Главная » Разное » Как устроена карта памяти

Как устроена карта памяти


Compact Flash и Secure Digital — Ferra.ru

Производительность флэш-памяти зависит от трех параметров: типа применяемых чипов флэш-памяти, технологии их производства и их емкости.

Тип чипов памяти. В картах памяти применяются чипы двух видов: MultiLevel Cell (MLC, многоуровневая ячейка) и SingleLevel Cell (SLC, одноуровневая ячейка).Благодаря технологии хранения нескольких значений, первый тип позволяет добиться большей емкости чипа при меньших размерах в одной ячейке памяти. Однако такая технология не позволяет добиваться высокой производительности. Использование одноуровневых ячеек памяти, хранящих только одно значение, обеспечивает высокую производительность и надежность, но уменьшает максимальную емкость чипа.

Технология производства памяти. Существуют две разновидности матриц флэш-памяти: NOR и NAND. NOR-флэш построена на основе двух базовых логических элементов – NOT и OR, и является сравнительно недавней разработкой. Флэш-память, произведенная по этой технологии, способна обеспечивать доступ к случайной ячейке памяти без последовательного чтения всей страницы памяти. В результате скорость доступа к разрозненным данным значительно повышается, что делает NOR привлекательным для КПК, мультимедиа-плееров и других устройств, в которых доступ в основном осуществляется к разным областям памяти. Этот тип памяти является более дорогим, однако постоянное наращивание производства и улучшение технологии делают удешевление флэш-памяти делом времени.

NAND-флэш отличается от NOR элементной базой (NOT и AND) и возможностью очень быстрого последовательного чтения и записи страницы памяти. Эта особенность делает карты памяти на ее основе отличным выбором для фотографии и видеозаписи, где нужна высокая скорость передачи данных от сенсора к носителю информации.

Емкость чипов. Этот параметр не так уж сильно влияет на производительность, однако тоже довольно важен: чем более емкий и современный чип памяти установлен в карте, тем выше скорость последовательного чтения и записи. Во многом это вызвано миниатюризацией техпроцессов, используемых для производства памяти.

Не последнее место в суммарной производительности карт памяти играет и контроллер. Но здесь все остается на совести производителя.

Противостояние форматов

До 2003-2004 года на рынке карт памяти существовал ярко выраженный лидер CompactFlash. Этому способствовали несколько обстоятельств: емкость CF достигла 4 Гбайт, в то время как SD остановились на отметке 1 Гбайт; скорость работы CF значительно превышала возможности конкурента; целый легион компаний производил всевозможные контроллеры в формате CF.

Конкурирующие форматы не были способны пошатнуть положение CF на рынке. MultiMediaCard были слишком медленными и недостаточно емкими. Отказ Sony открыть стандарт MemoryStick ограничил число производителей всего двумя (самой Sony и Samsung). Судьба MemoryStick постигла и еще один закрытый формат – xD-Picture Card, созданный Olympus и Fuji. Впрочем, последний вид карт – это вещь в себе: он предназначен исключительно для фотоаппаратов этих компаний.

Однако с 2004 года стало заметно, что SecureDigital очень сильно укрепил позиции и догоняет более «старого» конкурента. Если раньше CF был де-факто единственный открытый стандарт, пригодный для использования в мобильных устройствах, то теперь производители новой портативной техники стали массово переходить на SD из-за их меньшего размера.

SD слоты стали появляться в крошечных MP3-плеерах, медиапроигрывателях и компактных фотокамерах. Здесь CompactFlash не имеет никаких шансов. Точно такая же ситуация на рынке мобильных телефонов и КПК. Старый формат вытесняется в специализированные и профессиональные области, где размер – не главное.

CompactFlash и SecureDigital создали саму историю карт памяти, приблизив наш полный миниатюрных электронных устройств век. И если старшему брату уже пора на заслуженный отдых, то младший еще в самом расцвете сил. Так что ближайшие годы пройдут под яркой звездой формата SecureDigital .

Как на microSD помещается 1 ТБ? — Разбор / Блог компании Droider.Ru / Хабр

Как на на маленькой карте памяти microSD размером буквально с ноготок помещается 1 терабайт данных? Такой вопрос нам задали в комментариях к видео про шифрование данных. Звучит интересно! Сегодня мы узнаем что находится внутри SD-карты и SSD-диска. Что объединяет современные чипы памяти со слоёным пирогом? И какой емкости будут наши диски и карты памяти через несколько лет?
Олды, кто помнит 2004 год? Тогда в продаже впервые появилась SD-карточка с рекордной на тот момент ёмкостью 1 гигабайт. Это было событием и карточку оценили в солидную сумму — 500 долларов США.

А спустя 15 лет представили карты памяти microSD объёмом 1 терабайт.

Но как за 15 лет мы научились размещать в тысячу раз больше информации на вдвое меньшем пространстве?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять.

Как устроены SD карточки?

