Основы флэш-памяти

Флэш-память типа Boot Block служит для хранения обновляемых программ и данных в самых разных системах, включая сотовые телефоны, модемы, BIOS, системы управления автомобильными двигателями и многое другое. Используя флэш-память вместо EEPROM для хранения параметрических данных, разработчики добиваются снижения стоимости и повышения надежности своих систем.

Например, в разработках сотовых телефонов параметрические блоки флэш-памяти используются для хранения телефонных номеров, учета времени использования и идентификатора пользователя (SIM-карта). Производители автомобилей используют параметрические блоки флэш-памяти в системах управления двигателями для хранения кодов ошибок и параметров оптимальных режимов работы. В каждом из подобных примеров изготовители экономят как на ненужной микросхеме EEPROM, так и на расходах, связанных с необходимостью содержания складского запаса «прошитых» разными программами EEPROM, используя флэш-память Boot Block Flash Memory не только для хранения прикладных программ, но и параметров. Загрузка кода в чистую память может производиться в составе готовой системы на финальной стадии изготовления изделия. Кроме того, за счет снижения числа комплектующих и внешних контактов достигается более высокая надежность автомобильных систем в целом. И, наконец, повышается объем хранимых параметров и частота их изменения.

В настоящей статье обсуждается структура связных списков для хранения параметров в блочной флэш-памяти с применением схемы, эмулирующей перезапись байтов. Обзор основ флэш-памяти приводится для пояснения того, как используется флэш-память в системе, и описывает ограничения на реализацию схемы программирования. Основное внимание уделено передовой, в настоящий момент, технологии — SmartVoltage.

Основы технологии

Флэш-технология позволяет оснастить системную память уникальными свойствами. Подобно ОЗУ, флэш-память модифицируется электрически внутрисистемно, но подобно ПЗУ, флэш энергонезависима и хранит данные даже после отключения питания. Однако, в отличие от ОЗУ, флэш нельзя переписывать побайтно. Флэш-память читается и записывается байт за байтом и предъявляет новое требование: ее нужно стереть перед тем, как записывать новые данные.

Операции над флэш-памятью
Операция	Минимальный сегмент	Типичное время	Максимальное время
Чтение	Byte	60 нс	60 нс
Запись	Byte	9 мкс	не более 100 мкс
Стирание	8KB-Block	0.6 с	4.3 с
Примечание:	по спецификации на ИС SmartVoltage 4Мbit Boot Block в 8-bit режиме при VCC=5.0V и VPP=5.0V

Запись (программирование) флэш-памяти — это процесс замены «1» на «0». Стирание — это процесс замены «0» на «1», где флэш стирается блок за блоком. Блоки — это области с фиксированными адресами, как показано на карте 4Мbit Boot Block микросхемы.

Карта памяти Boot Block
3FFFFH 3E000H	16KByte BOOT BLOCK
3DFFFH 3D000H	8KByte PARAMETER BLOCK
3CFFFH 3C000H	8KByte PARAMETER BLOCK
3BFFFH 30000H	96KByte PARAMETER BLOCK
2FFFFH 20000H	128KByte MAIN BLOCK
1FFFFH 10000H	128KByte MAIN BLOCK
0FFFFH 00000H	128KByte MAIN BLOCK

Когда блок стирается, стираются параллельно все ячейки внутри блока, независимо от других блоков этого прибора флэш-памяти.

Микросхемы Flash Memory Boot Block должны выдерживать не менее 100 тысяч циклов стирания при напряжении питания V_CC=5V. Цикл считается законченным, если 8КВ одного из параметрических блоков успешно запрограммировано и после этого стерто. Этот параметр очень важный, так как от него зависит то, какой объем данных можно хранить и как часто их можно обновлять.

Поскольку флэш-память не допускает перезаписи отдельной ячейки без предварительного стирания всего блока памяти, то применяются программные методы эмуляции перезаписи байта с использованием двух 8КВ параметрических блоков, показанных на примере карты памяти.

Функционирование в системе

Кроме хранения параметрических данных, блочную флэш-память часто используют под хранение сменного кода программ. Часто в системах в заблокированном Boot-блоке хранится ядро кода, необходимого для инициализации системы и загрузки подпрограммы восстановления, на случай разрушения программы. В «бутовом» блоке обычно хранится также программа для программирования и стирания флэш-памяти. Так, флэш-память не допускает одновременное чтение ячейки с одним адресом и запись в ячейку с другим адресом в пределах одной микросхемы. Это означает, что любой код программы записи во флэш должен перегружаться в ОЗУ.

Воспользовавшись двумя параметрическими блоками флэш-памяти и программными методами, можно сохранять данные побайтно, а операцию стирания выполнять как фоновую задачу. Тем самым добиваются эмуляции перезаписи содержимого на байтной основе — схема программирования для эмуляции побайтной замены.

Структура параметрических данных

Структура данных в форме связных списков обеспечивает организацию данных, очень удобную для флэш-памяти. Например, предположим, что нужно сохранить 3 параметра, которые будут изменяться при условии, что каждый параметр хранится в виде записи. Каждая запись состоит из двух полей: Parameter_Value и Next_Record. В первом поле хранится значение параметра. Второе поле — это указатель, содержащий адрес следующей записи для этого параметра. ParameterX — это переменный указатель, содержащий адрес первой записи для этого параметра, поэтому Parameter1 представляет адрес. В ячейке с этим адресом хранится адрес первой записи параметра Parameter1, которая содержит первое значение Parameter1 и адрес второй записи Parameter1. Вторая запись содержит последнее значение этого параметра и адрес третьей записи, и т.д.. В последней записи в поле Next_Record содержится код FFh, указание на то, что записей больше нет. Код FFh выбран для указания, что записей больше нет, из-за того, что именно этот код представляет собой значение стертого байта флэш-памяти по умолчанию. При каждом изменении параметров программа ищет первую доступную ячейку в параметрическом блоке, записывает новое значение в поле значения новой записи, а потом обновляет поле Next_Record в предыдущей записи. Итак, каждая запись содержит значение и указатель, или связь со следующей записью. Такие структуры данных хорошо известны программистам, и называются связными списками, пользуясь которыми система может быстро найти последнее значение данного параметра.

Пример структуры связного списка
Адрес	Значение	Параметр
Parameter1	01H	Parameter 1 Pointer Variable
Parameter2	03H	Parameter 2 Pointer Variable
Parameter3	05H	Parameter 3 Pointer Variable
01H	F8H	Parameter 1 Value = F8H
02H	07H	Parameter 1 Next_Record = 07H
03H	22H	Parameter 2 Value = 22H
04H	09H	Parameter 2 Next_Record = 09H
05H	44H	Parameter 3 Value = 44H
06H	FFH	Parameter 3 Next_Record = FFH = latest
07H	55H	Parameter 1 Value = 55H
08H	0BH	Parameter 1 Next_Record = 0BH
09H	F2H	Parameter 2 Value = F2H
0AH	FFH	Parameter 2 Next_Record = FFH = latest
0BH	F4H	Parameter 1 Value = F4H
0CH	FFH	Parameter 1 Next_Record = FFH = latest

Для простоты в примере использовано однобайтное поле для Parameter_Value и Next_Record. В действительности, для кодирования поля Next_Record потребуется как минимум два байта указателя на другую ячейку параметрического блока. Количество байтов, необходимых для кодирования поля Parameter_Value, зависит от специфики информации, хранимой в этом параметре.

Альтернативный подход к использованию связного списка состоит в применении поля parameter ID и поля статуса параметра, которое указывает, является ли текущая запись параметра самой поздней. В альтернативной схеме для того, чтобы получить последнее значение параметра, система считывает каждый параметр до тех пор, пока не найдет последнее значение данного параметра.

Запоминание параметров продолжается до тех пор, пока параметрический блок не заполнится или пока в параметрическом блоке хватает места для целой следующей записи. По достижении этой точки последние значения каждого параметра передаются во второй параметрический блок, а связный список продолжает формироваться во втором блоке параметров. Запись заголовка (Block_Header) в начале каждого параметрического блока показывает состояние блока. Состояние — это информация, например, о том, что параметрический блок активен, т.е. либо передает данные, либо стирается. Таким образом и осуществляются блочные передачи.

