Flash belleğin kapasitesi nedir? Düşük seviyeli veri erişimi. flash bellek nedir

Flash Bellek Nedir? | flaş bellek(İngilizce. Flash Bellek) veya flaş sürücü- katı hal yarı iletken tipi kalıcı ve yeniden yazılabilir bellek.

Bu tür bellek, bilgi depolama süresi içinde, genellikle 10 ila 100 yıl arasında çok sayıda okunabilir. Ancak belleğe yalnızca sınırlı sayıda yazabilirsiniz (genellikle bir milyon döngü bölgesinde). Temel olarak, flash bellek, yaklaşık yüz bin yeniden yazma döngüsüne dayanan dünyada yaygındır ve bu, normal bir disket veya CD-RW diskinin dayanabileceğinden çok daha fazladır.
Sabit disk sürücülerinden (HDD'ler) farklı olarak, flash bellek hareketli mekanik parçalar içermez ve bu nedenle daha güvenilir ve kompakt bir depolama ortamı biçimi olarak kabul edilir.
Bu nedenle, kompaktlığı, göreceli ucuzluğu ve çok düşük güç tüketimi nedeniyle, flash sürücüler dijital taşınabilir ekipmanlarda - video ve hareketsiz kameralarda, diktafonlarda, MP3 oynatıcılarda, PDA'larda, cep telefonlarında, akıllı telefonlarda ve iletişim cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, bu bellek türü, bellenimi çeşitli ekipmanlarda (modemler, mini otomatik telefon santralleri, tarayıcılar, yazıcılar, yönlendiriciler) depolamak için kullanılır.
Son zamanlarda, USB girişli flash sürücüler (genellikle "flash sürücü", USB disk derler) yaygınlaştı ve disketlerin ve CD disklerin yerini aldı.
Günümüzde, flash sürücülere dayalı cihazların ana dezavantajı, sabit sürücülerden 2-5 kat daha yüksek olan çok yüksek bir fiyat-hacim oranıdır. Bu nedenle, flash sürücülerin hacimleri çok büyük değil, ancak bu alanlarda çalışmalar devam ediyor. Teknolojik sürecin maliyetini azaltarak ve rekabetin etkisi altında birçok şirket, 512 GB veya daha fazla hacme sahip SSD sürücülerinin piyasaya sürüldüğünü zaten duyurdu. Örneğin, Şubat 2011'de OCZ Technology, 1,2 TB kapasiteli bir PCI-Express SSD ve 10 milyon yazma döngüsü üretmek için altın kaplamalı bir SSD sundu.
Modern SSD'ler, aynı anda birkaç flash bellek mikroişlemcisinden paralel okuma veya yazma sağlayan çok kanallı denetleyiciler temelinde geliştirilmiştir. Sonuç olarak, performans seviyesi o kadar çok arttı ki, SATA II arayüzünün bant genişliği sınırlayıcı faktör haline geldi.

FLASH BELLEK NASIL ÇALIŞIR

Bir flash sürücü, verileri hücre adı verilen bir dizi kayan kapılı transistörde depolar. Tek seviyeli hücrelere sahip geleneksel cihazlarda, bunlardan herhangi biri yalnızca bir bit veriyi "hatırlayabilir". Ancak çok seviyeli hücrelere sahip bazı yeni çipler (İngilizce. Çok seviyeli hücreler veya üç seviyeli hücreler) birden fazla biti "hatırlayabilir". İkinci durumda, transistörün yüzer kapısında farklı bir elektrik yükü kullanılabilir.

VEYA FLAŞ BELLEK

Bu tür flash bellek, OR-NOT algoritmasına (İngilizce. NOR) dayanır, çünkü kayan bir geçit transistöründe çok az geçit voltajı bir anlamına gelir.
Bu tip transistör iki kapıdan oluşur: yüzer ve kontrol. İlk kapı tamamen yalıtılmıştır ve elektronları on yıla kadar tutabilme özelliğine sahiptir. Hücre ayrıca bir drenaj ve bir kaynaktan oluşur. Kontrol kapısına voltaj uygulandığında, bir elektrik alanı üretilir ve tünelleme etkisi olarak adlandırılan olay meydana gelir. Elektronların çoğu, yalıtkan tabakadan taşınır (tünellenir) ve yüzer kapıya nüfuz eder. Transistörün yüzer kapısındaki yük, okuma için kullanılan drenajdan kaynağa "genişliği" ve kanal iletkenliğini değiştirir.
Hücreleri yazma ve okuma, güç tüketiminde büyük farklılıklar gösterir: örneğin, flash sürücüler yazarken okurken olduğundan daha fazla akım tüketir (çok az güç tüketilir).
Verileri silmek (silmek) için, kontrol kapısına yeterince yüksek bir negatif voltaj uygulanır, bu da ters etkiye yol açar (yüzer kapıdan elektronlar tünel etkisi kullanılarak kaynağa aktarılır).
NOR mimarisinde, her transistöre, işlemcinin boyutunu büyük ölçüde artıran bir kontak getirmeye ihtiyaç vardır. Bu sorun, yeni bir NAND mimarisiyle giderildi.

NAND FLAŞ BELLEK

NAND mimarisi, NAND algoritmasına dayanmaktadır. Çalışma prensibi NOR tipine benzer ve sadece hücrelerin ve temaslarının düzenlenmesinde farklılık gösterir. Artık her bir bellek hücresine bir kontağı bağlamak gerekli değildir, bu nedenle bir NAND işlemcisinin maliyeti ve boyutu önemli ölçüde daha düşüktür. Bu mimari nedeniyle, yazma ve silme belirgin şekilde daha hızlıdır. Ancak bu teknoloji, NOR'da olduğu gibi keyfi bir alana veya hücreye erişime izin vermez.
Maksimum yoğunluk ve kapasite elde etmek için NAND flash sürücüler mümkün olan en küçük bileşenleri kullanır. Bu nedenle, bir NOR sürücüsünün aksine, böyle bir flash bellekle çalışmayı önemli ölçüde karmaşıklaştıran (engellenen ve gelecekte kullanılmaması gereken) bozuk hücrelerin varlığına izin verilir. Ayrıca, NAND'deki bellek bölümleri, bütünlüklerini kontrol etmek için bir CRC işleviyle donatılmıştır.
Halihazırda NOR ve NAND mimarileri paralel olarak mevcuttur ve farklı uygulama alanlarına sahip oldukları için birbirleriyle hiçbir şekilde rekabet etmemektedir. NOR, küçük verilerin basit depolanması için, NAND ise büyük verilerin depolanması için kullanılır.