Начнем с физической архитектуры. Если заглянуть под слой пластика SD или microSD карточки, мы увидим один небольшой чип — это контроллер памяти. И один или два больших чипа — это NAND флеш-память: самый распространенный на сегодня тип памяти. Такие же чипы можно встретить в флешках, SSD-дисках и внутри наших гаджетов. Короче, везде!

NAND И NOR

Но почему NAND флеш-память такая популярная? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте немного разберемся в том как флеш-память работает. Мы уже как-то рассказывали, что базовая единица современной флэш-памяти — это CTF-ячейка (CTF — Charge Trap Flash memory cell), то есть Ячейка с Ловушкой Заряда.

Это не образное выражение. Ячейка, действительно способна запирать внутри себя заряд и хранить его годами! Соответственно, если в ячейке есть заряд — это 1, если нет заряда — это 0.

Все ячейки организованы в структуру NAND. NAND — это такой логический элемент NOT-AND, то есть НЕ-И. Вот таблица его значений.

Фактически, это перевернутый вентиль И. По таблице истинности на выходе вентиля И мы получаем единицу только в случае если на оба входа тоже приходит единица. В NAND всё наоборот.

Кстати, NAND обладает интересным свойством — любая логическая функция может быть реализована с помощью комбинации NAND-вентилей. Это свойство NAND называется функциональной полнотой.

Например CMOS-матрицы или КМОП-матрицы, которые используются в большинстве современных цифровых камер, в том числе во всех мобильных телефонах могут быть полностью реализованы только на вентилях NAND.


  • КМОП — комплементарная структура металл-оксид-полупроводник
  • CMOS — complementary metal-oxide-semiconductor

Свойство функциональной полноты NAND также разделяет с вентилями NOR, то есть НЕ-ИЛИ. К слову, NOR флеш-память тоже существует. Но почему всюду ставят именно NAND память, а не NOR?

NAND-память — интересная штука. Её можно сравнить с оптовыми закупками в супермаркете. Считывать и подавать напряжение в NAND ты можешь только на целую упаковку ячеек. Поэтому мы не можем считать или записать данные в какую-то конкретную ячейку.

В NOR памяти всё наоборот, у нас есть доступ каждой ячейке.

Вроде бы как очевидно превосходство NOR, но почему же тогда мы используем NAND?

Дело в том, что в NOR-памяти каждую ячейку нам надо подключить отдельно. Всё это делает размер ячеек большим, а конструкцию массивной.

В NAND наоборот: ячейки подключаются последовательно друг за другом и это позволяет сделать ячейки маленькими и расположить их плотно друг к другу. Поэтому на NAND-чипе может поместиться в 16 раз больше данных чем на NOR-чипе.

Также это позволяет быстро считывать и записывать большие массивы данных, так как мы всегда одновременно оперируем группой ячеек.


Структура одного столбца NAND flash с 8 ячейками


Компоновка шести ячеек NOR flash

Более того NOR-память не оптимальна для считывания и записи больших объёмов информации, но она выигрывает тогда, когда нужно считывать много мелких данных случайным образом. Поэтому NOR-память используют только в специфических задачах, например, для хранения и исполнения микропрограмм. Например BIOS вполне может быть записан в NOR-память, или даже прошивка в телефоне. По крайней мере раньше так точно делали.

А NAND-память идеально подходит для SSD, карт памяти и прочего.

2D NAND

Окей, NAND-память плотная, это выяснили. Но как её сделать еще плотнее?

Долгое время ячейки NAND укладывались столбцами горизонтально и получалась однослойная плоская структура. И производство памяти было похожим на производство процессоров — при помощи методов литографии. Такая память называлась 2D NAND или планарный NAND.


Структура 2D PLANAR NAND

Соответственно, единственным способом уплотнения информации было использование более тонких техпроцессов, что и делали производители.

Но к 2016 году производители достигли техпроцесса в 14-15 нанометров. Да-да, крутость памяти тоже можно мерить нанометрами. Но тем не менее это оказалось потолком для 2D NAND-памяти.

Получается, что в 2016 году прогресс остановился? Совсем нет.

Решение нашла компания Samsung. Понимая, что планарная, то есть плоская NAND находится на последнем издыхании, еще в 2013 году Samsung обогнала своих конкурентов и представила первое в отрасли устройство с 3D NAND-памятью.

Они взяли столбец с горизонтальными NAND ячейками и поставили его вертикально, поэтому 3D NAND ещё называют V-NAND или вертикальной NAND. Вы только посмотрите на эту красоту!

Вот эти красные штуки сверху — это битлайны (bit line), то есть каналы данных. А зелёные шутки — это слои ячеек памяти. И если раньше данные считывались с одного слоя и поступали в битлайн, то теперь данные со всех слоев стали поступать в канал одновременно!

Поэтому новая архитектура позволила не только существенно увеличить плотность информации, но и в два раза повысить скорость чтения и записи, а также снизить энергопотребление на 50%!

