігін қамтамасыз етеді, циклдардың санын 3-5 есе көбейтеді, бірақ бұл жеткіліксіз.

Жад картасы және осындай дискілердің басқа түрлері файлдық жүйе бар кесте олардың қызмет көрсету аймағында сақталғандығымен сипатталады. Ақпараттың оқылуында логикалық деңгейде, мысалы дұрыс істемей немесе электр қуатының кенеттен үзілуімен бұзылуына жол бермейді. Себебі алынбалы құрылғыларды пайдаланған кезде жүйе кэштеуді қамтамасыз етпейді, содан кейін жиі қайта жазу файлдарды бөлу кестесіне және каталогтар мазмұнына ең қауіпті әсер етеді. Тіпті жад карталарына арналған арнайы бағдарламалар да бұл жағдайда көмектесе алмайды. Мысалы, бір қоңырау кезінде пайдаланушы мың файлды көшірді. Және, бір кезде, олар орналастырылған блоктарды жазу үшін бір рет пайдаланылады. Бірақ қызмет көрсету аймақтары кез-келген файлдың әрбір жаңартылуына сай болды, яғни бөлу кестелері бұл процедураны мың рет өткізді. Осы себепті, ең алдымен, осы деректермен айналысатын блоктар сәтсіздікке ұшырайды. «Тозуды тегістеу» технологиясы осындай блоктармен жұмыс істейді, бірақ оның тиімділігі өте шектеулі. Содан кейін қандай компьютер пайдаланатындығыңызды білмейсіз, флэш-жады оны жасаған кезде де істемейді.

Осындай құрылғылардың микросхемаларының сыйымдылығын арттыру тек қана «өзгермелі қақпаны» оқшаулайтын тотықты кедергілерді азайту үшін клеткалар кішірейе түсетіндіктен, жазба циклдерінің жалпы саны азайғандығын ескеру керек. Міне, жағдай қалыптасып жатыр, сондықтан қолданылатын құрылғылардың қуаттылығын арттыру арқылы олардың сенімділігі мәселесі артып келеді, ал жад картасының класы қазір көптеген факторларға байланысты. Осындай шешімнің жұмысының сенімділігі оның техникалық ерекшеліктерімен, сондай-ақ қазіргі уақытта дамып келе жатқан нарықтағы жағдаймен анықталады. Қатаң бәсекелестікке байланысты өндірушілер кез-келген тәсілмен өндіріс шығынын азайтуға мәжбүр. Соның ішінде дизайнды жеңілдету, арзан жиынтықтан компоненттерді пайдалану, өндіруге бақылауды әлсірету және басқа әдістер. Мысалы, Samsung-дың жад картасына қарағанда әлдеқайда аз белгілі аналогтар шығындалады, бірақ оның сенімділігі әлдеқайда кем сұрақ тудырады. Бірақ тіпті мұнда қиындықтардың жоқтығы туралы айту қиын, және белгісіз өндірушілердің құрылғыларынан көп нәрсе күту қиын.

Даму перспективалары

Белгілі артықшылықтар бар, SD жад картасын сипаттайтын, оны қолдану аясын кеңейтуге кедергі келтіретін бірқатар кемшіліктер бар. Сондықтан осы саладағы балама шешімдерді үнемі іздестіру жалғасуда. Әрине, ең алдымен, қолданыстағы өндірістегі түбегейлі өзгерістерге алып келмейтін флэш-жадтың қолданыстағы түрлерін жақсартуға тырысады. Сондықтан бір ғана нәрсеге күмәнданудың қажеті жоқ: бұл дискілердің өндірісімен айналысатын фирмалар дәстүрлі технологияны жетілдіруді жалғастырып, басқа түрге көшкенге дейін өздерінің толық әлеуетін пайдалануға тырысады. Мысалы, Sony-ның жад картасы кең ауқымды көлемде қол жетімді, сондықтан ол белсенді түрде сатылатын болады деп болжануда.

Дегенмен, бүгінгі күні индустрияландыруды енгізу қарсаңында деректердің баламалы сақталуына арналған көптеген технологиялар қолданылуда, олардың кейбіреуі қолайлы нарықтық жағдай болған жағдайда дереу іске асырылуы мүмкін.

Ферроэлектрикалық ЖЖҚ (FRAM)

Ақпаратты сақтау технологиясының (Ferroelectric RAM, FRAM) технологиясының технологиясы ұшқыр емес жадтың әлеуетін арттыру мақсатында ұсынылған. Негізгі компоненттердің барлық түрлендірулерімен оқу кезінде деректерді қайта жазудан тұратын қол жетімді технологияларды пайдалану механизмі құрылғының жоғары жылдамдықты әлеуетін белгілі бір шектеулеріне әкеледі деп есептеледі. FRAM - бұл қарапайымдылықпен, жоғары сенімділікпен және жылдамдықпен сипатталатын жады. Бұл сипаттар қазір DRAM-ға тән - бұл қазіргі уақытта бар тұрақты емес RAM. Сонымен бірге SD жад картасымен сипатталатын ұзақ мерзімді деректерді сақтау мүмкіндігі де қосылады . Бұл технологияның артықшылықтары арасында радиоактивтіліктің жоғарылауы немесе ғарышты зерттеу кезінде жұмыс істеу үшін пайдаланылатын арнайы құрылғыларда сұранысқа ие болуы мүмкін түрлі ену радиациясының кедергісі болып табылады. Ақпаратты сақтау тетігі мұнда ферроэлектрлік әсерді қолдану есебінен жүзеге асырылады. Бұл материал сыртқы электр өрісі болмаған кезде поляризацияны сақтауға қабілетті екенін білдіреді. Әр FRAM жады клеткасы конденсаторды құрайтын жұп металл электродтар арасында кристалдар түріндегі ферроэлектрлік материалдың гиперфинді қабатын орналастыру арқылы жасалады. Бұл жағдайда кристалдық құрылым ішінде сақталады. Бұл ақпараттың жоғалуына әкелетін зарядтың ағып кетуіне әсерін тигізеді. FRAM жадындағы деректер қуат беру ажыратылған кезде де сақталады.