FLASH SÜRÜCÜLERİN TARİHÇESİ

Flash bellek ilk olarak 1984 yılında mühendis Fujio Masuoka, ardından Toshiba tarafından icat edildi. "Flaş" adı, meslektaşı Fujio, Shoji Ariizumi tarafından bellekten veri silme işlemi ona bir flaşı hatırlattığı için icat edildi. Fujio, gelişimini San Francisco, California'daki Uluslararası Elektron Cihazları Toplantısında sundu. Intel bu buluşla ilgilenmeye başladı ve dört yıl sonra 1988'de ilk ticari NOR flash işlemciyi piyasaya sürdü.
NAND flash mimarisi bir yıl sonra Toshiba tarafından 1989 Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansında duyuruldu. NAND yongası daha yüksek bir yazma hızına ve daha küçük bir devre alanına sahipti.
2010 yılı sonunda, flash sürücü üretiminde liderler Samsung (pazarın %32'si) ve Toshiba'dır (pazarın %17'si).
NAND Flash Arayüzü Çalışma Grubu (ONFI), NAND flash bellek işlemcilerinin standartlaştırılmasından sorumludur. Bu standart, 28 Aralık 2006'da yayınlanan ONFI 1.0 spesifikasyonu olarak kabul edilir. ONFI'nin NAND işlemcilerinin üretiminde standardizasyonu Samsung, Toshiba, Intel, Hynix vb. şirketler tarafından desteklenmektedir.

FLASH SÜRÜCÜ ÖZELLİKLERİ

Şu anda, flash sürücülerin hacmi kilobayttan yüzlerce gigabayta kadar ölçülmektedir.

2005 yılında, iki şirket, Toshiba ve SanDisk, çok düzeyli hücre teknolojisini kullanan 1 GB NAND işlemcileri piyasaya sürdü (bir transistör, kayan kapı üzerinde farklı elektrik yükleri kullanarak birden fazla veri biti depolayabilir).

Eylül 2006'da Samsung, 40 nm üretim süreci kullanılarak yapılan 4 gigabaytlık bir yongayı tanıttı.

2007'nin sonunda Samsung, 8 GB depolama kapasiteli 30 nm işlem teknolojisi kullanılarak yapılmış çok seviyeli hücre teknolojisi kullanılarak dünyanın ilk NAND çipinin yaratıldığını duyurdu.

Aralık 2009'da Toshiba, 64 GB'lık bir NAND yongasının müşterilere gönderildiğini ve 2010'un ilk çeyreğinde seri üretime başladığını duyurdu.

16 Haziran 2010'da Toshiba, on altı 8 GB modülden oluşan ilk 128 GB işlemciyi tanıttı.
Flash bellek miktarını artırmak için, cihazlar genellikle birkaç işlemciden oluşan karmaşık bir dizi kullanır.

Nisan 2011'de Intel ve Micron, 20 nm'lik bir süreç kullanılarak üretilen 8 GB'lık bir MLC NAND flash çipini tanıttı. İlk 20nm NAND işlemci, şu anda mevcut olan 25nm 8GB yongalardan %35-40 daha az olan 118 mm'lik bir alana sahiptir. Bu çipin seri üretimi 2011'in sonunda başlayacak.

BELLEK KARTI VE FLAŞ SÜRÜCÜ TÜRLERİ VE TÜRLERİ

CF(İngilizce. Kompakt flaş): en eski bellek türü standartlarından biridir. İlk CF flash kart, 1994 yılında SanDisk Corporation tarafından üretildi. Bu bellek formatı zamanımızda çok yaygındır. Çoğu zaman profesyonel video ve fotoğraf ekipmanlarında kullanılır, çünkü büyük boyutu (43x36x3,3 mm) nedeniyle Compact Flash yuvasının cep telefonlarına veya MP3 oynatıcılara takılması fiziksel olarak sorunludur. Ek olarak, başka hiçbir kart bu tür hızlara, hacimlere ve güvenilirliğe sahip olamaz. Compact Flash'ın maksimum hacmi zaten 128 GB'a ulaştı ve veri kopyalama hızı 120 MB / s'ye yükseltildi.

MMC(İngilizce. Multimedya Kartı): MMC formatındaki kart küçük bir boyuta sahiptir - 24x32x1.4 mm. SanDisk ve Siemens tarafından ortaklaşa geliştirildi. MMC, bir bellek denetleyicisi içerir ve çeşitli aygıt türleriyle son derece uyumludur. Çoğu durumda, MMC kartları SD yuvası olan cihazlar tarafından desteklenir.

RS-MMC(İngilizce. Küçültülmüş Multimedya Kartı): Standart bir MMC kartının yarısı uzunluğunda bir bellek kartı. Boyutları 24x18x1.4 mm'dir ve ağırlığı yaklaşık 6 gramdır, diğer tüm özellikler ve parametreler MMC'den farklı değildir. RS-MMC kartlarını kullanırken MMC standardıyla uyumluluğu sağlamak için bir adaptör gereklidir.

DV-RS-MMC(İngilizce. Çift Voltajlı Küçük Boyutlu Multimedya Kartı): Çift güç kaynağına (1,8 ve 3,3 V) sahip DV-RS-MMC bellek kartlarının güç tüketimi daha düşüktür, bu da cep telefonunun biraz daha uzun süre çalışmasına olanak tanır. Kartın boyutları RS-MMC ile aynı, 24x18x1.4 mm.

MMC mikro: 14x12x1.1 mm boyutlarında mobil cihazlar için minyatür hafıza kartı. Standart bir MMC yuvasıyla uyumluluğu sağlamak için özel bir adaptör kullanılmalıdır.

