Watu wa kisasa wanapenda kuwa na simu za mkononi na kuwa na gadgets mbalimbali za teknolojia ya juu (kidude cha Kiingereza - kifaa), na kufanya maisha iwe rahisi, lakini ni nini cha kujificha, na kuifanya kuwa tajiri zaidi na ya kuvutia. Na walionekana katika miaka 10-15 tu! Miniature, lightweight, rahisi, digital ... Gadgets zimepata shukrani hizi zote kwa teknolojia mpya za microprocessor, lakini mchango mkubwa ulitolewa na teknolojia moja ya ajabu ya kuhifadhi data, ambayo tutazungumzia leo. Kwa hivyo, kumbukumbu ya flash.

Kuna maoni kwamba jina FLASH kuhusiana na aina ya kumbukumbu hutafsiriwa kama "flash". Kwa kweli hii si kweli. Toleo moja la muonekano wake linasema kwamba kwa mara ya kwanza mnamo 1989-90, Toshiba alitumia neno Flash katika muktadha wa "haraka, papo hapo" wakati wa kuelezea chips zake mpya. Kwa ujumla, Intel inachukuliwa kuwa mvumbuzi, akianzisha kumbukumbu ya flash na usanifu wa NOR mnamo 1988. Mwaka mmoja baadaye, Toshiba aliendeleza usanifu wa NAND, ambao bado unatumika leo pamoja na NOR sawa katika chips flash. Kweli, sasa tunaweza kusema kwamba hizi ni aina mbili tofauti za kumbukumbu ambazo zina teknolojia ya uzalishaji inayofanana. Katika makala hii tutajaribu kuelewa muundo wao, kanuni ya uendeshaji, na pia kuzingatia chaguzi mbalimbali za matumizi ya vitendo.

WALA

Kwa msaada wake, voltages za pembejeo zinabadilishwa kuwa voltages za pato zinazofanana na "0" na "1". Ni muhimu kwa sababu voltages tofauti hutumiwa kusoma / kuandika data katika seli ya kumbukumbu. Mchoro wa seli umeonyeshwa kwenye takwimu hapa chini.

Ni kawaida kwa chips nyingi za flash na ni transistor yenye milango miwili ya maboksi: kudhibiti na kuelea. Kipengele muhimu cha mwisho ni uwezo wa kushikilia elektroni, yaani, malipo. Pia katika kiini kuna kinachoitwa "kukimbia" na "chanzo". Wakati wa kupanga kati yao, kwa sababu ya ushawishi wa uwanja mzuri kwenye lango la kudhibiti, kituo kinaundwa - mtiririko wa elektroni. Baadhi ya elektroni, kutokana na kuwepo kwa nishati kubwa zaidi, hushinda safu ya insulator na kuanguka kwenye lango la kuelea. Wanaweza kuhifadhiwa juu yake kwa miaka kadhaa. Aina fulani ya idadi ya elektroni (malipo) kwenye lango la kuelea inalingana na moja ya kimantiki, na kitu chochote kikubwa kuliko hiki kinalingana na sifuri. Wakati wa kusoma, majimbo haya yanatambuliwa kwa kupima voltage ya kizingiti cha transistor. Ili kufuta habari, voltage ya juu hasi inatumika kwa lango la kudhibiti, na elektroni kutoka kwa lango linaloelea husogea (handaki) hadi chanzo. Katika teknolojia kutoka kwa wazalishaji tofauti, kanuni hii ya uendeshaji inaweza kutofautiana kwa njia ya sasa inayotolewa na data inasomwa kutoka kwa seli. Ningependa pia kuteka mawazo yako kwa ukweli kwamba katika muundo wa kumbukumbu ya flash, kipengele kimoja tu (transistor) hutumiwa kuhifadhi 1 kidogo ya habari, wakati katika aina tete za kumbukumbu hii inahitaji transistors kadhaa na capacitor. Hii inafanya uwezekano wa kupunguza kwa kiasi kikubwa ukubwa wa microcircuits zinazozalishwa, kurahisisha mchakato wa teknolojia, na, kwa hiyo, kupunguza gharama. Lakini kidogo ni mbali na kikomo: Intel tayari ikitoa kumbukumbu ya StrataFlash, kila seli ambayo inaweza kuhifadhi bits 2 za habari. Kwa kuongeza, kuna sampuli za majaribio na seli 4 na hata 9-bit! Kumbukumbu hii hutumia teknolojia ya seli ya ngazi mbalimbali. Wana muundo wa kawaida, lakini tofauti ni kwamba malipo yao yamegawanywa katika ngazi kadhaa, ambayo kila mmoja hupewa mchanganyiko fulani wa bits. Kinadharia, inawezekana kusoma / kuandika bits zaidi ya 4, hata hivyo, katika mazoezi, matatizo hutokea kwa kuondoa kelele na kwa kuvuja kwa taratibu ya elektroni wakati wa kuhifadhi muda mrefu. Kwa ujumla, chip za kumbukumbu zilizopo leo kwa seli zina sifa ya muda wa kuhifadhi habari unaopimwa kwa miaka na idadi ya mizunguko ya kusoma/kuandika kuanzia elfu 100 hadi milioni kadhaa. Miongoni mwa ubaya, haswa, kumbukumbu ya flash na usanifu wa NOR inafaa kuzingatia uzani mbaya: haiwezekani kupunguza eneo la chipsi kwa kupunguza saizi ya transistors. Hali hii inahusiana na jinsi matrix ya seli imepangwa: katika usanifu wa NOR, mawasiliano ya mtu binafsi lazima yafanywe kwa kila transistor. Kumbukumbu ya Flash iliyo na usanifu wa NAND ni bora zaidi katika suala hili.