Стирание параметрического блока

После передачи действительных значений параметров из первого блока во второй, первый блок стирается. Вспомним, что стирание флэш-памяти занимает примерно 0,5s на каждый параметрический блок. Поскольку так много времени во время работы системы может не оказаться, во флэш-памяти используется команда приостановки стирания (Erase Suspend). По этой команде операцию стирания можно приостановить, чтобы система смогла считать данные из другого блока данного прибора памяти. Когда команда Erase Suspend поступает в микросхему, операция стирания останавливается, а память входит в «подвешенное» состояние, и тогда можно прочесть данные из другого блока. Когда снова будет можно стирать, команда Erase Resume прикажет прибору продолжить стирание с того места, где оно было прервано, что позволяет реализовать операцию стирания в пределах конечного программного цикла, используя несколько вызовов (Call). После полного стирания первого блока он снова готов к записи параметров, когда заполнится второй блок. Важно то, что никакие новые параметры нельзя записать, пока не закончится операция стирания блока. Текущие версии флэш-памяти Boot Block не допускают запись в моменты, когда стирание приостановлено.

Эмуляция побайтного обновления
Ступень 1. Резервирование параметрических записей в параметрическом блоке 1 (Parameter Block 1)
PARAMETER BLOCK 1 block_status record parameter records		PARAMETER BLOCK 2 block_status record erased
Ступень 2. Когда Parameter Block 1 заполнен, осуществляется передача последнего параметра записи в Parameter Block 2 и изменение block_status record.
PARAMETER BLOCK 1 block_status record parameter records		PARAMETER BLOCK 2 block_status record
Ступень 3. Резервирование параметра записи в Parameter Block 2. Стирание Parameter Block 1, используя команду приостановки стирания (Erase Suspend) для возврата в фазу чтения флэша, когда это необходимо.
PARAMETER BLOCK 1 block_status record erased		PARAMETER BLOCK 2 block_status record parameter records

Требования к системе

Как отмечено выше, для исполнения программы в моменты программирования и стирания флэш-памяти требуется ОЗУ. Необходимый объем ОЗУ зависит от сложности базы данных параметров. Программа, которая должна быть загружена в ОЗУ, включает подпрограммы чтения, записи и стирания флэш-памяти. Размер ее кода лежит в диапазоне от 512 байт до одного килобайта. Кроме того, для хранения этой программы потребуется место внутри самой флэш-памяти. Образец программы занимает около 15KB, но только небольшая ее часть (около 1KB) выгружается в ОЗУ.

Другое системное требование — адекватное напряжение программирования (V_PP) для записи и стирания. Большинство современных микросхем флэш-памяти требует подачи 12V для внутрисистемной записи и стирания. Например, микросхемы семейства SmartVoltage позволяют использовать напряжение 5 В для операций записи и стирания, если источник 12 В в системе отсутствует.

Кроме 12V и 5V SmartVoltage стандартов существует технология 3.3 В SmartVoltage — микросхемы Flash-памяти емкостью 4 Mбит, имеющие архитектуру Boot Block. Эти микросхемы дополняют существующий ряд и позволяют разработчикам оптимизировать производительность и энергопотребление запоминающих устройств, пользуясь только одним типом памяти. SmartVoltage — технология, соединяющая в себе свойства низкой потребляемой мощности, самого быстрого программирования и единственного напряжения питания в одном приборе. Архитектура Boot Block позволяет совместить функции ROM, Flash или EPROM и EEPROM памяти в одной микросхеме.

Данная память позволяет эффективно удовлетворить противоречивые требования к разработке изделия, используя напряжения программирования V_PP уровней 5 В или 12 В, и V_CC со значениями 3. 3 В или 5 В в любой комбинации. Это позволяет оптимизировать время записи, выбирая напряжение V_PP=l2 В, или цену устройства, выбрав единственное напряжение питания V_СС=V_PP=5 В. Данное семейство имеет самое низкое потребление энергии без потерь производительности. При потреблении 150 мВт на 6 Mгц, 3V-read режим на 40% более эффективен, чем 5V-only. Дополнительно, SmartVoltage Flash в 3V-read режиме обеспечивает доступ за 110 нс, что вдвое быстрее, чем лучшие 3V-EEPROM. Теперь же еще микросхемы имеют реконфигурируемую шину данных, поэтому их можно применять как с 16bit, так и с 8bit микропроцессорами.

Так, если соединить выводы V_PP и V_CC, то память предлагает самую высокую производительность при единственном напряжении питания. При питании от 5 В SmartVortage обеспечивает чтение данных за 60 нс, и запись за 13 мкс, что превосходит те же параметры у сопоставимых 5V-only изделий другой технологии. Кроме этого, 3.3 В SmartVoltage позволяет переходить от режима с единственным напряжением питания к более гибкому режиму 3V-read/5V-write в портативной аппаратуре без дополнительных затрат на сертификацию Flash-микросхем. Для максимальной скорости программирования в процессе производства, приборы SmartVoltage могу быть запрограммированы при V_PP=12 В, что вдвое сокращает время записи и снижает затраты при изготовлении больших партий аппаратуры.

Так, «новые» микросхемы выпускаются в 44-выводных пластиковых корпусах (PSOP — Plastic Small Outline Package) и 48-выводных корпусах с уменьшенной толщиной (TSOP — Thin Small Outline Package), и имеют разводку выводов в соответствии со стандартом JEDEC, что позволяет разрабатывать платы, на которые можно установить микросхемы 2-8 Mбит. В настоящее время доступны микросхемы с типами упаковки, начиная «обычным» пластиковым вариантом двухстороннего расположения выводов (PDIP — Plastic Dual In-line Package) и заканчивая современным «масштабируемым» вариантом (SCP — Chip Scale Package), комбинируя для разных ситуаций степень упаковки, расстояние между выводами, габаритные размеры и, наконец, условия эксплуатации. Эти микросхемы имеют ту же проверенную длительной эксплуатацией технологию запоминающих матриц на транзисторах с плавающим затвором (технология ЕТОХ IV — EPROM Tunnel OXide), и поэтому имеют те же характеристики надежности и времени жизни, как и другие микросхемы Flash-памяти. Они предназначены для широкого круга применений, включая BIOS, сотовые телефоны, приводы жестких дисков, point-of-sale терминалы, а также блоки управления двигателем и другими автомобильными системами.

Интересным моментом является вопрос пропадания питания во время стирания или в процессе обновления значений параметров. С ситуацией исчезновения питания можно надежно справиться, добавив дополнительные поля как к параметрическим, так и к блочным записям. Например, в дополнение к полям Parameter_Value и Next_Record, которые ввели для параметрической записи, можно установить поле статуса (Parameter_Status). Один бит поля состояния указывает, что обновление параметра началось, а другой бит — что обновление параметра завершилось. Таким образом, если питание исчезнет в процессе модификации параметра, то когда питание восстановится, можно узнать состояние каждого параметра. К примеру, если питание появилось, и видно по битам состояния, что обновление параметра начато, но не закончено, то отсюда следует, что запись испорчена и должна быть исправлена. Эту же концепцию можно применить в отношении записи Block_Status, чтобы обрабатывать ошибки при стирании, вследствие прерывания процесса стирания из-за отказа питания, либо из-за пересылки параметров между блоками.

В процессе инициализации определяется состояние параметрических блоков. Считав запись Block_Status, можно установить, какой блок активен и нужно ли стирать какой-нибудь другой блок. В момент первой инициализации параметрические блоки можно стереть и сформировать для них записи Block_Status.

Ранее обсуждалось, как читать и программировать флэш-память на побайтной основе. Флэш-память, в действительности, допускает программирование на уровне битов (или группы битов) за один раз. Надо помнить, что программирование флэш-памяти — это процесс замены логических «1» на «0». Одиночные биты можно запрограммировать путем маскирования остальных битов в байте или слове «единицами». Пользуясь такой удобной особенностью, можно минимизировать затраты памяти, отводимой под разные поля состояния.

Пример 1	1111 1111 0111 1111 0111 1111	Содержание памяти Программируемые данные Результирующее состояние памяти
Пример 2	0111 1111 1011 1111 0011 1111	Содержание памяти Программируемые данные Результирующее состояние памяти
Пример 3	0011 1111 0001 1111 0001 1111	Содержание памяти Программируемые данные Результирующее состояние памяти

Временная диаграмма работы

Динамический анализ работы системы необходим, чтобы определить длительность времени, необходимого для чтения параметров, выгрузки кода программы Write/Erase в ОЗУ, записи параметров, передачи параметров в новый блок и стирания параметрического блока.

Точные значения временных параметров зависят от особенностей реализации системы. Кроме задержек самого прибора, нужно также учитывать программные задержки.