Hafıza kartı(İngilizce. Güvenli Dijital Kart): SanDisk, Panasonic ve Toshiba tarafından desteklenir. SD standardı, MMC standardının daha da geliştirilmiş halidir. Boyutlar ve özellikler açısından SD kartlar MMC'ye çok benzer, sadece biraz daha kalındır (32x24x2.1 mm). MMC'den temel fark, telif hakkı koruma teknolojisidir: kart, yetkisiz kopyalamaya karşı kripto korumasına, bilgilerin yanlışlıkla silinmesine veya yok edilmesine karşı artırılmış korumaya ve mekanik bir yazma koruma anahtarına sahiptir. Standartların benzerliğine rağmen SD kartlar MMC slotlu cihazlarda kullanılamaz.

SDHC(İngilizce. SD Yüksek Kapasite, Yüksek kapasiteli SD): Eski SD kartlar (SD 1.0, SD 1.1) ve daha yeni SDHC (SD 2.0) kartlar ve okuyucuları, SD için 4 GB ve SDHC için 32 GB olmak üzere maksimum depolama kapasitesi sınırında farklılık gösterir. SDHC okuyucular SD ile geriye dönük uyumludur, yani bir SD kart bir SDHC okuyucuda sorunsuz bir şekilde okunacaktır, ancak bir SDHC kartı bir SD cihazında hiç okunmayacaktır. Her iki seçenek de üç fiziksel boyuttan (standart, mini ve mikro) herhangi birinde sunulabilir.

miniSD(İngilizce. Mini Güvenli Dijital Kart): 21,5x20x1,4 mm boyutlarındaki daha küçük boyutlarıyla standart Secure Digital kartlardan farklıdırlar. Kartın geleneksel bir SD yuvası ile donatılmış cihazlarda çalışmasını sağlamak için bir adaptör kullanılır.

microSD(İngilizce. Mikro Güvenli Dijital Kart): 2011'de en kompakt çıkarılabilir flash bellek aygıtlarıdır (11x15x1 mm). Öncelikle cep telefonlarında, iletişim cihazlarında vb. kullanılırlar, çünkü kompakt olmaları nedeniyle, boyutunu artırmadan cihazın belleğini önemli ölçüde genişletebilirler. Yazmaya karşı koruma anahtarı, microSD-SD adaptöründe bulunur. 2010 yılında SanDisk tarafından piyasaya sürülen bir microSDHC kartın maksimum kapasitesi 32 GB'dir.

Bellek Çubuğu Duo: Bu bellek standardı Sony tarafından geliştirilmiş ve sürdürülmüştür. Dava yeterince güçlü. Şu anda, bu sunulanların en pahalı hafızasıdır. Memory Stick Duo, aynı Sony'nin yaygın Memory Stick standardı temelinde geliştirildi ve küçük boyutlarıyla (20x31x1.6 mm) öne çıkıyor.

Memory Stick Mikro (M2): Bu biçim, microSD biçimiyle (boyut olarak) rekabet ederken, Sony bellek kartlarının avantajlarını korur.

xD-Resim Kartı: Kart Olympus, Fujifilm ve diğer bazı markaların dijital kameralarında kullanılır.

Fizik,

Yeni Başlayanlar için Elektronik

Önsöz

Yeni Yıl, hepimizin geçen yılın sonuçlarını özetlediğimiz, geleceğe umutla baktığımız ve hediyeler verdiğimiz keyifli, parlak bir tatil. Bu bağlamda yazılarıma (,,,) olan destekleri, yardımları ve ilgileri için tüm habra sakinlerine teşekkür ederim. İlkine destek vermeseydin sonrakiler de olmayacaktı (zaten 5 makale)! Teşekkürler! Ve elbette ilk bakışta oldukça zor gibi görünen analitik ekipmanları eğlenceli, ilginç ve faydalı bir şekilde kullanmanın nasıl mümkün olduğuna dair popüler bir bilim ve eğitim yazısı şeklinde bir hediye yapmak istiyorum ( hem kişisel hem de genel). Bugün, Yeni Yıldan önce, şenlikli ameliyat masasında şunlar var: A-Data'dan USB-Flash sürücü ve Samsung'dan SO-DIMM SDRAM modülü.

teorik kısım

Şenlik masası için marjlı bir Olivier salatası hazırlamak için zamanımız olması için mümkün olduğunca kısa olmaya çalışacağım, bu nedenle materyallerin bir kısmı bağlantı şeklinde olacak: isterseniz, boş zamanınızda okuyun. ...

Nasıl bir hafıza var?

Şu anda, bilgi depolamak için birçok seçenek var, bazıları sürekli olarak elektriğin (RAM) yenilenmesini gerektiriyor, bazıları çevredeki teknolojinin (ROM) kontrol mikro devrelerine sonsuza dek "dikiliyor" ve bazıları bunların ve diğerlerinin niteliklerini birleştiriyor. (Hibrit). İkincisi, özellikle flaş içerir. Geçici olmayan bir bellek gibi görünüyor, ancak fizik yasalarını ortadan kaldırmak zordur ve yine de zaman zaman flash sürücülerdeki bilgileri yeniden yazmanız gerekir.

Belki de tüm bu bellek türlerini birleştirebilecek tek şey, aşağı yukarı aynı çalışma prensibidir. Yaklaşık olarak aynı şekilde 0 ve 1 ile doldurulmuş ve daha sonra bu değerleri okuyabileceğimiz veya değiştirebileceğimiz bazı iki boyutlu veya üç boyutlu matris vardır, yani. tüm bunlar, selefinin doğrudan bir analogudur - ferrit halkalardaki hafıza.

Flash bellek nedir ve nasıldır (NOR ve NAND)?

Flash bellekle başlayalım. Bir zamanlar, iyi bilinen ixbt'de, Flash'ın ne olduğu ve bu tür belleğin 2 ana türünün ne olduğu hakkında oldukça fazla şey yayınlandı. Özellikle, organizasyonlarında biraz farklılık gösteren NOR (mantıksal değil-veya) ve NAND (mantıksal değil-ve) Flash bellek (her şey ayrıca ayrıntılı olarak açıklanmıştır) vardır (örneğin, NOR iki boyutludur, NAND bunu yapabilir). üç boyutlu olun), ancak ortak bir öğeye sahip olun - kayan bir kapı transistörü.