NAND

Muundo na kanuni ya uendeshaji wa seli zake ni sawa na ile ya NOR. Ingawa, pamoja na mantiki, bado kuna tofauti nyingine muhimu - usanifu wa kuwekwa kwa seli na mawasiliano yao. Tofauti na kesi iliyoelezwa hapo juu, hapa kuna matrix ya mawasiliano, katika makutano ya safu na nguzo ambazo transistors ziko. Hii inalinganishwa na matrix tulivu katika maonyesho :) (na NOR inalinganishwa na TFT inayotumika). Katika kesi ya kumbukumbu, shirika hili ni bora zaidi - eneo la microcircuit linaweza kupunguzwa sana kwa sababu ya saizi ya seli. Hasara (kuwa na uhakika) ni kasi ya chini ya uendeshaji katika shughuli za upatikanaji wa byte-byte random ikilinganishwa na NOR.

Pia kuna usanifu kama vile: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi), nk Haziwakilishi chochote kipya kimsingi, lakini huchanganya tu mali bora za NAND na NOR.

Na bado, iwe hivyo, NOR na NAND leo zinazalishwa kwa usawa na kwa kweli hazishindani, kwa sababu, kutokana na sifa zao, hutumiwa katika maeneo tofauti ya kuhifadhi data. Hili litajadiliwa zaidi...

Kumbukumbu inahitajika wapi...

Upeo wa matumizi ya aina yoyote ya kumbukumbu ya flash inategemea hasa sifa zake za kasi na uaminifu wa kuhifadhi habari. Nafasi ya anwani ya kumbukumbu ya NOR hukuruhusu kufanya kazi na baiti za kibinafsi au maneno (baiti 2). Katika NAND, seli zimeunganishwa katika vitalu vidogo (sawa na kikundi cha gari ngumu). Inafuata kutoka kwa hili kwamba wakati wa kusoma na kuandika kwa mlolongo, NAND itakuwa na faida ya kasi. Walakini, kwa upande mwingine, NAND ni duni sana katika shughuli za ufikiaji bila mpangilio na hairuhusu kazi ya moja kwa moja na baiti za habari. Kwa mfano, ili kubadilisha baiti moja unahitaji:

1. soma kwenye bafa kizuizi cha habari ambayo iko
2. badilisha baiti inayohitajika kwenye bafa
3. andika kizuizi na byte iliyobadilishwa nyuma

Ikiwa tutaongeza uchukuaji wa vizuizi na ucheleweshaji wa ufikiaji kwa wakati wa utekelezaji wa shughuli zilizo hapo juu, tutapata viashiria ambavyo havishindani na NOR (kumbuka kuwa hii ni mahususi kwa kesi ya kurekodi kwa byte-byte). Kuandika / kusoma kwa mfululizo ni jambo lingine - hapa NAND, kinyume chake, inaonyesha sifa za kasi ya juu zaidi. Kwa hiyo, na pia kwa sababu ya uwezekano wa kuongeza uwezo wa kumbukumbu bila kuongeza ukubwa wa chip, NAND flash imepata matumizi kama hifadhi ya kiasi kikubwa cha habari na kwa uhamisho wake. Vifaa vya kawaida sasa kulingana na aina hii ya kumbukumbu ni anatoa flash na kadi za kumbukumbu. Kama ilivyo kwa NOR flash, chips zilizo na shirika kama hilo hutumiwa kama wahifadhi wa nambari ya programu (BIOS, RAM ya kompyuta ya mfukoni, simu za rununu, nk), wakati mwingine hutekelezwa kwa njia ya suluhisho zilizojumuishwa (RAM, ROM na processor kwenye mini- moja). bodi, au hata kwenye chip moja). Mfano mzuri wa matumizi haya ni mradi wa Gumstix: kompyuta ya bodi moja yenye ukubwa wa fimbo ya gum. Ni NOR chips ambazo hutoa kiwango cha kuegemea kwa uhifadhi wa habari unaohitajika kwa kesi kama hizo na chaguzi rahisi zaidi za kufanya kazi nayo. Kiasi cha NOR flash kawaida hupimwa katika vitengo vya megabaiti na mara chache huzidi makumi.

Na kutakuwa na flash ...

Bila shaka, flash ni teknolojia ya kuahidi. Hata hivyo, licha ya viwango vya juu vya ukuaji wa uzalishaji, vifaa vya uhifadhi kulingana na hilo bado ni ghali vya kutosha kushindana na anatoa ngumu za kompyuta za mezani au kompyuta ndogo. Kimsingi, sasa nyanja ya utawala wa kumbukumbu ya flash ni mdogo kwa vifaa vya simu. Kama unavyoelewa, sehemu hii ya teknolojia ya habari sio ndogo sana. Kwa kuongeza, kulingana na wazalishaji, upanuzi wa flash hautaacha hapo. Kwa hivyo, ni mwelekeo gani kuu wa maendeleo unaofanyika katika eneo hili?

Kwanza, kama ilivyotajwa hapo juu, kuna mkazo mkubwa juu ya suluhisho zilizojumuishwa. Zaidi ya hayo, miradi kama vile Gumstix ni hatua za kati tu kwenye njia ya kutekeleza kazi zote kwenye chip moja.

Hadi sasa, mifumo inayoitwa on-chip (single-chip) ni mchanganyiko wa kumbukumbu ya flash na mtawala, processor, SDRAM, au programu maalum katika chip moja. Kwa mfano, Intel StrataFlash pamoja na programu ya Kidhibiti Kinachoendelea cha Uhifadhi (PSM) hufanya iwezekane kutumia uwezo wa kumbukumbu kwa wakati mmoja kuhifadhi data na kutekeleza msimbo wa programu. PSM kimsingi ni mfumo wa faili unaoungwa mkono na Windows CE 2.1 na matoleo mapya zaidi. Yote hii inalenga kupunguza idadi ya vipengele na kupunguza ukubwa wa vifaa vya simu wakati wa kuongeza utendaji na utendaji wao. Sio chini ya kuvutia na muhimu ni maendeleo ya kampuni ya Renesas - superAND kumbukumbu ya flash na kazi za usimamizi zilizojengwa. Hadi wakati huu, zilitekelezwa tofauti katika mtawala, lakini sasa zimeunganishwa moja kwa moja kwenye chip. Hizi ni kazi za ufuatiliaji wa sekta mbaya, urekebishaji wa makosa (ECC - kuangalia makosa na kusahihisha), na kusawazisha kuvaa. Kwa kuwa zipo katika tofauti moja au nyingine katika firmware nyingine nyingi yenye chapa ya vidhibiti vya nje, hebu tuziangalie kwa ufupi. Wacha tuanze na sekta mbaya. Ndiyo, pia hupatikana katika kumbukumbu ya flash: chips tayari zinatoka kwenye mstari wa mkutano na wastani wa hadi 2% ya seli zisizofanya kazi - hii ni kawaida ya kiteknolojia ya kawaida. Lakini baada ya muda, idadi yao inaweza kuongezeka (mazingira haipaswi kulaumiwa hasa kwa hili - ushawishi wa umeme, kimwili (kutetemeka, nk) ya chip flash sio ya kutisha). Kwa hivyo, kama anatoa ngumu, kumbukumbu ya flash ina uwezo wa kuhifadhi. Ikiwa sekta mbaya inaonekana, kazi ya ufuatiliaji inachukua nafasi ya anwani yake katika meza ya ugawaji wa faili na anwani ya sekta kutoka eneo la vipuri.