Первый 3D NAND-чип состоял из 24 вертикальных слоёв. Сейчас норма составляет 128 слоев. Но уже в 2021 году производители перейдут на 256 слоев, а к 2023 году на 512, что позволит на одном флеш-чипе разместить до 12 терабайт данных.

Кхм-кхм. Минуточку! Внимательный читатель мог заметить, что в приведенной табличке написано 12 терабит, откуда же тогда я взял терабайты? Дело в том, что 12 терабит помещается на одном кристалле флеш памяти, а в одном чипе можно разместить до 8 кристаллов друг над другом. Вот и получается 12 терабайт.

Но наращивать всё больше и больше этажей памяти невозможно бесконечно. Даже сейчас с производством возникает масса проблем. В отличии от 2D-памяти, которая производилась методом литографии, 3D NAND, по большей части, опирается на методы напыления и травления. Производство стало похожим на изготовление самого высокого в мире торта. Нужно было буквально наращивать идеально ровные слои памяти друг над другом, чтобы ничего не поплыло и не осело. Жуть!

Более того в этом слоёном пироге, нужно как-то проделать 2,5 миллиона идеально ровных каналов идущих сверху до низу. И если, когда было 32 слоя, производители с этим легко справлялись. Но с увеличением количества слоев возникли проблемы. Всё как в жизни!

Поэтому производители стали использовать разные хаки: например, делать по 32 слоя и накладывать их друг на друга через изолятор. Но такие методы дороже в производстве и чреваты браком. Кстати, для любознательных, на текущий момент эти каналы проделываются не сверлом, а методом реактивного ионного травления (RIE). Проще говоря, бомбардировкой поверхности ионами.


SLC, MLC, TLC, QLC

Так что же, мы снова уперлись в потолок? Теперь уже в буквальном смысле. Нет! Ведь на самом деле, можно не только увеличивать количество ячеек. Можно увеличивать количество данных внутри ячейки!

Те кто интересуется темой, или выбирал себе SSD диск наверняка знают, что бывает четыре типа ячеек памяти SLC, MLC, TLC, QLC.

SLC-ячейка (Single Layer Cell) может хранить всего 1 бит информации, то есть лишь нолик или единичку. Соответственно MLC-ячейка хранит уже 2 бита, TLC — 3, QLC — 4.

Вроде бы круто! Но чем больше бит мы можем поместить в ячейку, тем медленнее будет происходить чтение, и главное — запись информации. А заодно тем менее надежной будет память.

Сейчас не будем на этом подробно останавливаться, но в двух словах в потребительских продуктах сейчас золотой стандарт — это TLC-память, то есть три бита. Это оптимальный вариант, по скорости, надежности и стоимости.

SLC и MLC — это крутые профессиональные решения.

А QLC — это бюджетный вариант, который подойдет для сценариев, в которых не надо часто перезаписывать данные.

Кстати, Intel уже готовит преемника QLC — пятибитную PLC-память (Penta Level Cell).

Ответ на вопрос

Это, конечно, всё очень интересно, но может, вернёмся к изначальному вопросу: Как уже сейчас в простой microSD-карточке помещается 1 терабайт?

Ну что ж, теперь когда мы всё знаем, отвечаем на вопрос.

Внутри карточки Micron (и скорее всего карточки SanDisk) используется одинаковый чип памяти. Это 96-слойная 3D NAND QLC-память. На одном кристалле такой памяти помещается 128 гигабайт данных. Но откуда же тогда 1 терабайт?

Как мы уже говорили раньше, в одном флеш-чипе помещается 8 кристаллов. Вот вам и 1 терабайт. Вот так всё просто!

Что нас ждёт в будущем?

Что ж, технологии производства флеш-памяти развиваются очень быстро. Уже через 2-3 года нам обещают чипы на 12 терабайт. А еще лет через 10, ну может 20, и за сотню терабайт перескочим. Тем более SD-карточки нового формата SD Ultra Capacity поддерживают емкость до 128 терабайт.

Непонятно одно - будут ли нам нужны SD-карточки через столько лет.

Flash-память и RAM / Хабр


Предисловие

Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо! И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.
Теоретическая часть

Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…
Какая память бывает?

На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.

Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…


Современные типы «твердотельной памяти». Источник

Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.

Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?

Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.


Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник

Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.

NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.

Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.

В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).

Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!

Что такое DRAM?

Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.

Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:


Устройство ячейки RAM. Источник

Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.

Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…

Часть практическая

Flash

Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:


Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник

Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.


Корпус кварцевого генератора

Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:


Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита

А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:


Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий

Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.

После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:


«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)

Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый» < 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:


СЭМ-изображения контактов, питающих чип памяти

Если говорить о самой памяти, то тут нас тоже ждёт успех. Удалось отснять отдельные блоки, границы которых выделены стрелочками. Глядя на изображение с максимальным увеличением, постарайтесь напрячь взгляд, этот контраст реально трудно различим, но он есть на изображении (для наглядности я отметил отдельную ячейку линиями):


Ячейки памяти 1. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки

Мне самому сначала это показалось как артефакт изображения, но обработав все фото дома, я понял, что это либо вытянутые по вертикальной оси управляющие затворы при SLC-ячейке, либо это несколько ячеек, собранных в MLC. Хоть я и упомянул MLC выше, но всё-таки это вопрос. Для справки, «толщина» ячейки (т.е. расстояние между двумя светлыми точками на нижнем изображении) около 60 нм.