Yüzer kapı transistörünün şematik gösterimi.

Peki bu mühendislik harikası nasıl çalışıyor? Bu, bazı fiziksel formüllerle birlikte açıklanmıştır. Kısacası, kontrol kapısı ile akımın kaynaktan drenaja aktığı kanal arasına, ince bir dielektrik tabakası ile çevrelenmiş aynı yüzer kapıyı yerleştiririz. Sonuç olarak, akım böyle bir "değiştirilmiş" alan etkili transistörden geçtiğinde, yüksek enerjili elektronların bazıları dielektrik boyunca tünel açar ve yüzer kapının içine girer. Açıktır ki elektronlar bu kapının içinde tünel açıp dolaşırken, enerjilerinin bir kısmını kaybettiler ve pratik olarak geri dönemezler.

Not:"Pratik olarak" anahtar kelimedir, çünkü yeniden yazmadan, hücreleri en az birkaç yılda bir güncellemeden Flash, bilgisayar kapatıldıktan sonra RAM ile aynı şekilde "sıfırlanır".

Yine 0 ve 1 ile doldurulması gereken iki boyutlu bir dizimiz var. Yüzer kapı üzerinde yük biriktirmek oldukça uzun zaman aldığından, RAM durumunda farklı bir çözüm kullanılıyor. Bellek hücresi, bir kapasitör ve geleneksel bir alan etkili transistörden oluşur. Bu durumda, kapasitörün kendisi bir yandan ilkel bir fiziksel cihaza sahiptir, ancak diğer yandan donanımda önemsiz bir şekilde uygulanır:

RAM hücre aygıtı.

Bir kez daha, ixbt'nin DRAM ve SDRAM'a adanmış iyi bir tane var. Tabii ki o kadar taze değil, ancak temel noktalar çok iyi tanımlanmış.

Bana işkence eden tek soru şu: DRAM, flaş gibi çok seviyeli bir hücreye sahip olabilir mi? Evet gibi görünüyor, ama yine de ...

pratik kısım

flaş

Flash sürücüleri uzun süredir kullananlar, muhtemelen zaten bir kılıf olmadan "çıplak" bir sürücü görmüşlerdir. Ancak yine de USB Flash Sürücünün ana bölümlerinden kısaca bahsedeceğim:

USB Flash sürücünün ana elemanları: 1. USB konektörü, 2. denetleyici, 3. PCB çok katmanlı baskılı devre kartı, 4. NAND bellek modülü, 5. referans frekansının kristal osilatörü, 6. LED göstergesi (şimdi , ancak birçok flash sürücüde buna sahip değildir), 7. yazma koruma anahtarı (benzer şekilde, birçok flash sürücüde yoktur), 8. ek bir bellek mikro devresi için alan.

Basitten karmaşığa doğru gidelim. Kuvars osilatörü (nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi). Ne yazık ki, cilalama sırasında kuvars levhanın kendisi ortadan kayboldu, bu yüzden sadece kasaya hayran kalabiliyoruz.

Kuvars osilatör muhafazası

Şans eseri, bu arada, textolite ve çoğunlukla tektolitten oluşan topların içindeki takviye lifinin nasıl göründüğünü buldum. Bu arada, lifler yine de bir bükülme ile döşenmiştir, bu, üst resimde açıkça görülebilir:

Tekstolit içindeki takviye lifi (kırmızı oklar, kesiğe dik lifleri gösterir), tekstolitin büyük kısmını oluşturur

Ve işte flash sürücünün ilk önemli kısmı - denetleyici:

Denetleyici. En üstteki görüntü, birkaç SEM fotomikrografının birleştirilmesiyle elde edildi.

Dürüst olmak gerekirse, çipin kendisine bazı ek iletkenler yerleştiren mühendislerin fikrini tam olarak anlamadım. Belki de teknolojik süreç açısından bunu yapmak daha kolay ve daha ucuzdur.

Bu resmi işledikten sonra "Yayayayaz!" diye bağırdım. ve odanın etrafında koştu. Bu nedenle, tahliye, kaynak, kontrol kapısının mükemmel bir şekilde izlenen sınırları ile tüm ihtişamıyla 500 nm proses teknolojisi dikkatinize sunulur ve hatta kontaklar göreceli bütünlük içinde korunur:

"İde!" mikroelektronik - mükemmel bir şekilde izlenen ayrı drenajlar (Drenaj), kaynaklar (Kaynak) ve kontrol kapıları (Kapı) ile 500 nm kontrolör proses teknolojisi

Şimdi tatlıya geçelim - hafıza yongaları. Kelimenin tam anlamıyla bu hafızayı besleyen kontaklarla başlayalım. Ana olana ek olarak ("en kalın" kontağın resminde), birçok küçük olanlar da vardır. Bu arada, "şişman"< 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:

Bellek yongasını besleyen kontakların SEM görüntüleri

Hafızanın kendisinden bahsedersek, burada da başarılı olacağız. Sınırları oklarla vurgulanan bireysel blokları çekmeyi başardık. Görüntüye maksimum büyütme ile bakarken, bakışınızı zorlamaya çalışın, bu kontrastı ayırt etmek gerçekten zor, ancak görüntüde (netlik için ayrı bir hücreyi çizgilerle işaretledim):

Bellek hücreleri 1. Blok sınırları oklarla işaretlenmiştir. Çizgiler tek tek hücreleri gösterir

İlk başta bana bir görüntü eseri gibi geldi, ancak evin tüm fotoğraflarını işledikten sonra, bunların ya bir SLC hücresi ile dikey eksen boyunca uzanan kontrol kapıları ya da bir MLC'de toplanmış birkaç hücre olduğunu fark ettim. Yukarıda MLC'den bahsetmiş olsam da, bu hala bir soru. Referans olarak, hücrenin "kalınlığı" (yani alt resimdeki iki ışık noktası arasındaki mesafe) yaklaşık 60 nm'dir.