Kwa kweli, algoriti ya ECC inawajibika kutambua matatizo mabaya - inalinganisha taarifa iliyorekodiwa na taarifa halisi iliyorekodiwa. Pia, kutokana na rasilimali ndogo ya seli (kwa utaratibu wa mzunguko wa milioni kadhaa wa kusoma / kuandika kwa kila mmoja), ni muhimu kuwa na kazi ya uhasibu kwa kuvaa sare. Acha nikupe kesi ya nadra lakini ya kawaida: fob muhimu na 32 MB, ambayo 30 MB inachukuliwa, na kitu kinaandikwa mara kwa mara na kufutwa kwenye nafasi ya bure. Inabadilika kuwa seli zingine hazina kazi, wakati zingine zinamaliza rasilimali zao kwa nguvu. Ili kuzuia hili kutokea, katika vifaa vya chapa nafasi ya bure imegawanywa kwa kawaida katika sehemu, kwa kila moja ambayo idadi ya shughuli za kuandika inafuatiliwa na kurekodi.

Usanidi ngumu zaidi wa moja kwa moja sasa unawakilishwa sana na kampuni kama vile, kwa mfano, Intel, Samsung, Hitachi, nk. Bidhaa zao ni vifaa vyenye kazi nyingi vinavyotekelezwa kwenye chip moja tu (kwa kawaida ina processor, kumbukumbu ya flash na SDRAM. ) Wanazingatia matumizi katika vifaa vya simu, ambapo utendaji wa juu na ukubwa mdogo na matumizi ya chini ya nguvu ni muhimu. Hizi ni pamoja na: PDA, simu mahiri, simu za mitandao ya 3G. Acha nitoe mfano wa maendeleo kama haya - chip kutoka Samsung inayochanganya kichakataji cha ARM (203 MHz), 256 MB ya kumbukumbu ya NAND na 256 SDRAM. Inapatana na mifumo ya uendeshaji ya kawaida: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux na ina msaada wa USB. Kwa hivyo, kwa kuzingatia, inawezekana kuunda vifaa vya rununu vya multifunctional na matumizi ya chini ya nguvu, yenye uwezo wa kufanya kazi na video, sauti, sauti na matumizi mengine ya rasilimali.

Mwelekeo mwingine wa kuboresha flash ni kupunguza matumizi ya nguvu na ukubwa wakati huo huo kuongeza ukubwa na kasi ya kumbukumbu. Hii inatumika kwa kiwango kikubwa kwa chips zilizo na usanifu wa NOR, kwa kuwa pamoja na maendeleo ya kompyuta za mkononi zinazounga mkono mitandao ya wireless, NOR flash, kutokana na ukubwa wake mdogo na matumizi ya chini ya nguvu, itakuwa suluhisho la ulimwengu kwa kuhifadhi na kutekeleza msimbo wa programu. Chipu za 512 Mbit NOR kutoka kwa Renesas sawa hivi karibuni zitawekwa katika uzalishaji wa wingi. Voltage yao ya usambazaji itakuwa 3.3 V (hebu nikumbushe, wanaweza kuhifadhi habari bila kusambaza sasa), na kasi ya shughuli za kuandika itakuwa 4 MB / sec. Wakati huo huo, Intel tayari inawasilisha maendeleo yake ya StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) - mfumo wa kumbukumbu wa flash wa ulimwengu kwa teknolojia zisizo na waya. Uwezo wake wa kumbukumbu unaweza kufikia 1 Gbit, na voltage ya uendeshaji ni 1.8 V. Teknolojia ya utengenezaji wa chip ni 0.13 nm, na mipango ya kubadili teknolojia ya mchakato wa 0.09 nm. Miongoni mwa ubunifu wa kampuni hii, ni muhimu pia kuzingatia shirika la hali ya uendeshaji wa kundi na kumbukumbu ya NOR. Inakuwezesha kusoma habari sio byte moja kwa wakati mmoja, lakini katika vitalu vya byte 16: kwa kutumia basi ya data ya 66 MHz, kasi ya kubadilishana habari na processor hufikia 92 Mbit / s!

Kama unaweza kuona, teknolojia inakua haraka. Inawezekana kwamba wakati makala hii inachapishwa kitu kipya kitatokea. Kwa hiyo, ikiwa chochote kitatokea, usinilaumu :) Natumaini nyenzo hiyo ilikuwa ya kuvutia kwako.

Utendaji na muda wa maisha wa SSD unategemea kimsingi kumbukumbu ya NAND flash na programu dhibiti ya kidhibiti. Wao ni sehemu kuu za bei ya gari, na ni busara kulipa kipaumbele kwa vipengele hivi wakati ununuzi. Leo tutazungumzia NAND.

Ikiwa unataka, unaweza kupata ugumu wa mchakato wa kiteknolojia wa kutengeneza kumbukumbu ya flash kwenye tovuti zinazobobea katika hakiki za SSD. Nakala yangu inalenga wasomaji wengi zaidi na ina malengo mawili:

1. Inua pazia kwenye vipimo visivyo wazi vilivyochapishwa kwenye tovuti za watengenezaji na maduka ya SSD.
2. Suluhisha maswali ambayo unaweza kuwa nayo wakati wa kusoma sifa za kiufundi za kumbukumbu ya anatoa tofauti na hakiki za kusoma zilizoandikwa kwa geek za vifaa.