Магнитті RAM (MRAM)

Бүгінгі күні өте перспективалы деп саналатын тағы бір жады - бұл MRAM. Ол жоғары жылдамдықты индикаторлармен және тұрақсыздықпен ерекшеленеді. Бұл жағдайда қарапайым жасуша - кремнийдің үстіңгі қабатына орналастырылған жұқа магнитті пленка. MRAM - статикалық жады. Мерзімді қайта жазылудың қажеті жоқ, және қуат өшірілгенде ақпарат жоғалады. Қазіргі уақытта сарапшылардың көпшілігі еске мұндай түрді келесі ұрпақ технологиясы деп айтуға болады, себебі бар прототипі өте жоғары жылдамдық көрсеткіштерін көрсетеді. Бұл шешімнің тағы бір артықшылығы - чиптің арзан құны. Flash жады арнайы CMOS процесіне сәйкес жасалады. MRAM чиптерін стандартты үрдісте шығаруға болады. Материалдар кәдімгі магниттік медиада қолданылатын заттарға қызмет етуі мүмкін. Осындай чиптердің көп мөлшерін алу үшін басқаларға қарағанда әлдеқайда арзан. MRAM-жадтың маңызды қасиеті - бірден қосу мүмкіндігі. Бұл әсіресе мобильді құрылғыларға арналған. Өйткені, осы типтегі ұяшықтың шамасы дәстүрлі флэш-жадыдағы сияқты электр заряды емес, магниттік зарядпен анықталады.

Ovonic бірыңғай жады (OUM)

Көптеген компаниялар белсенді түрде жұмыс істейтін жадтың басқа түрі - аморфты жартылай өткізгіштерге негізделген қатты күйдегі диск. Ол дәстүрлі дискілерде жазу қағидасына ұқсас фазалық өту технологиясына негізделген. Мұнда электр өрісіндегі материяның фазалық жағдайы кристалдан аморфқа дейін өзгереді. Және бұл өзгеріс кернеу болмаған кезде де сақталады. Дәстүрлі оптикалық дискілерден мұндай құрылғылар ерекшеленеді, бұл қыздыру лазермен емес, электр тоғының әсерінен болады. Бұл жағдайда оқу әртүрлі күйлердегі заттың көрсетілуінің айырмашылығына байланысты жүргізіледі, ол дискінің сенсорымен қабылданады. Теориялық тұрғыдан алғанда бұл шешім деректерді сақтаудың жоғары тығыздығына және максималды сенімділікке, сондай-ақ жылдамдықтың жоғарылығына ие. Мұнда жоғарыда келтірілген қайта жазу циклдерінің ең көп санының көрсеткіші болып табылады, ол үшін компьютер пайдаланылады, флеш-ұстау бұл жағдайда бірнеше шамдан аспайды.

Халькогенидті жедел жады (CRAM) және фазаларды ауыстыру есебі (PRAM)

Бұл технология фазалық ауысуларға негізделген, егер бір фазада тасушыда қолданылатын зат өткізбейтін аморфты материал ретінде әрекет етсе және екіншіде кристалды өткізгіш ретінде қызмет етеді. Жад ұяшығын басқа күйден екіншісіне ауыстыру электр өрісі мен жылу арқылы орындалады. Мұндай чиптер иондаушы сәулеге төзімділікпен сипатталады.

Ақпараттық көп жақты басып шығарылған CArd (Info-MICA)

Осы технология негізінде салынған құрылғылардың жұмысы жұқа пленка голографиясы қағидаты бойынша жүзеге асырылады. Ақпарат мынадай түрде жазылады: біріншіден, голограммаға CGH технологиясын қолданып берілетін екі өлшемді сурет жасалады. Деректер лазер сәулесін оптикалық волноводтар ретінде жұмыс істейтін жазу қабаттарының бірінің шетіне бекітіп оқылады. Жарық бұрын жазылған ақпаратқа сәйкес шығарылған кескінді қалыптастыратын қабаттың жазықтықына параллель орналасқан ось бойымен таралады. Бастапқы деректерді кері кодтау алгоритмінің арқасында кез келген уақытта алуға болады.

байланысты рұқсатсыз пайдаланудан қарсы жоғары деректер тығыздығы төмен қуат тұтынуды және тасымалдаушының төмен құны, экологиялық қауіпсіздікті және қорғауды қамтамасыз етеді фактісі жартылай өткiзгiш жағымды еске бұл түрі. ақпарат, мысалы, жад картасын қайта жазу мүмкіндік бермейді, бірақ, сондықтан, қағаз тасығышта немесе мультимедиалық контентті тарату үшін баламалы оптикалық дискілерді ауыстыру, тек ұзақ мерзімді сақтау ретінде қызмет ете алады.