Чтобы не лукавить – вот аналогичные фото с другой половинки флешки. Полностью аналогичная картина:


Ячейки памяти 2. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки

Конечно, сам чип – это не просто набор таких ячеек памяти, внутри него есть ещё какие-то структуры, принадлежность которых мне определить не удалось:


Другие структуры внутри чипов NAND памяти
 

DRAM

Всю плату SO-DIMM от Samsung я, конечно же, не стал распиливать, лишь с помощью строительного фена «отсоединил» один из модулей памяти. Стоит отметить, что тут пригодился один из советов, предложенных ещё после первой публикации – распилить под углом. Поэтому, для детального погружения в увиденное необходимо учитывать этот факт, тем более что распил под 45 градусов позволил ещё получить как бы «томографические» срезы конденсатора.

Однако по традиции начнём с контактов. Приятно было увидеть, как выглядит «скол» BGA и что собой представляет сама пайка:


«Скол» BGA-пайки

А вот и второй раз пора кричать: «Язь!», так как удалось увидеть отдельные твердотельные конденсаторы – концентрические круги на изображении, отмеченные стрелочками. Именно они хранят наши данные во время работы компьютера в виде заряда на своих обкладках. Судя по фотографиям размеры такого конденсатора составляют около 300 нм в ширину и около 100 нм в толщину.

Из-за того, что чип разрезан под углом, одни конденсаторы рассечены аккуратно по середине, у других же срезаны только «бока»:


DRAM память во всей красе

Если кто-то сомневается в том, что эти структуры и есть конденсаторы, то тут можно посмотреть более «профессиональное» фото (правда без масштабной метки).

Единственный момент, который меня смутил, что конденсаторы расположены в 2 ряда (левое нижнее фото), т.е. получается, что на 1 ячейку приходится 2 бита информации. Как уже было сказано выше, информация по мультибитовой записи имеется, но насколько эта технология применима и используется в современной промышленности – остаётся для меня под вопросом.

Конечно, кроме самих ячеек памяти внутри модуля есть ещё и какие-то вспомогательные структуры, о предназначении которых я могу только догадываться:


Другие структуры внутри чипа DRAM-памяти

Послесловие

Помимо тех ссылок, что раскиданы по тексту, на мой взгляд, довольно интересен данный обзор (пусть и от 1997 года), сам сайт (и фотогалерея, и chip-art, и патенты, и много-много всего) и данная контора, которая фактически занимается реверс-инжинирингом.

К сожалению, большого количества видео на тему производства Flash и RAM найти не удалось, поэтому довольствоваться придётся лишь сборкой USB-Flash-накопителей:

P.S.: Ещё раз всех с наступающим Новым Годом чёрного водяного дракона!!!
Странно получается: статью про Flash хотел написать одной из первых, но судьба распорядилась иначе. Скрестив пальцы, будем надеяться, что последующие, как минимум 2, статьи (про биообъекты и дисплеи) увидят свет в начале 2012 года. А пока затравка — углеродный скотч:


Углеродный скотч, на котором были закреплены исследуемые образцы. Думаю, что и обычный скотч выглядит похожим образом


Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:

Вскрытие чипа Nvidia 8600M GT, более обстоятельная статья дана тут: Современные чипы – взгляд изнутри
Взгляд изнутри: CD и HDD
Взгляд изнутри: светодиодные лампочки
Взгляд изнутри: Светодиодная промышленность в России
Взгляд изнутри: Flash-память и RAM
Взгляд изнутри: мир вокруг нас
Взгляд изнутри: LCD и E-Ink дисплеи
Взгляд изнутри: матрицы цифровых камер
Взгляд изнутри: Plastic Logic
Взгляд изнутри: RFID и другие метки
Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 1
Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 2
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 2
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 3
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 4
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 1
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 3
Взгляд изнутри: IKEA LED наносит ответный удар
Взгляд изнутри: а так ли хороши Filament-лампы?

и 3DNews:
Микровзгляд: сравнение дисплеев современных смартфонов

Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.

В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»

Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)


Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)

Flash-память. Устройство и принцип работы. NAND и NOR-память.

Всем доброго дня!

Сегодняшняя статья положит начало новому, небольшому циклу статей, посвященному хранению информации, различным типам памяти, способам записывания/считывания информации и всему, что с этим связано 🙂 И начнем мы с устройства хорошо нам всем знакомой Flash-памяти.

Что из себя вообще представляет Flash-память? Да просто обычная микросхема, ничем внешне не отличающаяся от любой другой. Поэтому может возникнуть резонный вопрос – а что там внутри и как вообще происходят процессы сохранения/считывания информации.