Kuanza, nitaonyesha shida na picha.

Vipimo vya SSD vinaonyesha nini?

Ufafanuzi wa kiufundi wa NAND uliochapishwa kwenye tovuti rasmi za wazalishaji na katika maduka ya mtandaoni sio daima huwa na maelezo ya kina. Zaidi ya hayo, istilahi inatofautiana sana, na nimekuandalia data kuhusu viendeshi vitano tofauti.

Je, picha hii ina maana yoyote kwako?

Sawa, hebu sema Yandex.Market sio chanzo cha habari cha kuaminika zaidi. Hebu tugeuke kwenye tovuti za wazalishaji - imekuwa rahisi zaidi?

Labda itakuwa wazi zaidi kwa njia hii?

Na ikiwa ni hivyo?

Au ni bora kwa njia hii?

Wakati huo huo, anatoa hizi zote zina kumbukumbu sawa iliyosanikishwa! Ni vigumu kuamini, hasa kuangalia picha mbili za mwisho, sivyo? Baada ya kusoma ingizo hadi mwisho, hautasadikishwa tu na hii, lakini pia utasoma sifa kama vile kitabu wazi.

Watengenezaji wa Kumbukumbu wa NAND

Kuna watengenezaji wachache wa kumbukumbu ya flash kuliko kampuni zinazouza SSD chini ya chapa zao. Anatoa nyingi sasa zina kumbukumbu kutoka:

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

Sio bahati mbaya kwamba Intel na Micron wanashiriki sehemu moja kwenye orodha. Wanazalisha NAND kwa kutumia teknolojia sawa chini ya ubia wa IMFT.

Katika kiwanda kinachoongoza katika jimbo la Utah la Merika, kumbukumbu sawa hutolewa chini ya chapa za kampuni hizi mbili kwa karibu idadi sawa. Kutoka kwa safu ya kusanyiko ya mmea huko Singapore, ambayo sasa inadhibitiwa na Micron, kumbukumbu inaweza pia kuwa chini ya chapa ya kampuni yake tanzu ya SpecTek.

Watengenezaji wote wa SSD hununua NAND kutoka kwa kampuni zilizo hapo juu, kwa hivyo anatoa tofauti zinaweza kuwa na kumbukumbu sawa, hata ikiwa chapa yake ni tofauti.

Inaweza kuonekana kuwa katika hali hii na kumbukumbu kila kitu kinapaswa kuwa rahisi. Hata hivyo, kuna aina kadhaa za NAND, ambazo kwa upande wake zinagawanywa kulingana na vigezo tofauti, na kusababisha kuchanganyikiwa.

Aina za kumbukumbu za NAND: SLC, MLC na TLC

Hizi ni aina tatu tofauti za NAND, tofauti kuu ya kiteknolojia kati yao ikiwa ni idadi ya biti zilizohifadhiwa kwenye seli ya kumbukumbu.

SLC ndiyo kongwe zaidi kati ya teknolojia tatu, na hakuna uwezekano wa kupata SSD ya kisasa iliyo na NAND kama hiyo. Anatoa nyingi sasa zina MLC kwenye ubao, na TLC ni neno jipya katika soko la kumbukumbu kwa anatoa za hali dhabiti.

Kwa ujumla, TLC imetumika kwa muda mrefu katika anatoa za USB flash, ambapo uvumilivu wa kumbukumbu sio umuhimu wa vitendo. Michakato mpya ya kiteknolojia hufanya iwezekanavyo kupunguza gharama kwa kila gigabyte ya TLC NAND kwa SSD, kutoa utendaji unaokubalika na maisha ya huduma, ambayo ni mantiki kwa wazalishaji wote.

Inafurahisha kwamba wakati umma kwa ujumla una wasiwasi juu ya idadi ndogo ya mizunguko ya uandishi wa SSD, jinsi teknolojia za NAND zinavyokua, kigezo hiki kinapungua tu!

Jinsi ya Kuamua Aina Maalum ya Kumbukumbu katika SSD

Bila kujali ikiwa umenunua SSD au unapanga ununuzi tu, baada ya kusoma chapisho hili unaweza kuwa na swali katika manukuu.

Hakuna programu inayoonyesha aina ya kumbukumbu. Taarifa hii inaweza kupatikana katika ukaguzi wa gari, lakini kuna njia ya mkato, hasa wakati unahitaji kulinganisha wagombea kadhaa kwa ununuzi.

Kwenye tovuti maalum unaweza kupata hifadhidata kwenye SSD, na hapa kuna mfano.

Sikuwa na shida kupata sifa za kumbukumbu za viendeshi vyangu hapo, isipokuwa SanDisk P4 (mSATA) iliyosanikishwa kwenye kompyuta kibao.

Ni SSD zipi zilizo na kumbukumbu bora zaidi?

Wacha kwanza tupitie vidokezo kuu vya kifungu hicho:

• Wazalishaji wa NAND wanaweza kuhesabiwa kwenye vidole vya mkono mmoja
• Anatoa za kisasa za hali dhabiti hutumia aina mbili za NAND: MLC na TLC, ambayo inashika kasi tu
• MLC NAND hutofautiana katika violesura: ONFi (Intel, Micron) na Hali ya Kugeuza (Samsung, Toshiba)
• ONFi MLC NAND imegawanywa katika asynchronous (nafuu na polepole) na synchronous (ghali zaidi na haraka)
• Watengenezaji wa SSD hutumia kumbukumbu ya miingiliano na aina tofauti, na kuunda anuwai ya mifano ili kuendana na bajeti yoyote
• Vipimo rasmi mara chache huwa na habari maalum, lakini hifadhidata za SSD hukuruhusu kuamua kwa usahihi aina ya NAND

Kwa kweli, katika zoo kama hiyo hakuwezi kuwa na jibu wazi kwa swali lililowekwa kwenye manukuu. Bila kujali chapa ya gari, NAND hukutana na vipimo vilivyotajwa, vinginevyo hakuna maana kwa watengenezaji wa OEM kuinunua (wanatoa dhamana yao wenyewe kwenye SSD).