Время, необходимое для чтения параметров, зависит от длины записи каждого параметра и количества параметров, которые придется считать, прежде чем будет найдена действительная запись этого параметра. Умножив число байтов или слов на длительность цикла чтения системы, можно рассчитать общее время чтения действительного параметра.

При выполнении каждой операции записи или стирания (Write/Erase) флэш-памяти, нужно перегрузить из нее в ОЗУ код программы, содержащий драйверы программирования и стирания. Время, необходимое для этой перегрузки кода в ОЗУ, зависит от объема кода (обычно 1 Kбайт или меньше). Умножив размер кода на длительность цикла записи, определим длительность загрузки кода в ОЗУ.

Для определения максимального времени, требующегося для записи параметра, необходимо воспользоваться временем записи слова или байта для наихудшего случая, приведенным в спецификации на ИС флэш-памяти. Умножив максимальное время записи слова на количество слов в записи параметра, можно узнать наихудшее время записи параметра.

Понятно, что время передачи действительных параметров из одного блока (параметрического) в другой зависит от количества хранимых параметров. Если эта операция выполняется как задача переднего плана, то на нее потребуется блок времени, состоящий из времени чтения действительных параметров и времени записи этих параметров в новый блок. Эту операцию можно также рассматривать как часто выполняемую фоновую задачу. Для тех применений, где известна длительность выполнения основного программного цикла, операция передачи может выполняться исходя из наличного времени в пределах программного цикла, когда передача параметров начинается, а затем приостанавливается в моменты, когда время основного цикла подходит к концу. Может потребоваться несколько основных циклов для полной передачи всех параметров в новый блок флэш-памяти. Общее время выполнения задачи будет зависеть от ресурса времени, доступного в каждом цикле и от количества вызовов цикла, необходимого для завершения операции.

Как и в случае передачи параметров, стирание блока можно рассматривать как задачу переднего плана или как фоновую. В случае фоновой задачи, общее время стирания зависит от величины временного «окна» в рамках программного цикла. Число необходимых вызовов определяется путем деления общего времени стирания на длительность времени, доступного в пределах каждого цикла. Умножив число вызовов цикла на длительность цикла, получим полное время стирания параметрического блока.

Так, для микросхем флэш-памяти типа Boot Block в спецификации гарантируется не менее 100 тысяч циклов стирания. Как это влияет на хранение параметров (цикличность), легко рассчитать, воспользовавшись выражением:
100000 Cycles=[8KB-(Block_Record size)/Parameter_Record size]*number of Parameter_Record

Это уравнение можно решить как для искомого числа записей параметров, так и для длины поля Parameter_Record, в зависимости от того, что известно. По сравнению с EEPROM устойчивость флэш-памяти к ре-программированию значительно выше.

Заключение

В настоящей статье были описаны основные моменты программных методов эмуляции побайтовой работы с использованием двух параметрических блоков флэш-памяти. Разработчики систем, используя для хранения параметров вместо EEPROM параметрические блоки микросхем Boot Block, могут снизить стоимость и повысить надежность своих систем. Так, уже давно осознали преимущества перехода от микросхем, стираемых целиком, к приборам, основанным на блочной архитектуре. Флэш-память типа Bulk Erase, изготавливаемая по устаревшей технологии, перестала модернизироваться и уже давно вытеснена более современными семействами.

Микросхемы FLASH-памяти фирмы SAMSUNG

Микросхемы FLASH-памяти фирмы SAMSUNG

   В статье описаны микросхемы флэш-памяти объемом 4 Гбита K9K4G08Q0M-YCB0/YIB0, K9K4G16Q0M- YCBO/YIBO, K9K4G08U0M- YCBO/YIBO, K9K4G16U0M-YCB0/YIB0. Эти микросхемы используются в качестве энергонезависимой памяти в бытовых, промышленных и компьютерных устройствах. В цифровых видео- и фотокамерах, диктофонах и автоответчиках эти микросхемы используются в качестве памяти для изображения и звука в составе твердотельных флэш-дисков.

   Микросхемы флэш-памяти разделяются на группы по напряжению питания и архитектуре (табл. 1). В табл. 2 представлено назначение выводов микросхем флэш-памяти.

Таблица 1

Обозначение прибора	Напряжение питания (номинальное значение)	Архитектура	Тип корпуса
K9K4G08Q0M-Y	1,70…1,95В(1,8 В)	512 Мбит х 8	TS0P1
K9K4G16Q0M-Y	1,70…1,95 В (1,8 В)	256 Мбит х 16	TS0P1
K9K4G08U0M-Y	2,7…3,6 В (3,3 В)	512 Мбит х 8	TS0P1
K9K4G16U0M-Y	2,7…3,6 В (3,3 В)	256 Мбит х 16	TS0P1

Таблица 2

№ выводов	Обозначение вывода (тип микросхемы)	Назначение выводов
29-32; 41-44	I/O(0-7) (K9K4G08X0M-Y)	Ввод/вывод данных. Выводы используются для ввода/вывода адресов ячеек, данных или команд в течение циклов считывания/записи. Когда микросхема не выбрана, или обращение к выводам запрещено, они переводятся в состояние высокого импеданса
26, 28, 30, 32, 40, 42, 44, 46, 27, 29, 31, 33, 41, 43, 45, 47	I/0(0-15) (K9K4G16X0M-Y)
16	CLE	Разрешение фиксации команды. Высокий уровень сигнала на этом выводе переключает мультиплексоры на входах I/O по направлению регистра команд. Запись команды в регистр производится по фронту сигнала WE
17	ALE	Разрешение фиксации адреса. Высокий уровень сигнала на этом входе переключает мультиплексоры на входах I/O по направлению адресного регистра. Загнись команды в регистр производится по фронту сигнала WE
9	СЕ	Выбор микросхемы. Низкий уровень на входе разрешает операцию чтения данных, а высокий, при отсутствии каких-либо операций, переводит микросхему в дежурный режим. Во время операций записи/стирания, высокий уровень на этом входе игнорируется
8	RE	Разрешение чтения. Вход управляет последовательным выводом данных, когда активна передача данных на шину ввода/вывода. Данные действительны после спада сигнала RE и некоторого нормированного времени выборки. Сигнал RE также увеличивает внутренний счетчик адреса столбца на единицу
18	WE	Разрешение записи. Вход управляет записью в порт ввода/вывода. Команды, адрес и данные фиксируются по фронту импульса WE
19	WP	Блокировка записи. Выход обеспечивает защиту от случайной записи/стирания во время включения питания. Внутренний генератор программирующего напряжения блокирован, когда на выводе WP активный низкий уровень
7	R/B	Свободно/занято. Выход R/B указывает состояние микросхемы. Низкий уровень указывает, что выполняется операция записи, стирания или чтения с произвольной выборкой, высокий уровень устанавливается после завершения этих операций. Этот выход с открытым стоком не переходит к состоянию высокого импеданса, когда микросхема не выбрана, или когда выходы заблокированы
38	PRE	Разрешение чтения при включении питания. Выход PRE управляет операцией авточтения, выполняемой при включении питания. Авточтение при включении питания разрешено, если вывод PRE подключен к выводу VCC
12	VCC	Напряжение питания
13	VSS	Общий

   Микросхемы K9K4GXXX0M имеют емкость 4 Гбита с резервом 128 Мбит (фактическая емкость составляет 4 429 185 024 бита) и архитектуру 512 Мбит х 8 или 256 Мбит х 16 с надежностью до 1 млн. циклов записи/стирания. 8-разрядные микросхемы организованы в 2112 х 8 страниц, а 16-разрядные — в 1056 х 16 столбцов. Во всех микросхемах есть резервные биты, располагающиеся в 128 строках с адресами 2048-2111 у 8-разрядных микросхем, или в 64 столбцах с адресами 1024-1055 — у 16-разрядных.

Для организации передачи данных в течение операции чтения/записи страницы между ячейками памяти и портами ввода-вывода у этих микросхем имеются последовательно связанные друг с другом регистры данных размером 2112 байт для 8-разрядной, или 1056-словный для — 16-разрядной микросхемы и регистры кэша соответствующего объема. Массив памяти строится из 32 связанных ячеек, находящихся на разных страницах и объединенных структурой И-НЕ. 32 ячейки, объединяющие 135168 структур 2И-НЕ и расположенные на 64 страницах, составляют блок. Совокупность 8- или 16-разрядных блоков составляет массив памяти.

   Операция чтения выполняется постранично, в то время как операция стирания — только поблочно: 2048 отдельно стираемых блоков пс 128 Кбайт (для 8-разрядных микросхем), или блоков по 64 Кслов (для 16-разрядных микросхем). Стирание отдельных битов невозможно.