Итак, сердцем многих устройств памяти является полевой транзистор с плавающим затвором. Гениальнейшее изобретение 70-х годов 20-го века. Его отличие от обычных полевых транзисторов заключается в том, что между затвором и каналом, прямо в диэлектрике, расположен еще один проводник – который и называют плавающим затвором. Вот как все это выглядит:

На рисунке мы видим привычные нам сток-исток-затвор, а также расположенный в диэлектрике дополнительный проводник. Давайте разберемся как же это устройство работает.

Создадим между стоком и истоком разность потенциалов и подадим положительный потенциал на затвор. Что тогда произойдет? Правильно, через полевой транзистор, от стока к истоку потечет ток. Причем величина тока достаточно велика для того, чтобы “пробить” диэлектрик. В результате этого пробоя часть электронов попадет на плавающий затвор. Отрицательно заряженный плавающий затвор создает электрическое поле, которое начинает препятствовать протеканию тока в канале, в результате чего транзистор закрывается. И если отключить питание транзистора, электроны с плавающего затвора никуда не денутся и его заряд останется неизменным на долгие годы.

Но, конечно же, есть способ разрядить плавающий затвор. Для этого надо всего лишь подать на “основной” затвор напряжение противоположного знака, которое и “сгонит” все электроны, в результате чего плавающий затвор останется не заряженным. Собственно так и происходит хранение информации – если на затворе есть отрицательный заряд, то такое состояние считается логической единицей, а если заряда нет – то это логический ноль.

С сохранением информации разобрались, осталось понять как нам считать информацию из транзистора с плавающим затвором. А все очень просто. При наличии заряда на плавающем затворе его электрическое поле препятствует протеканию тока стока. Допустим при отсутствии заряда мы могли подавать на “основной” затвор напряжение +5В, и при этом в цепи стока начинал протекать ток. При заряженном плавающем затворе такое напряжение не сможет заставить ток течь, поскольку электрическое поле плавающего затвора будет ему мешать. В этом случае ток потечет только при напряжении +10В (к примеру 🙂 ). Таким образом, мы получаем два пороговых значения напряжения. И, подав, к примеру +7.5В мы сможем по наличию или отсутствию тока стока сделать вывод о наличии или отсутствии заряда на плавающем затворе. Вот таким образом и происходит считывание сохраненной информации.

Как все это связано с Flash-памятью? А очень просто – полевой транзистор с плавающим затвором является минимальной ячейкой памяти, способной сохранить один бит информации. И любая микросхема памяти состоит из огромного количества расположенных определенным образом транзисторов. И вот теперь пришло время рассмотреть основные типы Flash-памяти. А именно я бы хотел обсудить NOR и NAND-память.

Оба этих типа памяти построены на основе транзисторов с плавающим затвором, которым мы сегодня уделили немало времени. А принципиальное отличие состоит в том, каким образом соединены эти транзисторы. Конструкция NOR использует двумерную таблицу проводников. Проводники называют линией битов и линией слов. Все стоки транзисторов подключаются к линии битов, а все затворы к линии слов. Рассмотрим пример для лучшего понимания.

Пусть нам надо считать информацию из какой-то конкретной ячейки. Эта ячейка, а точнее этот конкретный транзистор, подключен затвором на одну из линий слов, а стоком на одну из линий битов. Тогда мы просто подаем пороговое напряжение на линию слов, соответствующую затвору нашего транзистора и считываем его состояние как в том примере, что мы рассмотрели чуть выше для одной ячейки.

С NAND все несколько сложнее. Если возвращаться к аналогии с массивом, то ячейки NAND-памяти представляют собой трехмерный массив. То есть к каждой линии битов подключен не один, а сразу несколько транзисторов, что в итоге приводит к уменьшению количества проводников и увеличению компактности. Это как раз и является одним из главных преимуществ NAND-памяти. Но как же нам считать состояние определенного транзистора при такой структуре? Для понимания процесса рассмотрим схему:

Как видно из схемы, одна линия битов соответствует нескольким ячейкам. И важной особенностью является следующее: если хотя бы один из транзисторов закрыт, то на линии битов будет высокое напряжение. Вот смотрите:

Действительно, низкий уровень на линии битов будет только тогда, когда вся цепочка транзисторов окажется открытой (вспоминаем курс, посвященный полевым транзисторам 🙂 ).

С этим вроде бы понятно, возвращаемся к нашему вопросу – как же считать состояние конкретного транзистора? А для этого недостаточно просто подать на линию слов (на затвор транзистора) пороговое напряжение и следить за сигналом на линии битов. Необходимо еще чтобы все остальные транзисторы были в открытом состоянии. А делается это так – на затвор нашего транзистора, состояние которого нам нужно считать, подается пороговое напряжение (как и в случае с NOR-памятью), а на затворы всех остальных транзисторов в этой цепочке подается повышенное напряжение, такое чтобы независимо от состояния плавающего затвора транзистор открылся. И тогда считав сигнал с линии битов мы узнаем в каком состоянии интересующий нас транзистор (ведь все остальные абсолютно точно открыты). Вот и все!