Hata hivyo ... fikiria kwamba majira ya joto yalikupendeza kwa mavuno yasiyo ya kawaida ya jordgubbar kwenye dacha!

Yote ni ya juisi na tamu, lakini huwezi kula kiasi hicho, kwa hivyo uliamua kuuza matunda kadhaa uliyokusanya.

Je, utajiwekea jordgubbar bora zaidi au kuziweka kwa ajili ya kuuza? :)

Inaweza kuzingatiwa kuwa wazalishaji wa NAND huweka kumbukumbu bora katika anatoa zao. Kwa kuzingatia idadi ndogo ya kampuni zinazozalisha NAND, orodha ya watengenezaji wa SSD ni fupi zaidi:

• Muhimu (mgawanyiko wa Micron)
• Intel
• Samsung

Tena, hii ni nadhani tu na haiungwi mkono na ukweli mgumu. Lakini ungetenda tofauti kama ungekuwa makampuni haya?

Kumbukumbu ya flash ya NAND hutumia lango la NOT AND, na kama aina nyinginezo nyingi za kumbukumbu, huhifadhi data katika safu kubwa ya visanduku, huku kila seli ikiwa na biti moja au zaidi za data.

Aina yoyote ya kumbukumbu inaweza kuathiriwa na mambo ya ndani na nje, kama vile kuvaa, uharibifu wa kimwili, makosa ya vifaa na wengine. Katika hali kama hizi, tunaweza kupoteza data yetu kabisa. Nini cha kufanya katika hali kama hizi? Usijali, kwa sababu kuna mipango ya kurejesha data ambayo inaweza kurejesha data kwa urahisi na kwa haraka, bila ya haja ya kununua vifaa vya ziada au, katika hali mbaya, kuanza kufanya kazi kwenye nyaraka zilizopotea tena. Hebu tuangalie kwa karibu kumbukumbu ya NAND flash.

Kwa kawaida, safu ya NAND imegawanywa katika vizuizi vingi. Kila baiti katika mojawapo ya vizuizi hivi inaweza kuandikwa na kuratibiwa kibinafsi, lakini block moja inawakilisha sehemu ndogo zaidi inayoweza kufutika ya safu. Katika vizuizi kama hivyo, kila biti ina thamani ya binary ya 1. Kwa mfano, kifaa cha kumbukumbu cha NAND chenye monolithic 2 GB kwa kawaida huwa na vizuizi 2048 B (128 KB) na 64 kwa kila block. Kila ukurasa una Baiti 2112, na una baiti 2048 za data na eneo la ziada la baiti 64. Sehemu ya vipuri kwa kawaida hutumiwa kwa ECC, maelezo ya uvaaji wa seli, na vipengele vingine vya uendeshaji wa programu, ingawa si tofauti kimaumbile na ukurasa wote. Vifaa vya NAND vinatolewa kwa kiolesura cha 8-bit au 16-bit. Nodi ya data imeunganishwa kwenye kumbukumbu ya NAND kupitia basi ya data ya biti 8 au 16 inayoelekeza pande mbili. Katika hali ya 16-bit, maagizo na anwani hutumia bits 8, bits 8 zilizobaki hutumiwa wakati wa mzunguko wa uhamisho wa data.

Aina za Kumbukumbu ya NAND Flash

Kumbukumbu ya flash ya NAND, kama tumeona tayari, inakuja katika aina mbili: ngazi moja (SLC) na ngazi mbalimbali (MLC). Kumbukumbu ya flash ya kiwango kimoja - SLC NAND (seli ya kiwango kimoja) inafaa kwa programu zinazohitaji msongamano wa juu na wa kati. Hii ni teknolojia rahisi kutumia na rahisi. Kama ilivyoelezwa hapo juu, SLC NAND huhifadhi data kidogo katika kila seli ya kumbukumbu. SLC NAND inatoa kasi ya juu kiasi ya kusoma na kuandika, utendakazi mzuri, na algoriti rahisi za kurekebisha makosa. SLC NAND inaweza kuwa ghali zaidi kuliko teknolojia zingine za NAND kwa msingi wa kila kidogo. Ikiwa programu inahitaji kasi ya juu ya kusoma, kama vile kadi ya media ya utendakazi wa juu, baadhi ya viendeshi mseto, vifaa vya hali thabiti (SSD) au programu zingine zilizopachikwa, SLC NAND inaweza kuwa chaguo pekee linalofaa.

Kumbukumbu ya flash ya viwango vingi - MLC NAND (seli ya ngazi nyingi) imeundwa kwa ajili ya msongamano wa juu na maombi ya mzunguko wa polepole.

Tofauti na SLC NAND, seli za MLC NAND za viwango vingi huhifadhi biti mbili au zaidi kwa kila seli ya kumbukumbu. Voltage na sasa hutumiwa kuamua eneo la kila kidogo. Vifaa vya SLC vinahitaji kiwango cha voltage moja tu. Ikiwa sasa imegunduliwa, thamani kidogo ni 1; ikiwa hakuna mkondo unaogunduliwa, biti imeteuliwa kama 0. Kwa kifaa cha MLC, viwango vitatu tofauti vya voltage hutumiwa kuamua maadili ya bits.

Kwa kawaida, MLC NAND hutoa mara mbili ya uwezo wa SLC NAND kwa kila kifaa na pia ni ghali kidogo. Kwa sababu SLC NAND ina kasi mara tatu kuliko MLC NAND na inatoa utendakazi zaidi ya mara 10; lakini kwa programu nyingi, MLC NAND inatoa mchanganyiko sahihi wa bei na utendakazi. Kwa kweli, MLC NAND inawakilisha karibu 80% ya usafirishaji wote wa kumbukumbu ya NAND flash. Na kumbukumbu ya flash ya MLC NAND inatawala chaguo la watumiaji katika darasa la SSD kwa sababu utendaji wao ni bora kuliko anatoa ngumu za sumaku.