   Запись страницы в микросхемы выполняется за 300 мкс, стирание — за 2 мс на блок (128 Кбайт — для 8-разрядных, или на 64 Кслов — для 16-разрядных микросхем). Байт данных считывается со страницы за 50 нc.

   Для записи и контроля данных в микросхемах имеется встроенный контроллер, обеспечивающий весь процесс, включая, если требуется, повторение операций внутренней проверки и разметки данных. У микросхем K9K4GXXX0M реализована система обеспечения проверки информации с исправлением ошибок и выбраковкой ошибочных данных е реальном времени.

   Микросхемы имеют 8 или 16 мультиплексных адресов ввода/вывода. Такое решение резко уменьшает число задействованных выводов, и позволяет проводить последующие модернизации устройств, не увеличивая их размеров. Ввод команд, адреса и данных производится при низком уровне на выводе СЕ по спаду сигнала WE через одни и те же ножки ввода/вывода. Вводимая информация записывается в буферные регистры по фронту сигнала WE. Сигналы разрешения записи команды (CLE) и разрешения записи адреса (ALE) используются, чтобы мультиплексировать команду и адрес соответственно через одни и те же ножки ввода/вывода.

Таблица 3

Операция	НЕХ-код 1-го цикла	НЕХ-код 2-го цикла
Чтение	00	30
Чтение для перезаписи	00	35
Чтение сигнатуры	90	—
Сброс	FF	—
Запись на страницу	80	10
Запись в кэш	80	15
Перезапись	85	10
Стирание блока	60	DO
Произвольный ввод данных*	85	—
Произвольный вывод данных*	05	Е0
Чтение статуса	70	—

   * Произвольный ввод/вывод данных возможен в пределах одной страницы

   В табл. 3 показаны команды управления микросхем. Подача на входы других, не перечисленных в таблице, шестнадцатеричных (HEX) кодов команд, ведет к непредсказуемым последствиям, и поэтому запрещена.

   Чтобы повысить скорость записи во время приема больших объемов данных, у встроенного контроллера предусмотрена возможность записи данных в регистры кэш-памяти. При включении питания встроенный контроллер автоматически обеспечивает доступ к массиву памяти, начиная с первой страницы без ввода команды и адреса. В дополнение к усовершенствованной архитектуре и интерфейсу, контроллер обладает возможностью копирования (перезаписи)содер жимого одной страницы памяти на другую без обращения к внешней буферной памяти. В этом случае обеспе чивается более высокая скорость переноса данных, чем при обычной работе, так как отнимающий много времени последовательный доступ и циклы ввода данных отсутствуют.

Выбраковка блоков

   Блоки памяти в микросхемах K9K4GXXX0M определяются как недопустимые, если содержат один иль более недопустимых битов, однозначность чтения которых не гарантируется. Информация из недопустимых блоков трактуется как «недопустимая информация блока». Микросхемы с недопустимыми блоками не отличаются по статическим и динамическим характеристикам и имеют тот же самый качественный уровень, как и микросхемы со всеми правильными блоками. Недопустимые блоки не влияют на работу нормальных блоков, потому что они изолировань от разрядной и общей шины питания транзистором выбора. Система спроектирована таким образом, что у недопустимых блоков блокируются адреса. Соответственно, к некорректным битам попросту нет доступа.

Идентификация недопустимого блока

   Содержимое всех ячеек микросхемы (кроме тех, где хранится информация о недопустимых блоках) с адресами FFh для 8-разрядных и FFFFh для 16-разрядных, может быть стерта. Адреса недопустимых блоков, находящихся в резервной области массива памяти, определяет первый байт для 8-разрядных микросхем или первое слово — для 16-разрядных. Производитель гарантирует, что или 1-я или 2-я страница каждого блока с адресами недопустимых ячеек имеют в столбцах с адресами 2048 (для 8-разрядных) или 1024 (для 16-разрядных) данные, отличные, соответственно, от FFh или FFFFh. Так как информация о недопустимых блоках также является стираемой, то в большинстве случаев стирания адресов бракованных блоков их восстановить невозможно. Поэтому в системе должен быть заложен алгоритм, способный создать таблицу недопустимых блоков, защищенную от стирания и основанную на первоначальной информации о бракованных блоках.

   После очистки массива-памяти адреса этих блоков снова загружаются из этой таблицы. Любое намеренное стирание первоначальной информации о недопустимых блоках запрещено, так как ведет к некорректной работе системы в целом.

   Со временем число недопустимых блоков может возрасти, поэтому необходимо периодически проверять фактическую емкость памяти, сверяя адреса забракованных блоков с данными из резервной таблицы недопустимых блоков. Для систем, где необходима высокая отказоустойчивость, лучше всего предусмотреть возможность поблочного переписывания массива памяти со сравнением результатов с фактическими данными, оперативно выявляя и заменяя блоки некорректной информации. Данные из выявленного недопустимого блока переносятся в другой, нормальный пустой блок, не затрагивая соседние блоки массива и используя встроенный буфер, размер которого соответствует размеру блока. Для этого и предусмотрены команды для поблочной перезаписи.

Микросхемы памяти FLASH в Украине. Цены на Микросхемы памяти FLASH на Prom.ua

Микросхема AMD AM29F200BB-90SI Flash память корпус PSOP44

На складе в г. Черновцы

Доставка по Украине

180 грн

Купить

«SilaD» Сила драйву

Микросхема AMIC A25L016M-F (SOP-8) flash-память для ноутбука

На складе

Доставка по Украине

32 грн

Купить

Интернет-магазин «Всё для ноутбуков»

Микросхема AM29F200BB-70SE Flash память корпус SOP44 AMD

На складе в г. Черновцы

Доставка по Украине

180 грн

Купить

«SilaD» Сила драйву

Микросхема флеш-памяти M29F200BB-70N1 STMicroelectronics корпус TSOP48 Flash память

На складе в г. Черновцы

Доставка по Украине

180 грн

Купить

«SilaD» Сила драйву

Микросхема флеш памяти AMD AM29F400BT-70SF Flash корпус PSOP44

На складе в г. Черновцы

Доставка по Украине

200 грн

Купить

«SilaD» Сила драйву

Флеш память (флешка) USB UKC JetFlash 8GB Silver (4962) JS

Доставка по Украине

507.65 грн

253.83 грн

Купить

Интернет магазин «Justprice»

Чип AM29F010B-70JC AM29F010 PLCC32, NOR Flash память 1Мб JS

Доставка по Украине

262.82 грн

131.41 грн

Купить

Интернет магазин «Justprice»

Микросхема памяти IC Flash Hunix H9HP52ACPMADAR-KMM, 64GB, FBGA 254

Доставка по Украине

1 682 — 1 702 грн

от 2 продавцов

1 682 грн

Купить

МОБІМАРКЕТ — у нас легко підібрати ПОТРІБНИЙ товар.

Микросхема AMIC A25L016M-F (SOP-8) flash-память для ноутбука

На складе

Доставка по Украине

32 грн

Купить

PRODUCT4NOTEBOOK (Запчасти для ноутбуков)

Флеш память (флешка) USB UKC JetFlash 8GB Silver (4962) RT

Доставка по Украине

493. 19 грн

246.60 грн

Купить

Чип AM29F010B-70JC AM29F010 PLCC32, NOR Flash память 1Мб RT

Доставка по Украине

248.59 грн

124.30 грн

Купить

Микросхема AM29F800BB-70SI SOP44 Flash Память

Доставка по Украине

65 — 90 грн

от 4 продавцов

90 грн

Купить

Интернет магазин TROFIK

Микросхема AM29F010B-120JC AMD NOR Flash Память

Доставка по Украине

по 61 грн

от 2 продавцов

61 грн

Купить

Интернет магазин TROFIK

Микросхема AM29F010B-70JC AMD NOR Flash Память

Доставка по Украине

по 50 грн

от 2 продавцов

50 грн

Купить

Интернет магазин TROFIK

Микросхема Flash памяти Hunix H9TQ52ACLTMC-URKUM, 4/64Gb, BGA 221, Rev. 1.8 (MMC 5.1)

Доставка по Украине

1 772 — 1 793 грн

от 2 продавцов

1 772 грн

Купить

МОБІМАРКЕТ — у нас легко підібрати ПОТРІБНИЙ товар.