Parçalanmamak için - işte flash sürücünün diğer yarısından benzer fotoğraflar. Tamamen benzer resim:

Bellek hücreleri 2. Blokların sınırları oklarla işaretlenmiştir. Çizgiler tek tek hücreleri gösterir

Tabii ki, çipin kendisi sadece bir dizi bellek hücresi değildir; içinde, sahipliğini belirleyemediğim başka yapılar da var:

NAND bellek yongaları içindeki diğer yapılar
 

DRAM

Tabii ki, tüm SO-DIMM kartını Samsung'dan kesmedim, sadece sıcak hava tabancası yardımıyla bellek modüllerinden birinin "bağlantısını kestim". İlk yayından sonra önerilen ipuçlarından birinin burada kullanışlı olduğunu belirtmekte fayda var - bir açıyla kesmek. Bu nedenle, gördüklerine ayrıntılı bir daldırma için, özellikle 45 derecelik kesim, kapasitörün "tomografik" bölümlerini olduğu gibi elde etmeyi mümkün kıldığı için, bu gerçeği dikkate almak gerekir.

Ancak, gelenek gereği, temaslarla başlayalım. BGA “çipinin” neye benzediğini ve lehimlemenin nasıl olduğunu görmek güzeldi:

"Yongalı" BGA lehimleme

Ve şimdi ikinci kez bağırmanın zamanı geldi: "Ide!", Bireysel katı hal kapasitörlerini görmeyi başardığımız gibi - resimde oklarla işaretlenmiş eşmerkezli daireler. Bilgisayar çalışırken plakalarında bir yük şeklinde verilerimizi saklayan onlar. Fotoğraflara bakılırsa, böyle bir kapasitörün boyutları yaklaşık 300 nm genişliğinde ve yaklaşık 100 nm kalınlığındadır.

Çipin bir açıyla kesilmesi nedeniyle, bazı kapasitörler ortada düzgünce kesilirken, diğerlerinde sadece "yanlar" kesilir:

DRAM belleğin en iyi hali

Birisi bu yapıların kapasitör olduğundan şüphe ederse, daha "profesyonel" bir fotoğraf görebilirsiniz (ölçek işareti olmasa da).

Kafamı karıştıran tek an, kondansatörlerin 2 sıra (sol alt fotoğraf), yani. hücre başına 2 bit bilgi olduğu ortaya çıktı. Yukarıda bahsedildiği gibi multi-bit kayıt ile ilgili bilgiler mevcut ancak bu teknolojinin modern endüstride ne kadar uygulanabilir olduğu ve kullanıldığı benim için bir soru olarak kaldı.

Tabii ki, bellek hücrelerinin kendilerine ek olarak, modülün içinde amacını sadece tahmin edebileceğim bazı yardımcı yapılar da var:

DRAM çipinin içindeki diğer yapılar

son söz

Metin boyunca dağılmış bağlantılara ek olarak, bence, bu inceleme oldukça ilginç (1997'den de olsa), sitenin kendisi (ve bir fotoğraf galerisi, çip-art ve patentler ve daha pek çok şey) ve aslında tersine mühendislikle uğraşan bu ofis.

Ne yazık ki, Flash ve RAM üretimi ile ilgili çok sayıda video bulamadık, bu yüzden sadece USB-Flash sürücülerin montajı ile yetinmeniz gerekiyor:

Not: Bir kez daha, hepsi siyah su ejderhasının yaklaşan Yeni Yılı ile !!!
Garip çıkıyor: İlklerden biri olan Flash hakkında bir makale yazmak istedim, ancak kader aksini kararlaştırdı. Parmaklar çarpıştı, umalım ki bir sonraki en az 2 makale (biyolojik nesneler ve görüntüler hakkında) 2012'nin başlarında gün ışığına çıkacak. Bu arada tohum karbon banttır:

Test numunelerinin sabitlendiği karbon bant. Bence sıradan viski bandı aynı görünüyor.

Bugün üreticiler birkaç tür flash sürücü üretiyor: bunlar kartlar Compact Flash, SmartMedia, MultiMedia Card, SecureDigital Card, Memory Stick ve USB anahtarları.

ATAflaş. Piyasaya çıkan ilk flash sürücüler kartlardı ATA Flaşı ... Bu sürücüler standart kartlar olarak üretilmektedir. bilgisayar kartı ... Flash bellek yongalarına ek olarak, içlerine bir ATA denetleyicisi takılıdır ve çalışma sırasında geleneksel bir ATA denetleyicisini taklit ederler. IDE -disk. Bu kartların arayüzü paraleldir. kartlar ATA Flaşı yaygın değildir ve şu anda çok nadiren kullanılmaktadır.

Kompaktflaş. Kompakt Flash Kartlar (CF ) şirket tarafından teklif edildi Sandisk kartlara daha kompakt ve kullanımı kolay bir alternatif olarak ATA Flaşı ... Bu nedenle, standart geliştiriciler CF bu kartların cihaz olarak çalışabilme imkanını sağladı. PC Kartı veya IDE olarak -cihazlar. İlk durumda, kartlar her zamanki gibi çalışır. bilgisayar kartı cihazlar ve arayüzleri bir veri yoluna "döner" bilgisayar kartı ... İkincisinde - ne kadar zor IDE -diskler ve arayüzleri bir ATA veri yolu gibi çalışır.

CF kartları ilk olarak 1994 yılında ortaya çıktı. Bu türdeki tüm kartlar 50 pinli paralel arayüze sahiptir. Bu arada, haritalar var CF iki tip - Tur I ve II ... Tur tipi kartlar II iki milimetre daha kalın ve daha önce Toure kartlarının gövdesi nedeniyle ortaya çıktı ben kapasitif medya üretimi için içine büyük miktarda flash bellek yerleştirilmesine izin vermedi CF ... Şu anda Touré haritasına böyle bir ihtiyaç yok. II yavaş yavaş piyasadan ayrılıyor. Toure kartının sürdüğünü unutmayın. II Tur kartlarını yükleyebilirsiniz ben tersi mümkün değilken.

Flash kartlar arasında performansta tartışmasız lider Transcend Ultra Performanslı CF Kart 25 x CompactFlash 256 MB, haklı olarak modern flash sürücülerin yangın hızı standardı olarak kabul edilebilir. Flash kart, 3,6 / 0,8 MB / s'ye kadar sıralı / rastgele yazma hızlarına ve 4,0 / 3,7 MB / s okuma hızlarına sahiptir.