Muda wa maisha wa SSD inategemea idadi ya byte ambazo zimeandikwa kwenye kumbukumbu ya NAND flash. Vifaa vingi vinavyotegemea MLC huja na dhamana ya mwaka mmoja hadi mitatu. Hata hivyo, ni muhimu kuelewa hasa jinsi kifaa kitatumika, kwani SSD za MLC zinaweza kudumu chini ikiwa maandishi mengi kwenye diski yanatarajiwa. Kwa upande mwingine, ufumbuzi wa msingi wa SLC utaendelea muda mrefu kuliko miaka mitatu inayotarajiwa, hata chini ya mizunguko kali ya PE.

Historia ya NAND flash

Kumbukumbu ya flash ya NAND ni kiendeshi kisicho na tete cha hali dhabiti ambacho kimeleta mabadiliko makubwa kwenye tasnia ya uhifadhi wa data, ambayo sasa ina umri wa miaka 26. Kumbukumbu ya Flash ilivumbuliwa na Dk. Fujio Masuoka alipokuwa akifanya kazi Toshiba karibu 1980. Kulingana na Toshiba, jina "flash" lilipendekezwa na mwenzake wa Dk. Masuoka, Bw. Sho-ji Ariizumi, kwa sababu mchakato wa kufuta yaliyomo kwenye kumbukumbu ulimkumbusha flash ya kamera.

Toshiba ilifanya biashara ya kumbukumbu ya NAND flash mwaka 1987; mengi yamebadilika tangu wakati huo. Soko la kumbukumbu la NAND flash limekua kwa kasi na mauzo ya mara nane zaidi ya mauzo ya DRAM (Dynamic random access memory). Kumbukumbu ya NAND imekuwa kifaa cha uhifadhi wa hali ya juu na chaguo la watumiaji wengi. Kumbukumbu hiyo hutumiwa leo katika kadi mbalimbali za kumbukumbu na anatoa USB, hifadhi ya wingu hupatikana kati ya watumiaji wengi, katika sekta na biashara, na katika vifaa vya nyumbani. Vifaa vya Apple vya iPhone, iPod na iPad, pamoja na simu na kompyuta za mkononi za Android, pia hutumia sana kumbukumbu ya NAND flash. Tangu wakati huo, uvumbuzi huu umeingia katika enzi mpya ambayo watumiaji wanaweza kupata faili zao kila wakati: video, muziki, vitabu na hati, popote ulipo.

NAND ya ubora wa juu imeratibiwa kusoma habari katika vizuizi vidogo, au kurasa, huku kumbukumbu ya NOR flash inasoma na kuandika data kwa baiti 1 kwa wakati mmoja. NOR kumbukumbu ya flash inapendekezwa kwa vifaa vinavyohifadhi na kuendesha misimbo, kwa kawaida kwa kiasi kidogo.

Kuanzishwa kwa hali dhabiti ya kumbukumbu na vifaa vya kuhifadhi vya NAND pamoja na viendeshi vya kawaida vya sumaku kumezipa makampuni chaguo mpya za kuendesha seva zao na kuhifadhi programu muhimu za biashara. Kwa kuwa kumbukumbu kama hiyo haina sehemu zinazosonga, NAND flash inaweza kuchakata na kuhamisha data kutoka sehemu moja hadi nyingine kwa haraka zaidi kutokana na kasi bora ya kusoma na kuandika. Maombi katika huduma za kifedha, rejareja, na huduma za wavuti za wingu mara nyingi huendesha seva zilizo na kumbukumbu ya NAND flash.

Kumbukumbu ya Flash huhifadhi taarifa katika safu inayojumuisha seli za kumbukumbu na transistors za lango zinazoelea. Katika vifaa vya Safu ya Safu Moja (SLC), kila seli huhifadhi sehemu moja tu ya maelezo. Baadhi ya aina mpya zaidi za kumbukumbu ya mweko, zinazojulikana kama vifaa vya viwango vingi vya seli (MLC), zinaweza kuhifadhi zaidi ya biti moja kwa kila seli kwa kuchagua kati ya viwango vingi vya chaji ya umeme ili kutumika kwenye transistor ya lango linaloelea na seli zake.

Mambo muhimu kuhusu NAND Flash

Maendeleo ya aina za kumbukumbu ya flash ni ya kuvutia. StorageNewsletter.com, chanzo kinachoheshimiwa na imara cha habari za kielektroniki za kila siku kwa tasnia hii, imekuwa ikifuatilia ukuzaji wa kumbukumbu ya NAND flash kwa muda mrefu na ina kumbukumbu nzima ya data juu ya uwepo wa teknolojia hii.

Chips za Flash: Kuongezeka kwa kiasi na bei ya chini ya kumbukumbu ya flash na viendeshi vya hali dhabiti vinahusiana moja kwa moja na mchakato wa utengenezaji wa chips za kumbukumbu za NAND. SanDisk na Toshiba sasa zinatoa laini ya GB 128 ya MLC na chipu yenye seli ya biti 3 kila moja. Miongoni mwa watengenezaji wakuu wa kumbukumbu za flash ulimwenguni ni kampuni kama vile: Intel, Samsung, Seagate, Nvidia, LSI, Micron na Western Digital.

Vifunguo vya Flash (au viendeshi vya flash): Viendeshi vya kwanza vya USB flash vilitengenezwa mwishoni mwa miaka ya 1990 na M-Systems, ambayo baadaye ilinunuliwa na SanDisk. Mnamo 2001, IBM ilianza kutoa toleo la 8 MB la kumbukumbu huko Merika, inayoitwa "kumbukumbu muhimu". Sasa kiasi cha kumbukumbu kama hiyo hufikia GB 128 na bei zimepunguzwa sana.

Kampuni hiyo hiyo ya M-Systems ikawa mtengenezaji wa kwanza wa SSD mnamo 1995. Tangu 1999, SN.com imerekodi aina 590 tofauti zilizozinduliwa na makampuni 97. Kati ya zingine, Mitandao ya BiTMICRO mnamo 1999 ilitoa modeli ya E-Disk SNX35 yenye ukubwa wa inchi 3.5 na uwezo kutoka 128MB hadi 10GB, muda wa kufikia wa 500 ms na kasi ya kusoma na kuandika ya 4MB / s kwa kutumia interface ya SCSI-2. . Mwaka uliofuata, M-Systems ilizalisha 3 GB FFD SCSI, 2.5 inch SSD na kasi ya juu ya kusoma ya 4 MB / s na kasi ya kuandika ya 3 MB / s.