Смотрите также

Флеш память (флешка) USB UKC JetFlash 8GB Silver (4962) KR

Доставка по Украине

494. 13 грн

247.06 грн

Купить

Интернет-Магазин Karamell

Чип AM29F010B-70JC AM29F010 PLCC32, NOR Flash память 1Мб KR

Доставка по Украине

247.66 грн

123.83 грн

Купить

Интернет-Магазин Karamell

Микросхема FLASH память AT45DB161D-SU

На складе в г. Чернигов

Доставка по Украине

48.50 грн

Купить

Ником радио-маркет

Микросхема AMIC A25L016M-F (SOP-8) flash-память для ноутбука

На складе

Доставка по Украине

32 грн

Купить

Fornotik

Микросхема AMIC A25L016M-F (SOP-8) flash-память для ноутбука

Доставка по Украине

34 — 44 грн

от 6 продавцов

34 грн

Купить

AIKmotoRC

Микросхема памяти BIOS SPI Flash WINBOND W25Q32BVS (11095)

Доставка по Украине

65 грн

Купить

beegreen

USB программатор EEPROM FLASH памяти EZP2019 высокоскоростной

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

465 грн

Купить

Double-Shop

Микросхема памяти W25Q64FVSIG W25Q64 64M Spi Flash (11093)

Доставка по Украине

52 грн

Купить

beegreen

Микросхема AM29F010B-70JC AMD NOR Flash Память

Доставка по Украине

35 грн

Купить

Интернет Магазин OKO-ОПТ

Микросхема AM29F010B-120JC AMD NOR Flash Память

Доставка по Украине

по 42 грн

от 2 продавцов

42 грн

Купить

Интернет Магазин OKO-ОПТ

M95128WR, микросхема памяти 128 Кб. , SPI Flash, SOP8

Доставка из г. Гайворон

16 грн

Купить

Epstik — магазин радиокомпонентов

Микросхема AM29F010B-70JC AMD NOR Flash Память

Доставка по Украине

35 грн

Купить

Интернет Магазин Voggos

Флеш память (флешка) USB UKC JetFlash 8GB Silver (4962)

Заканчивается

Доставка по Украине

174.99 — 370 грн

от 5 продавцов

227.49 грн

174.99 грн

Купить

Оптово-розничный интернет-магазин «NicePrice»

Карта памяти Transcend CompactFlash 2GB 133x (TS2GCF133)

На складе

Доставка по Украине

826 грн

Купить

F.ua, тот самый магазин

микросхем флэш-памяти, микросхема флэш-памяти NAND, микросхема флэш-памяти

Показать только в наличии

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
Память, многоцелевая флэш-память (MPF), 8 Мбит (512Kx8), 70 нс, 5 В, PDIP-32

Производитель Деталь №: SST39SF040-70-4C-PHE

Allied Stk #: 70048094

В наличии: 0
При заказе: 975

+1 $3,44 / шт.

+10 3,27 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая вспышка (MPF), 4 Мбит (512Kx8), 70 нс, PLCC-32

Производитель Деталь №: SST39SF040-70-4C-NHE

Allied Stk #: 70048093

В наличии: 600

+1 3,43 доллара США / шт.

+10 $3,37 / шт.

+25 3,26 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая флэш-память+ (MPF+), 16 Мбит (2Mx8), 70 нс, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST39VF1681-70-4C-EKE

Allied Stk #: 70048120

В наличии: 96

+1 $5,80 / шт.

+10 $5,23 / шт.

+25 4,99 доллара США / шт.

+100 4,80 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
8 SOIC 3,90 мм (0,150 дюйма) TUBE1,65–1,95 В 4 Мбит SPI Последовательная флэш-память

Производитель Артикул №: SST25WF040B-40I/SN

Allied Stk №: 70431540

В наличии: 100

+1 1,52 доллара США / шт.

+2 1,49 доллара США / шт.

+5 1,46 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
Многоцелевая флэш-память от 4,5 В до 5,5 В, 4 Мбит42 TSOP, ЛОТОК 8×14 мм

Производитель Номер детали: SST39SF040-70-4C-WHE

Allied Stk #: 70451748

В наличии: 207

+1 3,70 доллара США / шт.

+10 3,14 доллара США / шт.

+25 2,78 доллара США / шт.

+100 2,67 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
2,7 В до 3,6 В 16 Мбит последовательная флэш-память SPI, SOIJ-8

Производитель Деталь №: SST25VF016B-50-4C-S2AF

Allied Stk #: 70048092

В наличии: 0
Минимальное количество: 1725
Мульти: 575

+1725 4,39 доллара США / шт.

+3450 4,30 доллара США / шт.

+5175 4,13 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
IC, память, тип, последовательный SPI, 2 Мбит (256Kx8), 80 МГц, SOIC-8

Производитель Деталь №: SST25VF020B-80-4I-SAE

Allied Stk #: 70048107

В наличии: 0
Минимальное количество: 2832
Мульти: 944

+2832 1,54 доллара США / шт.

+5664 1,50 доллара США / шт.

+8496 1,48 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
IC, память, тип, последовательный SPI, 1 Мбит (128Kx8), 33 МГц, SOIC-8

Производитель Деталь №: SST25VF010A-33-4I-SAE

Allied Stk #: 70048105

В наличии: 0
Минимальное количество: 3336
Мульти: 1112

3336 1,73 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
IC, память, тип, серийный SPI, 512K (64Kx8), 33MHz, SOIC-8

Производитель Деталь №: SST25VF512A-33-4C-SAE

Allied Stk #: 70048111

В наличии: 0
Минимальное количество: 4839
Мульти: 1613

+4839 1,01 доллара США / шт.

+9678 0,96 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, улучшенная многоцелевая флэш-память (MPF), 64 Мбит (4Mx16), 90 нс, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST38VF6404-90-5C-EKE

Allied Stk #: 70048112

В наличии: 0
Минимальное количество: 248
Мульти: 124

+248 $13,73 / шт.

+496 $13,46 / шт.

+744 $13,05 / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Текнолоджи Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая вспышка (MPF), 1 Мбит (128Kx8), 70 нс, TSOP-32

Производитель Деталь №: SST39VF010-70-4C-WHE

Allied Stk #: 70048113

В наличии: 0
Минимальное количество: 1899 г.
Мульти: 633

+1899 1,73 доллара США / шт.

+3798 1,70 доллара США / шт.

+5697 1,69 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая вспышка (MPF), 4 Мбит (512Kx8), 70 нс, TSOP-32

Производитель Деталь №: SST39VF040-70-4C-WHE

Allied Stk #: 70048115

В наличии: 0
Минимальное количество: 1296
Мульти: 432

+1296 3,61 доллара США / шт.

+2592 3,56 доллара США / шт.

+3888 3,43 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая флэш-память+ (MPF+), 16 Мбит (1MX16), 70 нс, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST39VF1601C-70-4I-EKE

Товарный номер союзника: 70048119

В наличии: 0
Минимальное количество: 1080
Мульти: 360

+1080 $5,12 / шт.

+2160 $5,04 / шт.

+3240 4,87 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая флэш-память+ (MPF+), 32 Мбит (2Mx16), 70 нс, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST39VF3201B-70-4C-EKE

Allied Stk #: 70048121

В наличии: 0
Минимальное количество: 717
Мульти: 239

717 $7,95 / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая вспышка (MPF), 4 Мбит (256Kx16), 70 нс, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST39VF400A-70-4C-EKE

Allied Stk #: 70048122

В наличии: 0
Минимальное количество: 1317
Мульти: 439

+1317 2,84 доллара США / шт.

+2634 2,82 доллара США / шт.

+3951 2,75 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
ИС, память, тип, многоцелевая вспышка (MPF), 8 Мбит (512Kx16), 70 нс, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST39VF800A-70-4C-EKE

Allied Stk #: 70048123

В наличии: 0
Минимальное количество: 1146
Мульти: 382

+1146 3,75 доллара США / шт.

+2292 $3,68 / шт.

+3438 3,57 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Текнолоджи Инк.
Микросхема, память, тип, концентратор прошивки, 8 Мбит (1Mx8), 33 МГц, PLCC-32

Производитель Деталь №: SST49LF008A-33-4C-NHE

Allied Stk #: 70048124

В наличии: 0
Минимальное количество: 642
Мульти: 214

642 $14,56 / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
IC, ПАМЯТЬ, ТИП, MPF, 64 МБИТ, 90 NS, TFBGA-48

Производитель Деталь №: SST38VF6404-90-5C-B3KE

Allied Stk #: 70048221

В наличии: 0
Минимальное количество: 564
Мульти: 141

+564 $11,86 / шт.