Такая вот получилась сегодня статья, разобрались мы с принципом работы и основными типами Flash, а также с устройством и принципом работы NAND и NOR-памяти. Надеюсь, что статья окажется полезной и понятной, до скорых встреч!

Технологии флэш-памяти

Современному человеку нравится быть мобильным и иметь при себе различные высокотехнологичные гаджеты (англ. gadget — устройство), облегчающие жизнь, да что там скрывать, делающие ее более насыщенной и интересной. И появились-то они всего за 10-15 лет! Миниатюрные, легкие, удобные, цифровые… Всего этого гаджеты достигли благодаря новым микропроцессорным технологиям, но все же больший вклад был сделан одной замечательной технологией хранения данных, о которой сегодня мы и будем говорить. Итак, флэш-память.

Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». На самом деле это не совсем так. Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства. В этой статье мы попытаемся понять их устройство, принцип работы, а также рассмотрим различные варианты практического использования.

NOR

 

Поскольку память с такой организацией считается первой представительницей семейства Flash, с нее и начнем. Схема логического элемента, собственно давшего ей название (NOR — Not OR — в булевой математике обозначает отрицание «ИЛИ»), приведена на рисунке.

С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.

Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток». При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. Хочу также обратить ваше внимание на то, что в структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор. Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации. Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит. Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов. Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.

NAND

NAND — Not AND — в той же булевой математике обозначает отрицание «И». Отличается такая память от предыдущей разве что логической схемой.

Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, все-таки есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы. Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях :) (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек. Недостатки (куда уж без них) заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.

Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.

И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных. Об этом и пойдет далее речь…

Где нужна память…

Сфера применения какого-либо типа флэш-памяти зависит в первую очередь от его скоростных показателей и надежности хранения информации. Адресное пространство NOR-памяти позволяет работать с отдельными байтами или словами (2 байта). В NAND ячейки группируются в небольшие блоки (по аналогии с кластером жесткого диска). Из этого следует, что при последовательном чтении и записи преимущество по скорости будет у NAND. Однако с другой стороны NAND значительно проигрывает в операциях с произвольным доступом и не позволяет напрямую работать с байтами информации. К примеру, для изменения одного байта требуется:

  1. считать в буфер блок информации, в котором он находится
  2. в буфере изменить нужный байт
  3. записать блок с измененным байтом обратно

Если еще ко времени выполнения перечисленных операций прибавить задержки на выборку блока и на доступ, то получим отнюдь неконкурентоспособные с NOR показатели (отмечу, что именно для случая побайтовой записи). Другое дело последовательная запись/чтение — здесь NAND наоборот показывает значительно более высокие скоростные характеристики. Поэтому, а также из-за возможностей увеличения объема памяти без увеличения размеров микросхемы, NAND-флэш нашел применение в качестве хранителя больших объемов информации и для ее переноса. Наиболее распространенные сейчас устройства, основанные на этом типе памяти, это флэшдрайвы и карты памяти. Что касается NOR-флэша, то чипы с такой организацией используются в качестве хранителей программного кода (BIOS, RAM карманных компьютеров, мобилок и т. п.), иногда реализовываются в виде интегрированных решений (ОЗУ, ПЗУ и процессор на одной мини-плате, а то и в одном чипе). Удачный пример такого использования — проект Gumstix: одноплатный компьютер размером с пластинку жвачки. Именно NOR-чипы обеспечивают требуемый для таких случаев уровень надежности хранения информации и более гибкие возможности по работе с ней. Объем NOR-флэш обычно измеряется единицами мегабайт и редко переваливает за десятки.

И будет флэш…

Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков. В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами. Как вы понимаете, этот сегмент информационных технологий не так уж и мал. Кроме того, со слов производителей, на нем экспансия флэш не остановится. Итак, какие же основные тенденции развития имеют место в этой области.

Во-первых, как уже упоминалось выше, большое внимание уделяется интегрированным решениям. Причем проекты вроде Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.

Пока что, так называемые on-chip (single-chip) системы представляют собой комбинации в одном чипе флэш-памяти с контроллером, процессором, SDRAM или же со специальным ПО. Так, например, Intel StrataFlash в сочетании с ПО Persistent Storage Manager (PSM) дает возможность использовать объем памяти одновременно как для хранения данных, так и для выполнения программного кода. PSM по сути дела является файловой системой, поддерживающейся ОС Windows CE 2.1 и выше. Все это направлено на снижение количества компонентов и уменьшение габаритов мобильных устройств с увеличением их функциональности и производительности. Не менее интересна и актуальна разработка компании Renesas — флэш-память типа superAND с встроенными функциями управления. До этого момента они реализовывались отдельно в контроллере, а теперь интегрированы прямо в чип. Это функции контроля бэд-секторов, коррекции ошибок (ECC — error check and correct), равномерности износа ячеек (wear leveling). Поскольку в тех или иных вариациях они присутствуют в большинстве других брендовых прошивок внешних контроллеров, давайте вкратце их рассмотрим. Начнем с бэд-секторов. Да, во флэш-памяти они тоже встречаются: уже с конвейера сходят чипы, имеющие в среднем до 2% нерабочих ячеек — это обычная технологическая норма. Но со временем их количество может увеличиваться (окружающую среду в этом винить особо не стоит — электромагнитное, физическое (тряска и т. п.) влияние флэш-чипу не страшно). Поэтому, как и в жестких дисках, во флэш-памяти предусмотрен резервный объем. Если появляется плохой сектор, функция контроля подменяет его адрес в таблице размещения файлов адресом сектора из резервной области.