Leo unaweza kupata kumbukumbu ya TB 16 (PCIe SSD kutoka OCZ) yenye kasi ya kusoma ya hadi GB 4/s na kasi ya kuandika ya hadi GB 3.8/s. OCZ pia ilitangaza mwaka wa 2012 muda wa haraka iwezekanavyo wa kuandika na kusoma habari: 0.04 ms kwa kusoma na 0.02 ms kwa shughuli za kuandika.

Mara nyingi tunaweza kujikuta katika hali ambapo data inafutwa au kuharibiwa kutokana na makosa mbalimbali, katika mfumo na makosa ya kibinadamu. Unaweza kujua jinsi ya kurejesha data kutoka kwa kadi ya kumbukumbu.

Vigezo vya kuchagua kifaa kilicho na NAND flash

Kwa hivyo, linapokuja suala la kuchagua kifaa (kwa mfano, SSD) na teknolojia ya NAND flash, unahitaji kuzingatia vigezo kadhaa vya uteuzi:

Hakikisha kuwa kifaa cha SSD, mfumo wa uendeshaji na mfumo wa faili unaunga mkono TRIM, haswa ikiwa kadi hutumia kidhibiti cha gari ngumu, ambacho kinachanganya mchakato wa kukusanya "takataka", data isiyo ya lazima:

- gundua ikiwa OS yako inasaidia kupunguza kutoka kwa chanzo chochote cha habari; - kuna programu zinazokusaidia kuongeza teknolojia ya kupunguza kwa OS yako ikiwa haitumiki. Lakini kwanza, tafuta ikiwa hii itadhuru utendaji wa jumla wa kifaa. SSD yenye kumbukumbu ya NAND ni chaguo bora wakati unahitaji utendaji wa juu, ukosefu wa kelele, upinzani wa mvuto wa nje au matumizi ya chini ya nguvu: - usomaji usio na mfululizo utatoa fursa ya kuongeza utendaji ikilinganishwa na HDD; - kujua juu ya utendaji wa juu unaowezekana wa kifaa ili usizidi mipaka; Kwa utendaji bora wa uendeshaji na uendeshaji wao wa saa-saa, ni bora kuchagua SLC kuliko MLC: - SSD-based SSD ni nzuri kwa kuongeza kasi ya seva, lakini kumbuka kwamba hii pia itahitaji nafasi ya ziada kwa "takataka" na/ au punguza. - Mfumo wa RAID na SSD utatoa utendaji wa juu na utulivu, lakini tumia vidhibiti vya uvamizi vilivyoundwa mahsusi kwa SSD, vinginevyo "takataka" nyingi zitajilimbikiza hata hata mfumo wa trim au mkusanyiko hauwezi kukabiliana. Vifaa vya SSD vilivyo na uvumilivu mkubwa, bila shaka, vitadumu kwa muda mrefu: - Kwa mfano, chagua kifaa cha GB 100 badala ya 128 GB, 200 GB badala ya 256 GB, na kadhalika. Kisha utajua kwa hakika kwamba 28 au 56 na kadhalika gigabytes ya kumbukumbu inawezekana zimehifadhiwa nafasi kwa ajili ya kuhesabu kuvaa na machozi, kupanga upya faili na seli za kumbukumbu zenye kasoro. Kwa matumizi katika tasnia, uzalishaji au ofisi, ni bora kuchagua vifaa vya darasa la biashara, kwa mfano, PCI Express (PCIe) kifaa cha SSD:

Kadi za PCIe zilizo na kidhibiti maalum cha SSD zinaweza kutoa utendaji wa juu sana wa I/O na ustahimilivu mzuri.

Mnamo 1989, kumbukumbu ya Nand Flash ilitangazwa; maendeleo haya yaliwasilishwa na Toshiba katika Mkutano wa Kimataifa wa Mizunguko ya Jimbo-Mango. Kabla ya hili, kulikuwa na maendeleo ya kumbukumbu ya NOR tu, hasara kuu ambazo zilikuwa: kasi ya uendeshaji na eneo kubwa la chip. Tofauti kuu kati ya NAND Flash na Wala Flash ni vipengele vya kuhutubia; wakati NOR Flash inaweza kushughulikia kisanduku kiholela, NAND Flash hutumia anwani za ukurasa (kawaida ukubwa wa ukurasa 528, 2112, 4224, 4304, 4320, 8576 baiti).

Leo kuna vifaa vingi vinavyotumia chips za NAND Flash, ikiwa ni pamoja na vyombo vya habari mbalimbali vya kuhifadhi, kama vile anatoa za SSD, USB Flash, kadi mbalimbali za Flash (MMC, RS-MMC, MMCmicro, SD, miniSD, MicroSD, SDHC, CF, xD , SmartMedia, Fimbo ya Kumbukumbu, n.k.)

Kimsingi, uhifadhi wa media kwenye NAND Flash ni kidhibiti kidogo kinachohakikisha kufanya kazi na chip za kumbukumbu, na pia kufanya kazi na vifaa anuwai kwa kutumia kiolesura kilichobainishwa na viwango. Katika vifaa vingi, hii inaonekana kama bodi ndogo ambayo chips moja au zaidi za NAND Flash kwenye TSOP-48, muundo mfupi wa TSOP-48 au TLGA-52 na kidhibiti kidogo ziko. Vifaa vidogo kawaida hutengenezwa kwa namna ya chip moja ambamo chipu ya Nand Flash na kidhibiti kidogo huunganishwa.

Hasara kuu za kumbukumbu ya NAND Flash ni kasi yake ya juu isiyotosha na sio idadi kubwa sana ya mizunguko ya uandishi ambayo chip inaweza kuhimili. Ili kukwepa matatizo haya, watengenezaji wa vidhibiti hutumia baadhi ya mbinu, kama vile kupanga kuandika kwa NAND Flash katika nyuzi kadhaa ili kuongeza utendakazi na kupanga benki za kimantiki zilizogawanywa katika vizuizi vikubwa na kupanga mfumo changamano wa kutafsiri.