+1128 $11,61 / шт.

+1692 $11,29 / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
IC, ПАМЯТЬ, ТИП, MPF, 16 МБИТ, 70NS, TSOP-48

Производитель Деталь №: SST39VF1601C-70-4C-EKE

Allied Stk #: 70048222

В наличии: 0
Минимальное количество: 915
Мульти: 305

+915 4,08 доллара США / шт.

+1830 4,01 доллара США / шт.

+2745 3,95 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк.
IC, ПАМЯТЬ, ТИП, MPF, 4MBIT, 70NS, TFBGA-48

Производитель Деталь №: SST39VF400A-70-4C-B3KE

Allied Stk #: 70048223

В наличии: 0
Минимальное количество: 1022
Мульти: 511

+1022 2,42 доллара США / шт.

+2044 2,37 доллара США / шт.

+3066 2,34 доллара США / шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Показано 20 из 899 результатов

Что такое флэш-память и как она работает?

По

• Гарри Кранц
• Кэрол Слива

Флэш-память

, также известная как флэш-память, представляет собой тип энергонезависимой памяти, которая стирает данные в блоках, называемых блоками , и перезаписывает данные на уровне байтов. Флэш-память широко используется для хранения и передачи данных в потребительских устройствах, корпоративных системах и промышленных приложениях. Флэш-память сохраняет данные в течение длительного периода времени, независимо от того, включено или выключено устройство с флэш-памятью.

Флэш-память

используется в корпоративных центрах обработки данных, серверах, системах хранения и сетевых технологиях, а также в широком спектре бытовых устройств, включая USB-накопители, также известные как карты памяти, SD-карты, мобильные телефоны, цифровые камеры, планшеты. компьютеры и PC-карты в ноутбуках и встроенных контроллерах. Например, твердотельные накопители на основе флэш-памяти NAND часто используются для повышения производительности приложений с интенсивным вводом-выводом. Флэш-память NOR часто используется для хранения управляющего кода, такого как базовая система ввода-вывода (BIOS), в ПК.

Флэш-память

также используется для вычислений в памяти, чтобы повысить производительность и масштабируемость систем, которые управляют и анализируют большие наборы данных.

Происхождение технологий флэш-памяти

Доктору Фудзио Масуоке приписывают изобретение флэш-памяти, когда он работал в Toshiba в 1980-х годах. Сообщается, что коллега Масуоки, Сёдзи Ариидзуми, придумал термин flash , потому что процесс стирания всех данных с полупроводникового чипа напомнил ему вспышку фотокамеры.

Эта статья является частью

Флэш-память

произошла от стираемой программируемой постоянной памяти (EPROM) и электрически стираемой программируемой постоянной памяти (EEPROM). Флэш-память технически является вариантом EEPROM, но в отрасли зарезервирован термин EEPROM для стираемой памяти на уровне байтов и применяется термин флэш-память для стираемой памяти на уровне блоков большего размера.

Флэш-память состоит из транзистора и плавающего затвора, в котором хранится электрический ток.

Как работает флэш-память? Архитектура флэш-памяти

включает в себя массив памяти с большим количеством ячеек флэш-памяти. Базовая ячейка флэш-памяти состоит из накопительного транзистора с управляющим затвором и плавающим затвором, изолированным от остальной части транзистора тонким диэлектрическим материалом или оксидным слоем. Плавающие затворы накапливают электрический заряд и контролируют поток электрического тока.

электрона добавляются или удаляются из плавающего затвора, чтобы изменить пороговое напряжение накопительного транзистора. Изменение напряжения влияет на то, запрограммирована ли ячейка как ноль или единица.

Ячейка флэш-памяти состоит из накопительного транзистора с управляющим затвором и плавающего затвора.

Процесс, называемый туннелированием Фаулера-Нордхейма, удаляет электроны из плавающего затвора. Либо туннелирование Фаулера-Нордхейма, либо явление, известное как -канальная инжекция горячих электронов , задерживает электроны в плавающем затворе.

При туннелировании Фаулера-Нордхейма данные стираются из-за сильного отрицательного заряда на управляющих воротах. Это выталкивает электроны в канал, где существует сильный положительный заряд.

Обратное происходит при использовании туннелирования Фаулера-Нордхейма для захвата электронов плавающим затвором. Электронам удается пробиться через тонкий оксидный слой к плавающему затвору в присутствии сильного электрического поля с сильным отрицательным зарядом на истоке и стоке ячейки и сильным положительным зарядом на управляющем затворе.

Процесс, называемый туннелированием Фаулера-Нордхейма, удаляет электроны из плавающего затвора.

Канальная инжекция горячих электронов, также известная как инжекция горячих носителей, позволяет электронам пробивать оксид затвора и изменять пороговое напряжение плавающего затвора. Этот прорыв происходит, когда электроны получают достаточное количество энергии от сильного тока в канале и притягивающего заряда на управляющем затворе.

Инжекция горячих электронов в канал позволяет электронам пробивать оксид затвора и изменять пороговое напряжение плавающего затвора.

Электроны захватываются плавающим затвором независимо от того, получает ли устройство, содержащее ячейку флэш-памяти, питание в результате электрической изоляции, создаваемой оксидным слоем. Эта характеристика позволяет флэш-памяти обеспечивать постоянное хранение.

NOR и флэш-память NAND

Существует два типа флэш-памяти: NOR и NAND.

Флэш-память

NOR и NAND различаются по архитектуре и конструктивным характеристикам. Флэш-память NOR не использует общих компонентов и может соединять отдельные ячейки памяти параллельно, обеспечивая произвольный доступ к данным. Ячейка флэш-памяти NAND более компактна и имеет меньше битовых линий, объединяя транзисторы с плавающим затвором для увеличения плотности хранения.

NAND лучше подходит для последовательного, а не произвольного доступа к данным. Геометрия процесса флэш-памяти NAND была разработана в связи с тем, что планарная память NAND достигла своего практического предела масштабирования.

Флэш-память

NOR работает быстро при чтении данных, но обычно медленнее, чем NAND при стирании и записи. NOR flash программирует данные на уровне байтов. Флэш-память NAND программирует данные в страницах, которые больше байтов, но меньше блоков. Например, размер страницы может составлять 4 килобайта (КБ), а размер блока может составлять от 128 до 256 КБ или мегабайт. Флэш-память NAND потребляет меньше энергии, чем флэш-память NOR, для приложений, требующих интенсивной записи.

Флэш-память

NOR дороже в производстве, чем флэш-память NAND, и, как правило, используется в основном в потребительских и встроенных устройствах для загрузки и в приложениях только для чтения для хранения кода. Флэш-память NAND больше подходит для хранения данных в бытовых устройствах, корпоративных серверах и системах хранения данных из-за более низкой стоимости бита для хранения данных, большей плотности и более высоких скоростей программирования и стирания (P/E).

Устройства, такие как телефоны с камерами, могут использовать флэш-память NOR и NAND в дополнение к другим технологиям памяти для облегчения выполнения кода и хранения данных.

Форм-факторы флэш-памяти

Флэш-носитель основан на кремниевой подложке. Также известные как твердотельные устройства, они широко используются как в бытовой электронике, так и в корпоративных системах хранения данных.

Существует три форм-фактора твердотельных накопителей, которые были определены Инициативой твердотельных накопителей:

• SSD, которые устанавливаются в те же слоты, что и традиционные электромеханические жесткие диски (HDD). Твердотельные накопители имеют архитектуру, аналогичную интегральной схеме.
• Твердотельные карты, которые размещаются на печатной плате и используют стандартный форм-фактор карты, такой как Peripheral Component Interconnect Express (PCIe).
• Твердотельные модули, которые помещаются в модуль памяти с двухрядным расположением выводов (DIMM) или малогабаритный модуль памяти с двухрядным расположением выводов, использующий стандартный интерфейс жесткого диска, например Serial Advanced Technology Attachment (SATA).

Дополнительная подкатегория — гибридные жесткие диски, сочетающие в себе обычный HDD с модулем флэш-памяти NAND. Гибридный жесткий диск обычно рассматривается как способ преодоления разрыва между вращающимся носителем и флэш-памятью.

Полностью флэш-память и гибридная флэш-память

Появление флэш-памяти способствовало росту популярности массивов на основе флэш-памяти. Эти системы содержат только твердотельные накопители, они предлагают преимущества в производительности и потенциально сниженные эксплуатационные расходы по сравнению со всеми дисковыми массивами хранения. Основное отличие, помимо носителя, заключается в базовой физической архитектуре, используемой для записи данных на устройство хранения.