CF hızı -kartların hacmi arttıkça yavaşlar, bu flash kart örneğinde açıkça görülür512 MB. Kapasitede iki kat artış, performansta %30 düşüşe neden olur. 2,5 kat artan rastgele yazma hızı dışında - oldukça garip ve beklenmedik görünüyor.

Hız özellikleri CF -kartlar ayrıca üreticiye oldukça bağımlıdır. Sahip olmak Kingston kompakt flaş 256 MB - düşük yazma hızı (sıralı / rastgele yazma - 1.4 / 0.3 MB / s), ancak okuma hızında liderdi (4.4 / 3.8 MB / s). Harita PQI Hi - Hızlı Kompakt Flaş 256 MB, her iki durumda da ortalama performans gösterdi: yazma - 2.1 / 0.7 MB / s, okuma - 3.8 / 3.3 MB / s. kartlar SanDisk CompactFlash 256MB ve SanDisk CompactFlash 512 MB çok yavaş çalıştı: yazma - 1.1 / 0.2 ve 0.9 / 0.5 MB / s, okuma - 2.3 / 2.1 ve 1.8 / 1.7 MB / s. Bir kart256 MB verileri eşit derecede iyi okur ve yazar.

CF'yi karşılaştırma - diğer sürücü türlerine sahip kartlar, o zaman flash belleğin yaygın olarak inanıldığı kadar yavaş olduğu ortaya çıkıyor! Performans açısından, en hızlı flash bellek örnekleri (referans olarak bir kart alıyoruz Transcend Ultra Performans 25x CompactFlash 256 MB) karşılaştırılabilir Iomega Zip 750 MB ve hatta sıralı yazma hızında bu sürücüden 1,5 kat daha hızlı! Flash, sıralı yazma hızında diskleri geride bırakır CD - RW 2 kat, sıralı okuma hızı açısından - %10 oranında! Flash, MO disklerini sıralı yazma hızında - 2 kat - ve rastgele okuma hızında - %10'dan daha iyi performans gösterir, ancak sıralı okuma ve rastgele yazma hızında - %20 oranında geride kalır. Flash bellek sıralı yazma hızında geride kalıyor DVD -diskler (4x modunda "yanarken") - 1,4 kez.

Dikkat edin, eğer CF - kart bir dijital kamerada kullanılıyor, o zaman hız onun için her şeyden önce önemli tutarlı kayıt - ne kadar yüksekse, çerçeveyi "yakaladıktan" ve flash karta "döktükten" sonra kamera çalışma durumuna o kadar hızlı dönecektir. Ancak okuma hızı CF - bu durumda kartlar da önemlidir, ancak çok kritik değildir - veriler ne kadar hızlı okunursa, kamera oynatma modunda o kadar hızlı çalışır.

Akıllı Medya . Kart yapımı SmartMedia (SM ) son derece basittir. haritada SM yerleşik bir arabirim denetleyicisi yoktur ve aslında plastik bir kasa içinde "paketlenmiş" bir veya iki flash bellek yongasıdır. Standart SM şirketler tarafından geliştirildi Toshiba ve Samsung 1995'te Kart arayüzü SM - paralel, 22 pinli, ancak bunlardan sadece sekizi veri iletimi için kullanılıyor.

Multimedya kart . Çoklu Ortam Kartı (MMC) ) 20 MHz'e kadar frekanslarda çalışabilen 7 pinli seri arayüze sahiptir. Kartın plastik kasasının içinde bir flash bellek yongası ve bir MMC arabirim denetleyicisi bulunur. MMS standardı 1997 yılında şirketler tarafından önerildi. Hitachi, SanDisk ve Siemens.

Dijital güvenlik kart . SecureDigi - tal Kart (SD ) flash kartlar için en yeni standarttır: 2000 yılında şirketler tarafından geliştirilmiştir. Matsushita, SanDisk ve Toshiba. aslında SD - bu, MMC standardının daha da geliştirilmiş halidir, böylece MMC kartları sürücülere takılabilir SD (tersi doğru olmayacaktır). Arayüz SD - 9 pinli, seri-paralel (veriler birer birer iletilebilir,aynı anda iki veya dört hat), 25 MHz'e kadar bir frekansta çalışır. kartlar pe ile donatılmış SD içeriklerini yazmaya karşı korumak için geçiş yapın (standart ayrıca böyle bir anahtar olmadan değişiklik yapılmasını sağlar).

USB -flaş bellek. USB flash bellek (USB -memory), 2001 yılında piyasada ortaya çıkan flash bellekte tamamen yeni bir ortam türüdür. USB formu - hafıza, iki yarıdan oluşan dikdörtgen şekilli bir anahtarlığa benziyor - koruyucu bir kapak ve bir sürücünün kendisi USB - bir konektör (içinde bir veya iki flash bellek yongası vardır ve USB denetleyicisi).

USB ile çalışın -Bellek çok uygundur - bunun için ek cihaz gerekmez. Elinizin altında bir PC olması yeterli Kullanılmayan bir USB'li Windows -port bu sürücünün içeriğine birkaç dakika içinde "almak" için. En kötü durumda, sürücüleri yüklemeniz gerekecek USB -hafıza, en iyi ihtimalle - yeni USB -cihaz ve mantıksal disk sistemde otomatik olarak görünecektir. Gelecekte olması mümkündür USB - bellek, küçük miktarlardaki verileri depolamak ve aktarmak için ana cihaz türü olacaktır.

USB'ye gelince - flash bellek, şüphesiz veri aktarımı için flash kartlardan daha uygun bir çözümdür - ek flash sürücü gerekmez. Ancak, bu türdeki test edilmiş sürücülerin performansı - Transcend JetFlash 256MB ve Transcend JetFlashA 256 MB - düşük arayüz bant genişliği ile sınırlıdır USB 1.1. bu nedenle hız testlerindeki performansları oldukça mütevazıydı. Eğer USB -flash bellek, hızlı arayüz ile donatılır USB 2.0, daha sonra "ateş hızı" açısından bu sürücüler elbette en iyi flash kartlardan daha düşük değildir.