Собственно, выявлением бэдов занимается алгоритм ECC — он сравнивает записываемую информацию с реально записанной. Также в связи с ограниченным ресурсом ячеек (порядка нескольких миллионов циклов чтения/записи для каждой) важно наличие функции учета равномерности износа. Приведу такой редкий, но встречающийся случай: брелок с 32 Мбайт, из которых 30 Мбайт заняты, а на свободное место постоянно что-то записывается и удаляется. Получается, что одни ячейки простаивают, а другие интенсивно исчерпывают свой ресурс. Чтобы такого не было, в фирменных устройствах свободное пространство условно разбивается на участки, для каждого из которых осуществляется контроль и учет количества операций записи.

Еще более сложные конфигурации класса «все-в-одном» сейчас широко представлены такими компаниями как, например, Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM). Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. К таким относятся: PDA, смартфоны, телефоны для сетей 3G. Приведу пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM-процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с распространенными ОС: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB. Таким образом на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.

Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти. В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR-флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода. В скором времени в серийное производство будут запущены 512 Мбит чипы NOR той же Renesas. Напряжение питания их составит 3,3 В (напомню, хранить информацию они могут и без подачи тока), а скорость в операциях записи — 4 Мбайт/сек. В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) — универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов — 0,13 нм, в планах переход на 0,09 нм техпроцесс. Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с!

Что ж, как видите, технология развивается стремительно. Вполне возможно, что к моменту выхода статьи появится еще что-нибудь новенькое. Так что, если что — не взыщите :) Надеюсь, материал был вам интересен.

Принцип работы и устройство USB-флешки

В этой статье мы с Вами рассмотрим принцип работы и устройство USB-флешки, а также я расскажу об особенности USB-флэш-накопителя перед другими запоминающими устройствами. C появление USB-флэшки произошел некий переворот в ПЗУ устройствах и большое количество людей по всему миру оценило удобство транспортировки данных в компактном и емком флэш-накопителе, который к тому же устойчив к воздействиям окружающей среды.

Первым делом, я хотел бы дать определение флэш-накопителю, а уж потом рассказать о его особенности перед другими запоминающими устройствами.

USB-Flash Drive (флешка, флэшка) — устройство для накопления и хранения информации. Переданные устройству данные располагаются и хранятся во флэш-памяти. Для получения информации usb флешку необходимо подключить к телевизору (Smart), компьютеру, планшету или любому другому считывающему устройству.

К основным недостаткам USB флэш-накопителя можно отнести ограниченный цикл записи/стирания, но хранящуюся в устройстве можно считать бесконечное количество раз. Цикл перезаписи современными стандартами на сегодняшний день ограничен от 10000 и до 100000 раз. Если взять во внимание минимальный цикл перезаписи (10000) то может показаться, что для эксплуатации такое количество более чем достаточно. Но на самом деле это не так.

Представьте себе ситуации, когда вы интенсивно используете флэшку перезаписывая на ней данные по нескольку раз в день. Согласитесь, что при такой эксплуатации, такое количество циклов (10000) для обновления информации уже не кажется таким уж большим. Хотя, справедливости ради, стоит сказать, что для рядового пользователя флэш-накопитель с минимальным ограничением перезаписи прослужит немало времени.

К сожалению не все USB накопители отрабатывают свой положенный срок честно. Как правило, виной этому производители мало известных фирм и компании с неизвестным происхождением, которые не соблюдают технологических норм при создании постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Очень часто наши китайские «друзья», которые любят делать подделки именитых брендов, не соблюдают технологию (не качественные детали) и создают дешевые накопительные устройства, которые раньше положенного времени  выходят из строя.

На что нужно обратить внимание при выборе USB-флэш-накопителя.

  • Производитель (компания). Чтобы свести к минимуму преждевременный выход из строя USB-флэш-накопителя , делайте свой выбор в пользу зарекомендовавших себя компаний, которые работаю на рынке не один год. Например, это могут быть такие компании как: Kingston, Transcend, Corsair, Apacer…
  • Так же при выборе usb-флэш-накопителя обратите внимание на каком типе памяти она построена. Хорошо если в ней установлена флэш-память типа NAND, потому что именно этот тип памяти может выполнить около 100000 циклов записи/стирания информации.