Массивы на основе жестких дисков

имеют исполнительный рычаг, который позволяет записывать данные в определенный блок определенного сектора на диске. Системы хранения All-flash не требуют движущихся частей для записи данных. Запись выполняется непосредственно во флэш-память, а управление данными осуществляется с помощью специального программного обеспечения.

Гибридный массив флэш-памяти сочетает в себе диски и твердотельные накопители. Гибридные массивы используют твердотельные накопители в качестве кэша для ускорения доступа к часто запрашиваемым горячим данным, которые впоследствии перезаписываются на серверный диск. Многие предприятия обычно архивируют данные с диска по мере их устаревания, копируя их во внешнюю библиотеку на магнитных лентах.

Флэш плюс лента, также известная как флэш , описывает тип многоуровневого хранилища, в котором первичные данные во флэш-памяти одновременно записываются на линейную ленточную систему.

В дополнение к массивам флэш-памяти возможность вставки твердотельных накопителей в серверы на базе архитектуры x86 повысила популярность этой технологии. Эта схема известна как флэш-память на стороне сервера и позволяет компаниям обойти привязку к поставщику, связанную с приобретением дорогих интегрированных массивов флэш-памяти.

Недостаток размещения флэш-памяти в сервере заключается в том, что клиентам необходимо самостоятельно создавать аппаратную систему, включая покупку и установку программного стека управления хранением у стороннего поставщика.

Вот некоторые преимущества флэш-памяти:

1. Флэш-память — наименее дорогая форма полупроводниковой памяти.
2. В отличие от динамической оперативной памяти (DRAM) и статической RAM (SRAM), флэш-память энергонезависима, потребляет меньше энергии и может стираться большими блоками.
Флэш-память NOR
3. обеспечивает повышенную скорость произвольного чтения, в то время как флэш-память NAND обеспечивает быстрое последовательное чтение и запись.
4. Твердотельный накопитель с чипами флэш-памяти NAND обеспечивает значительно более высокую производительность, чем традиционные магнитные носители, такие как жесткие диски и ленты.
Флэш-накопители
5. также потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла, чем жесткие диски.
6. Корпоративные системы хранения данных, оснащенные флэш-накопителями, обладают низкой задержкой, которая измеряется в микросекундах или миллисекундах.

Основными недостатками флэш-памяти являются механизм изнашивания и помехи между ячейками по мере уменьшения размеров матрицы. Биты могут выйти из строя при чрезмерно большом количестве циклов программирования/стирания, что в конечном итоге приведет к разрушению оксидного слоя, удерживающего электроны. Ухудшение может исказить установленное производителем пороговое значение, при котором заряд определяется как ноль или единица. Электроны могут уйти и застрять в оксидном изоляционном слое, что приведет к ошибкам и порче бита.

Неофициальные данные свидетельствуют о том, что флэш-накопители NAND изнашиваются не так сильно, как раньше опасались. Производители флэш-накопителей повысили долговечность и надежность за счет алгоритмов кода с исправлением ошибок, выравнивания износа и других технологий.

Кроме того, твердотельные накопители не изнашиваются без предупреждения. Обычно они предупреждают пользователей так же, как датчик может указывать на недостаточное давление в шинах.

Типы флэш-памяти NAND Производители флэш-памяти

NAND разработали различные типы памяти, подходящие для широкого спектра вариантов использования для хранения данных. В следующей таблице описаны различные типы флэш-памяти NAND.

Типы флэш-памяти NAND
	Описание	Преимущества	Недостатки	Основное использование
Ячейка одноуровневая ( SLC )	Сохраняет один бит на ячейку и два уровня заряда.	Более высокая производительность, выносливость и надежность по сравнению с другими типами флэш-памяти NAND.	Более высокая стоимость по сравнению с другими типами флэш-памяти NAND.	Корпоративное хранилище, критически важные приложения.
Многоуровневая ячейка ( MLC )	Может хранить несколько битов на ячейку и несколько уровней заряда. Срок MLC соответствует двум битам на ячейку.	Дешевле, чем SLC и корпоративный MLC (eMLC), высокая плотность.	Меньшая выносливость, чем у SLC и eMLC, медленнее, чем у SLC.	Потребительские устройства, корпоративное хранилище.
Enterprise MLC ( eMLC )	Обычно хранит два бита на ячейку и несколько уровней заряда; использует специальные алгоритмы для увеличения продолжительности записи.	Меньше, чем флэш-память SLC, более долговечная, чем флэш-память MLC.	Дороже, чем MLC, медленнее, чем SLC.	Корпоративные приложения с высокой рабочей нагрузкой записи.
Трехуровневая ячейка ( TLC )	Сохраняет три бита на ячейку и несколько уровней заряда. Также упоминается как MLC-3, X3 или 3-битный MLC.	Более низкая стоимость и более высокая плотность по сравнению с MLC и SLC.	Более низкая производительность и долговечность, чем у MLC и SLC.	Потребительские приложения для хранения данных, такие как USB-накопители и карты флэш-памяти.
Вертикальный/ 3D NAND	Ячейки памяти укладываются друг на друга в трех измерениях по сравнению с традиционной планарной технологией NAND.	Более высокая плотность, более высокая производительность записи и более низкая стоимость за бит по сравнению с планарной NAND.	Более высокая стоимость изготовления, чем планарная NAND; сложность производства с использованием производственных планарных процессов NAND; потенциально более низкое сохранение данных.	Бытовые и корпоративные хранилища.
*Четырехуровневая ячейка (QLC)	Использует 64-уровневую архитектуру, которая считается следующей итерацией 3D NAND. По состоянию на ноябрь 2017 г. широко не доступен.	Хранит четыре бита данных в каждой ячейке NAND, потенциально повышая плотность SSD.	Большее количество битов данных на ячейку может повлиять на срок службы; повышенные затраты на инжиниринг.	Варианты использования: в основном пишут один раз, читают много (WORM).
Примечание. Износ флэш-памяти NAND является меньшей проблемой для флэш-памяти SLC, чем для менее дорогих типов флэш-памяти, таких как MLC и TLC, для которых производители могут устанавливать несколько пороговых значений для заряда.

В этом видеоролике рассматриваются некоторые основы 3D NAND применительно к NAND:

Типы флэш-памяти NOR

Два основных типа флэш-памяти NOR — параллельный и последовательный, также известный как последовательный периферийный интерфейс. Флэш-память NOR изначально была доступна только с параллельным интерфейсом. Parallel NOR предлагает высокую производительность, безопасность и дополнительные функции; его основное использование включает промышленные, автомобильные, сетевые и телекоммуникационные системы и оборудование.

ячейки NOR соединены параллельно для произвольного доступа. Конфигурация предназначена для произвольного чтения, связанного с инструкциями микропроцессора, и для выполнения кодов, используемых в портативных электронных устройствах, почти исключительно потребительского типа.

Флэш-память

Serial NOR имеет меньшее количество контактов и меньшую упаковку, что делает ее менее дорогой, чем параллельная NOR. Варианты использования последовательного NOR включают персональные и сверхтонкие компьютеры, серверы, жесткие диски, принтеры, цифровые камеры, модемы и маршрутизаторы.

Разбивка по поставщикам корпоративной флэш-памяти NAND

Основными производителями микросхем флэш-памяти NAND являются Intel Corp., Micron Technology Inc., Samsung Group, SanDisk Corp., которые в настоящее время принадлежат Western Digital Corp., а также SK Hynix Inc. и Toshiba Memory Corp.

Основные поставщики флэш-памяти NAND предлагают как корпоративные, так и потребительские флэш-памяти.

В 2016 г. возникла нехватка флэш-памяти NAND, что привело к сбоям на рынке. Дефицит привел к росту цен на твердотельные накопители и увеличению сроков поставки. Спрос превысил предложение в основном из-за резкого роста спроса со стороны производителей смартфонов. В 2018 году появились признаки того, что дефицит подходит к концу.

Другие потрясения влияют на рынок. В ноябре 2017 года ведущий поставщик флэш-памяти Toshiba согласился продать свое подразделение по производству микросхем группе корпоративных и институциональных инвесторов во главе с Bain Capital. Toshiba продала бизнес по производству флэш-памяти, чтобы покрыть финансовые убытки и избежать исключения из листинга Токийской фондовой биржи.