Flash belleğin sıralı yazma hızında daha iyi performans gösterdiğini belirtmek ilginçtir. Iomega Zip 750, CD-RW diskleri ve MO-taşıyıcılar ve yalnızca ikinci sırada DVD -diskler. Bu, flash bellek geliştiricilerinin öncelikle hızı artırmayı amaçladıklarını bir kez daha vurguluyor. tutarlı Flash bellek orijinal olarak bu göstergenin önemli olduğu dijital fotoğraf makinelerinde kullanılmak üzere tasarlandığından, kayıt.

Sonuç olarak, flash belleğin küçük ve orta boyutlu sürücüler arasında güvenilirlik, mobilite ve güç tüketiminde tartışmasız lider olduğu ve aynı zamanda iyi bir performansa ve yeterli hacme sahip olduğu sonucuna varabiliriz (2 GB'a kadar kapasiteye sahip flash kartlar zaten mevcuttur). bugün piyasada mevcut). Kuşkusuz, bu çok umut verici bir tür, ancak yaygın kullanımları hala yüksek fiyatlar tarafından sınırlandırılıyor.

Modern teknolojiler oldukça hızlı gelişiyor ve dün mükemmelliğin zirvesi gibi görünen bugünden hiç memnun değiliz. Bu özellikle modern bilgisayar belleği türleri için geçerlidir. Sürekli bir bellek eksikliği var veya medyanın hızı modern standartlara göre çok düşük.

Flash bellek nispeten yakın zamanda ortaya çıktı, ancak birçok avantajı olması nedeniyle diğer bellek türlerini ciddi şekilde sıkıştırıyor.

Flash bellek, bir tür katı hal, kalıcı, yeniden yazılabilir bellektir. Bir sabit diskten farklı olarak, bir flash sürücü, çok küçük bir boyut olan 100 MB / s'ye kadar ulaşabilen yüksek bir okuma hızına sahiptir. USB portu üzerinden bağlandığı için kolayca taşınabilir.

RAM olarak kullanılabilir, ancak RAM'den farklı olarak flash bellek, güç kapalıyken verileri bağımsız olarak depolar.

Bugün piyasada 256 megabayttan 16 gigabayta kadar değişen boyutlarda flash sürücüler var. Ancak büyük hacimli taşıyıcılar da var.

Ek flash depolama özellikleri, kopya koruması, parmak izi okuyucu, şifreleme modülü ve daha fazlasını içerir. Ayrıca, anakart USB bağlantı noktasından önyüklemeyi destekliyorsa, bir önyükleme aygıtı olarak kullanılabilir.

Yeni flaş teknolojileri arasında UЗ bulunur. Bu ortam, bilgisayar tarafından verilerin birinde depolandığı ve bilgisayarın ikinci diskten başlatıldığı iki disk olarak tanınır. Bu teknolojinin avantajları açıktır, herhangi bir bilgisayarda çalışabilirsiniz.

Yeterince küçük boyut, bu tür belleğin çok yaygın olarak kullanılmasına izin verir. Bunlar cep telefonları, kameralar, kameralar, ses kayıt cihazları ve diğer ekipmanlardır.

Herhangi bir mobil cihazın teknik özelliklerinin açıklamasında, flash bellek türü belirtilir ve tüm türler uyumlu olmadığı için tesadüf değildir. Buna dayanarak, herhangi bir cihazda sorun yaşamamak için piyasada oldukça yaygın olan flash sürücüleri seçmek gerekiyor.
Bazı flash kart türleri için yeteneklerini genişleten adaptörler vardır.

Mevcut flash bellek türleri

Modern flash kartlar altı ana tipte sınıflandırılabilir.

İlk ve en yaygın tür CompactFlash (CF) CF tip I ve CF tip II olmak üzere iki tipi vardır. İyi bir hıza, kapasiteye ve fiyata sahiptir.
Dezavantajlar 42 * 36 * 4 mm ebadını içerir. Oldukça çok yönlüdür ve birçok cihazda kullanılır.

IBM Mikrosürücü-ucuz, ancak daha az güvenilir ve normalden daha fazla enerji tüketiyor, bu da sınırlamasının nedeni.

Akıllı Medya- ince ve ucuz, ancak yüksek silme koruması değil.

Multimedya Kartı (MMC)- minyatür cihazlarda kullanılan küçük boyut (24x32x1.4mm), düşük güç tüketimi. Dezavantajı düşük hızdır.

SecureDigital (SD) Multimedya Kartı ile karşılaştırılabilir boyutları ile daha büyük bir hacme ve hıza sahiptir. Ama daha pahalı.

Hafıza kartı- iyi bilgi korumasına, hıza sahiptir, ancak çok büyük kapasiteye sahip değildir.

Bugün en yaygın olanları CompactFlash ve SD / MMC'dir, ancak
Listelenen kartların yanı sıra başka türde flash kartlar da vardır.

Hacim ve hız ne kadar büyük olursa, flash kartın o kadar pahalı olduğu göz önüne alındığında, ihtiyaçlarınıza göre bir flash kart seçmeye değer.

Herkese iyi günler!
Bugünün makalesi, bilgi depolamaya, çeşitli bellek türlerine, bilgi yazma / okuma yöntemlerine ve bununla ilgili her şeye ayrılmış yeni, küçük bir makale dizisinin temelini atacak 😉 Ve iyi bilinen bir Flash belleğe sahip bir cihazla başlayacağız. .

Zaten Flash bellek nedir? Evet, diğerlerinden hiçbir şekilde farklı olmayan sıradan bir mikro devre. Bu nedenle, makul bir soru ortaya çıkabilir - içeride ne var ve genel olarak bilgi depolama / okuma süreçleri nasıl gerçekleşir.

Bu nedenle, birçok bellek cihazının kalbi, kayan kapı alan etkili transistördür. 20. yüzyılın 70'lerinin en ustaca buluşu. Geleneksel alan etkili transistörlerden farklıdır, çünkü kapı ve kanal arasında, dielektrikte başka bir iletken bulunur - buna yüzer kapı denir. Her şey böyle görünüyor:

Şekilde, yalıtkanda bulunan ek bir iletkenin yanı sıra bize tanıdık olan drenaj kaynağı kapısını görüyoruz. Bu cihazın nasıl çalıştığını görelim.