Ili kuhakikisha kuvaa sare ya NAND Flash, karibu watawala wote hupanga mgawanyiko wa nafasi ya anwani katika mabenki ya mantiki, ambayo kwa upande wake yanagawanywa katika vitalu (vinajumuisha kurasa kadhaa za kumbukumbu), kwa kawaida katika vitalu 256-2048. Kidhibiti kinafuatilia idadi ya rekodi katika kila kizuizi. Ili data ya mtumiaji kuhamishwa kwa uhuru ndani ya benki, kuna nambari ya kuzuia mantiki kwa kusudi hili, i.e. kwa mazoezi, tunaposoma chip kwenye dampo, tunaona picha ambayo data ya mtumiaji katika mfumo wa vizuizi vikubwa (16kb - 4mb) imechanganywa kwa fujo. Utaratibu wa kufanya kazi na data ya mtumiaji unaonyeshwa kwa mtafsiri kwa namna ya meza ambayo inaonyesha utaratibu wa kujenga vitalu ili kupata nafasi ya mantiki iliyoagizwa.

Ili kuongeza shughuli za kusoma/kuandika, watengenezaji wa vidhibiti hutekeleza kazi za kusawazisha data, yaani, mlinganisho wa moja kwa moja na safu ya 0 ya kiwango cha RAID (mstari), utekelezaji changamano zaidi kidogo. Kwa mazoezi, hii inaonekana ama kwa njia ya usawazishaji wa ndani ya block (interleaving), katika vizuizi vidogo (kawaida kutoka 1 byte hadi 16Kb), na vile vile usawazishaji wa ulinganifu (mstari) kati ya benki halisi za chipu ya NAND Flash na kati ya chips kadhaa. .

Inafaa kuelewa kuwa kwa kanuni hii ya uendeshaji, mtafsiri wa gari ni meza inayobadilika kila wakati, na karibu kila kuandika kwa NAND Flash. Kulingana na kanuni ya kufanya kazi na NAND Flash - kusoma kizuizi kwenye buffer, kufanya mabadiliko na kuandika kizuizi mahali, ni dhahiri kwamba hatari zaidi kwa data ni shughuli za kuandika zisizo kamili; kwa mfano, wakati mtafsiri aliyerekebishwa anarekodiwa. Kama matokeo ya utunzaji wa upele wa anatoa: kuondolewa kwa ghafla kwao kutoka kwa kiunganishi cha USB au kutoka kwa kiunganishi cha msomaji wa kadi wakati wa kurekodi, kuna hatari ya uharibifu wa data ya huduma, haswa meza ya kutafsiri.

Ikiwa data ya huduma imeharibiwa, gari haiwezi kufanya kazi au, wakati mwingine, hufanya kazi vibaya. Kurejesha data kwa kutumia programu kwa kawaida haiwezekani kwa sababu nyingi. Suluhisho mojawapo ni kuuza chips za NAND Flash na kisha kuzisoma kwenye msomaji husika (programu). Kwa kuzingatia kwamba mtafsiri wa asili hayupo au ameharibika, kazi inasalia kuchanganua dampo lililotolewa kutoka kwa chipu ya NAND Flash. Watu wengi labda wamegundua saizi inayoonekana kuwa ya kushangaza ya kurasa za kumbukumbu katika NAND Flash. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba kila ukurasa, pamoja na data ya mtumiaji, ina data ya huduma, kwa kawaida iliyotolewa katika fomu 512/16; 2048/64; 4096/128; 4096/208 (pia kuna chaguzi ngumu zaidi za kupanga data/huduma). Data ya huduma ina vialamisho mbalimbali (alama, nambari za bloku katika benki ya kimantiki; alama ya mzunguko wa kuzuia; ECC; n.k.) Kurejesha data ya mtumiaji kunatokana na kuondoa ulinganifu wa data ndani ya vizuizi, kati ya benki na kati ya chip za kumbukumbu ili kupata vizuizi thabiti. Ikiwa ni lazima, mzunguko wa intra-block, renumberings, nk huondolewa. Kazi inayofuata ni kuikusanya block kwa block. Ili kutekeleza, ni muhimu kuelewa kwa uwazi idadi ya benki za mantiki, idadi ya vitalu katika kila benki ya mantiki, idadi ya vitalu vilivyotumika katika kila benki (sio zote hutumiwa), eneo la alama katika huduma. data, na algorithm ya nambari. Na kisha tu kukusanya vizuizi kwenye faili ya picha ya mwisho ambayo itawezekana kusoma data ya mtumiaji. Wakati wa mchakato wa kukusanya, mitego inangojea kwa njia ya vizuizi kadhaa vya mgombea kwa nafasi moja kwenye faili ya picha ya mwisho. Baada ya kutatua matatizo haya mbalimbali, tunapata faili ya picha na maelezo ya mtumiaji.

Katika hali ambapo data haina jukumu lolote, lakini kuna tamaa ya kurejesha utendaji wa gari yenyewe, chaguo bora zaidi cha kurekebisha matatizo na data ya huduma ni kufanya utaratibu wa kupangilia kwa kutumia matumizi ya wamiliki kutoka kwenye tovuti ya mtengenezaji wa gari. Huduma nyingi huandika upya taarifa zote za huduma, kuunda kitafsiri safi, na kutekeleza utaratibu wa uumbizaji ili kuunda mfumo mpya wa faili. Ikiwa mtengenezaji hakujisumbua kuchapisha matumizi ya Urejeshaji, basi suluhisho ni kutafuta huduma za kupangilia anatoa za NAND Flash "kwa kidhibiti"; jambo pekee ambalo litaonekana kuwa gumu kwa mtumiaji ni wingi wa watengenezaji wa vidhibiti na ugumu wa kutambua mwisho.

Pavel Yancharsky

Utoaji upya wa nyenzo unaruhusiwa tu na kiungo kinachotumika kwa makala asili.