Продукты ведущих поставщиков NOR

Основными производителями флэш-памяти NOR являются Cypress Semiconductor Corp. – в результате приобретения Spansion Inc. – Macronix International Co. Ltd., Microchip Technology Inc., Micron Technology Inc. и Winbond Electronics Corp.

Cypress Semiconductor приобрела поставщика флэш-памяти NOR Spansion в 2015 году. Портфолио Cypress NOR включает продукты FL-L, FL-S, FS-S и FL1-K.

Macronix OctaFlash использует несколько банков, чтобы обеспечить доступ для записи в один банк и чтение из другого. Macronix MX25R Serial NOR — это версия с низким энергопотреблением, предназначенная для приложений Интернета вещей (IoT).

Microchip NOR имеет торговую марку Serial SPI Flash и Serial Quad I/O Flash. Параллельные продукты NOR поставщика включают семейства многоцелевых флэш-устройств и расширенных многоцелевых флэш-устройств.

Micron продает последовательную флэш-память NOR и параллельную флэш-память NOR, а также высокопроизводительную флэш-память Micron Xccela для автомобильных приложений и приложений IoT.

Линейка продуктов Winbond Serial NOR носит торговую марку SpiFlash Memories и включает модули памяти SpiFlash Multi-I/O W25X и W25Q. В 2017 году Winbond расширила свою линейку Secure Flash NOR для дополнительных целей, включая дизайн системы на кристалле для поддержки искусственного интеллекта, IoT и мобильных приложений.

Последнее обновление: сентябрь 2019 г.

Продолжить чтение О флэш-памяти

• Сравнение флэш-памяти с обычной оперативной памятью

• Раскрыты плюсы и минусы флеш-памяти

• Сравнение флэш-памяти NOR и NAND

• Руководство по интерфейсам и стандартам флэш-памяти

• Такие протоколы, как NVMe, позволяют флэш-накопителям соответствовать сценариям использования

Копать глубже во флэш-памяти и хранилище

• цикл программирования/стирания (цикл P/E)

  Автор: Роберт Шелдон

• Износ флэш-памяти NAND

  Автор: Роберт Шелдон

• Почему внедрение флэш-памяти QLC приносит пользу предприятию

  Автор: Джим Хэнди

• Флэш-память NAND

  Автор: Стивен Бигелоу

SearchDisasterRecovery

• Почему план аварийного восстановления HIPAA имеет решающее значение

  Аварийное восстановление — сложная операция с высокими ставками. Когда в дело вступают медицинские данные, хороший план аварийного восстановления становится еще более важным…

• Используйте ISO 22320:2018 для подготовки плана управления инцидентами

  Управление инцидентами имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы предприятия могли справляться с незапланированными разрушительными событиями. Узнайте, как ISO:22320:…

• Новый генеральный директор Everbridge вступает в должность в критический момент

  Новый генеральный директор Everbridge Дэвид Вагнер подробно описывает сферы своей деятельности в компании. Инвестор Ancora предположил, что частный капитал …

SearchDataBackup

• Викторина по защите данных RAID: проверьте свои знания

  Насколько хорошо вы знаете RAID? Возможно, пришло время проверить свои ноу-хау. Узнайте, что вы знаете об уровнях RAID, их происхождении и их . ..

• Программа LTO надеется превысить 1,4 ПБ на ленту

  Программа LTO изложила обновленную дорожную карту, показывающую, что лента может преодолеть барьер в 1 петабайт в течение следующего десятилетия, сохраняя …

• Как получить максимальную отдачу от резервных копий облачных баз данных

  При резервном копировании баз данных облако может предоставить безопасную и легко масштабируемую цель. Однако не забывайте о важных функциях, таких как …

SearchDataCenter

• Как использовать отчеты файлового сервера в FSRM

  Отчеты файлового сервера в диспетчере ресурсов файлового сервера могут помочь администраторам выявлять проблемы, а затем устранять неполадки серверов Windows…

• Intel расширяет Developer Cloud, обновляет GPU, CPU

  Администраторы, которые управляют многими пользователями, могут сделать еще один шаг к оптимизации назначения лицензий, воспользовавшись преимуществами нового. ..

• Платформа ServiceNow Now «Токио» обеспечивает искусственный интеллект и автоматизацию

  ServiceNow удвоила свое стремление упростить проекты цифровой трансформации, выпустив новую версию своей…

Что такое флэш-память и как она работает?

От телефона до ноутбука и пользовательской флешки — мы живем в век портативных данных. Флэш-память, твердотельная технология хранения, используемая во флэш-накопителях USB, является важной причиной того, что наши самые важные данные могут быть с нами, куда бы мы ни отправились.

Итак, что такое флэш-память и как она работает? Ответ становится немного техническим, но мы никогда не боялись ботаников здесь, в USB Memory Direct. Далее мы поговорим об основах флэш-памяти в терминах, понятных каждому.

Источник: Sergio Sergo/Shutterstock
Источник

Что такое флэш-память?

Флэш-память сегодня является наиболее широко используемой технологией хранения данных в потребительских устройствах. Он хранит наши фотографии, наши видео, нашу музыку, наши документы и многое другое. Фактически, флэш-память в основном заменила магнитные жесткие диски (HDD), которые раньше использовались в компьютерах.

Что делает флэш-память такой замечательной, так это то, что она энергонезависимая , что означает, что для хранения данных не требуется питание. Флэш-памяти тоже твердотельный , что означает отсутствие движущихся частей. Чтобы добраться туда, мы обратимся к одному из самых полезных методов в физике: указанию электронам, что делать.

Как работает флэш-память

Основным компонентом большинства систем флэш-памяти является микросхема памяти NAND. Этот чип использует крошечные MOSFET-транзисторы для «проталкивания» электронов через оксидную среду в силиконовый «затвор». Эти ворота хранят электроны, которые компьютер может прочитать как 1 и 0.

Чип NAND объединяет миллионы или миллиарды этих транзисторов и использует логический контроллер, чтобы заставить их работать вместе. Чтобы работать более эффективно, эти микросхемы записывают и перезаписывают память большими блоками, даже если изменяются всего несколько байтов. Это одна из причин, почему флэш-накопители достаточно быстры для повседневного использования.

Это еще не все, но это основы! Для получения дополнительной инсайдерской информации о том, как работают флэш-накопители, ознакомьтесь с нашим руководством о том, что находится внутри флэш-накопителя.

Преимущества флэш-памяти

Флэш-память имеет уникальные преимущества, которые делают ее основой нашей цифровой жизни:

• Надежность и надежность: Поскольку флэш-память является твердотельной, она гораздо более устойчива к ударам от ударов и падений. Он не является непобедимым, но он намного прочнее жесткого диска и достаточно прочный для большинства случаев использования.
• Энергонезависимая : Флэш-память не требует электропитания для хранения своих данных. Таким образом, пользователям не нужно беспокоиться о потере данных при отключении питания.
• Недорогой : Когда-то флэш-память стоила очень дорого. Однако сегодня стоимость комплектующих резко упала. Флэш-память теперь очень доступна по цене, особенно если вы покупаете экономичное хранилище , такое как объемные USB-накопители .
• Малый размер : Времена громоздких жестких дисков в потребительских устройствах давно прошли. Чипы NAND чрезвычайно компактны и могут хранить большие объемы данных.

Откройте для себя непревзойденные цены на нестандартные USB-накопители Источник: Алексей Марк/Shutterstock
Источник

Недостатки флэш-памяти

В большинстве случаев флэш-память имеет только один реальный недостаток: ограниченный срок службы. Помните, что память NAND должна стирать и перезаписывать целые блоки памяти, а не редактировать отдельные биты. Каждый раз, когда вы это делаете, он использует так называемый «цикл записи». Это израсходует крошечную часть металлов внутри транзисторов, которые в конечном итоге будут истощены в течение многих лет.

Каждая микросхема NAND имеет конечное число циклов записи, хотя это большое число; часто 100 000 и более. Кроме того, разные технологии флэш-памяти по-разному обрабатывают циклы записи, поэтому один измененный файл не обязательно равен одному циклу записи. Из-за этого, однако, по-прежнему рекомендуется максимально увеличить срок службы флэш-накопителя, не редактируя файлы непосредственно на диске.

Применение флэш-памяти

В современном технологическом ландшафте флэш-память встречается почти везде. Вот несколько наиболее важных способов использования флэш-памяти:

• Флэш-накопители USB. Как можно догадаться из названия, флэш-память — это способ хранения данных на флэш-накопителях USB.
• Жесткие диски для компьютеров и консолей.