Drenaj ve kaynak arasında potansiyel bir fark yaratın ve kapıya pozitif bir potansiyel uygulayın. Sonra ne olacak? Bu doğru, alan etkili transistör aracılığıyla, drenajdan kaynağa bir akım akacaktır. Ayrıca akım, dielektrik "kırmak" için yeterince büyüktür. Bu bozulmanın bir sonucu olarak, elektronların bir kısmı kayan kapı üzerine düşecektir. Negatif yüklü bir yüzer kapı, transistörün kapanmasının bir sonucu olarak kanaldaki akımın akışını engellemeye başlayan bir elektrik alanı yaratır. Ve transistörün gücünü kapatırsanız, yüzer kapıdan gelen elektronlar hiçbir yere gitmeyecek ve yükü yıllarca değişmeden kalacaktır.

Ama elbette kayan panjuru boşaltmanın bir yolu var. Bunu yapmak için, "ana" kapıya, tüm elektronları "sürecek" ve bunun sonucunda yüzer kapının yüksüz kalacağı zıt işaretli bir voltaj uygulamanız yeterlidir.

Aslında, bilgi bu şekilde depolanır - kapıda negatif bir yük varsa, böyle bir durum mantıksal bir birim olarak kabul edilir ve yük yoksa, o zaman mantıksal bir sıfırdır.

Bilginin korunmasını anladık, kayan bir kapı transistöründen bilgiyi nasıl okuyabileceğimizi anlamaya devam ediyor. Ve her şey çok basit. Yüzer kapı üzerinde bir yük varsa, elektrik alanı boşaltma akımının akmasını engeller. Diyelim ki, bir yükün yokluğunda, "ana" kapıya + 5V'luk bir voltaj uygulayabileceğimizi ve aynı zamanda tahliye devresinde bir akım akmaya başladığını varsayalım. Yüklü bir yüzer kapı ile, yüzer kapının elektrik alanı buna müdahale edeceğinden, bu voltaj akımın akışını sağlayamaz. Bu durumda akım sadece + 10V gerilimde akacaktır (örneğin =)). Bu bize iki voltaj eşiği verir. Ve örneğin + 7.5V sağlayarak, bir drenaj akımının varlığı veya yokluğu ile yüzer kapı üzerinde bir yükün varlığı veya yokluğu hakkında bir sonuç çıkarabileceğiz. Depolanan bilgiler bu şekilde okunur.

Bütün bunlar Flash bellekle nasıl ilişkilidir? Çok basit - kayan geçit alan etkili transistör, bir bit bilgiyi depolayabilen minimum bellek hücresidir. Ve herhangi bir bellek mikro devresi, belirli bir şekilde düzenlenmiş çok sayıda transistörden oluşur. Ve şimdi ana Flash bellek türlerine bakma zamanı. Yani, NOR ve NAND hafızasını tartışmak istiyorum.

Bu bellek türlerinin her ikisi de bugüne kadar çokça zaman ayırdığımız yüzer kapı transistörleri temelinde inşa edilmiştir) Ve temel fark, bu transistörlerin nasıl bağlandığıdır.

NOR tasarımı iki boyutlu bir tel tabla kullanır. İletkenlere bit satırları ve kelime satırları denir. Tüm transistör drenajları bit hattına ve tüm kapılar word satırına bağlanır. Daha iyi anlamak için bir örneğe bakalım.

Belirli bir hücreden bilgi okumamız gerektiğini varsayalım. Bu hücre veya daha doğrusu bu özel transistör, kelime satırlarından birine bir geçit ve bit satırlarından birine bir tahliye ile bağlanır. Daha sonra transistörümüzün kapısına karşılık gelen word satırına sadece eşik voltajını uygularız ve hemen yukarıda ele aldığımız örnekte olduğu gibi bir hücre için durumunu okuruz.

NAND ile işler biraz daha karmaşık. Dizi benzetmesine geri dönersek, NAND hücreleri üç boyutlu bir dizidir. Yani, her bit hattına bir değil, birkaç transistör bağlanır, bu da sonuçta iletken sayısında bir azalmaya ve kompaktlıkta bir artışa yol açar. Bu tam olarak NAND belleğin ana avantajlarından biridir. Fakat böyle bir yapıya sahip belirli bir transistörün durumunu nasıl sayabiliriz? Süreci anlamak için şemayı göz önünde bulundurun:

Diyagramdan da görebileceğiniz gibi, bir bit satırı birkaç hücreye karşılık gelir. Ve önemli bir özellik şudur: transistörlerden en az biri kapalıysa, bit hattında yüksek voltaj olacaktır. Buraya bak:

Gerçekten de, bit hattındaki düşük seviye, yalnızca tüm transistör zinciri açık olduğunda olacaktır (alan etkili transistörler üzerindeki kursu unutmayın 😉).

Bununla açık görünüyor, sorumuza dönüyoruz - belirli bir transistörün durumu nasıl hesaplanır? Ve bunun için sadece word satırına (transistörün kapısına) bir eşik voltajı uygulamak ve bit satırındaki sinyali izlemek yeterli değildir. Diğer tüm transistörlerin açık olması da gereklidir. Ve bu bu şekilde yapılır - transistörümüzün kapısına, durumunu okumamız gereken (NOR belleği durumunda olduğu gibi) bir eşik voltajı uygulanır ve diğer tüm transistörlerin kapılarına artan bir voltaj uygulanır. bu zincirde, böylece yüzer kapının durumundan bağımsız olarak transistör açılır. Ve sonra, bit satırından gelen sinyali okuduktan sonra, ilgilendiğimiz transistörün hangi durumda olduğunu bulacağız (sonuçta, diğerleri kesinlikle açıktır). Bu kadar)

Bugün ortaya çıkan makale böyle) NAND ve NOR belleğinin çalışma prensibini ve ana Flash türlerini ve ayrıca cihaz ve çalışma prensibini anladık. Umarım makale faydalı ve anlaşılır olur, yakında görüşürüz!