В основе USB флэш-накопителя находиться флэш-память типа NAND и небольшой микроконтроллер со встроенным ROM или RAM. Флэш-память (Flash Memory) относится к классу EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое запоминающее устройство ПЗУ или ЭСППЗУ.

Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимо, а значит ему не нужно электричество для хранения данных. Стоит сказать, что основная особенность EEPROM в том, что хранящуюся информацию в устройстве (mini SD, MMC, SD, USB-флешка…) можно считать бесконечное количество раз, а вот количество записи к сожалению ограничено (мы уже с вами говорили о том как выбрать SD карту).

Как правило на упаковке указывают и то и другое. Но и не редки случай, когда указывают только число циклов или тип памяти.

  • Тип ячеек памяти. В рядовых флэшках (USB-Flash-Drive) используют два типа ячеек памяти MLC и SLC. Как правило более дешевые модели USB флэш-накопителей комплектуют MLC (Multi-level cell — многоуровневые ячейки памяти)ячейками, которые могут выдержать около 10 тысяч циклов. Ну и как вы уже догадались SLC (Single-level cell — одноуровневые ячейки памяти) ячейками комплектуют более дорогие модели, которые выдерживают до 100000, а то и более циклов записи/стирания.

Если вы в ближайшее время планируете покупать такой накопитель (USB-Flash-Drive), то рекомендую прочитать статью о том как выбрать надежную USB флешку.

Принцип работы USB -флеш-накопителя и его компоненты.

Как я уже писал выше, что в основе USB-накопителя лежит флэш-память типа NAND или NOR. В свою очередь флэш-память содержит в себе кристалл кремния на котором размещены полевые транзисторы с плавающими и управляющими изолированными затворами. Стоит сказать, что полевые транзисторы имеют сток и исток. Так вот плавающий затвор транзистора способен удерживать заряд (электроны).

Во время записи данных на управляющий затвор подается положительное напряжение и некоторая часть электронов направляется (двигается) от стока к истоку, отклоняясь к плавающему затвору. Часть электронов преодолевает тонкий слой изолятора и проникают в плавающий затвор, где и остаются на продолжительный срок хранения. Время хранения информации измеряется годами, но так или иначе оно ограничено.

Устройство USB flash довольно компактны, мобильны и дают возможность подключиться к любому компьютеру, который имеет USB-разъем. На что только не идут производители чтобы угодить потенциальным покупателям совмещая USB накопитель со всевозможными брелками, украшениями, игрушками и авторучками…

Устройство USB Flash накопителя состоит из следующих электронных компонентов:

  1. Разъем USB.
  2. Микроконтроллер.
  3. Контрольные точки.
  4. Чип (микросхема) флэш-памяти.
  5. Кварцевый резонатор.
  6. Светодиод.
  7. Переключатель (защита от записи).
  8. Место для микросхемы памяти (дополнительное место).

Далее я хотел бы более подробно остановиться на основных компонентах usb flash накопителя и описать некоторые характерные симптомы нестабильной работы USB Flash накопителя.

Компоненты и симптомы нестабильной работы USB Flash накопителя.

  1. PCB — это многослойная печатная плата, которая служит основой для всех размещенных (распаянных) деталей электроники. Имеет следующие типичные неисправности: некачественно выполненный монтаж деталей электроники при деформации (изгибы, удары) платы приводит к внутренним разрывам около проводников и нестабильной работе usb-флэш накопителя.
  2. USB разъем — предназначен для подключения флэш-накопителя к устройствам чтения. При некачественном монтаже разъем отрывается от дорожек и в месте пайки.  Не так давно я сталкивался с данным явлением.
  3. Микроконтроллер — микросхема, в обязанности которой входит управление памятью типа NAND и передача информации. Содержит в себе данные о производителе и типе памяти, а также хранит в себе необходимую служебную информацию для правильного функционирования флэш-накопителя. По вине контроллера чаще всего происходит выход из строя флэш-накопителя.
  4. Симптомы характеризующие его выход из строя: флэш-накопитель определяется как «неизвестное устройство», показывает не правильный размер (объем) накопителя или просит вставить чистый диск в устройство чтения. Причиной выхода из строя контроллера (сгорает) — служит некачественное питание, плохая работа стабилизатора и неправильное извлечение флэш-накопителя.
  5. Микросхема памяти типа NAND — это энергонезависимая память, которая отвечает за хранение информации. По истечении N-го количества времени, при сбое или повреждении в памяти могут образоваться поврежденные блоки (бэд блоки). Возможны и другие причины появления испорченных блоков, в которые больше не представляется возможным записывать/считывать информацию. Устранить такую неисправность можно с помощью узкоспециализированных программ, что в конечном итоге уменьшит объем памяти, но восстановит работоспособность.
  6. Кварцевый резонатор — используется для построения опорной частоты, которая необходима для функционирования логики контроллера и флэш-памяти. При выходе из строя, USB флэш-накопитель определяется как «неизвестное устройство» или не определяется вовсе(не видит считывающее устройство).

Преимущества USB-флешек:

  • Небольшой размер, вес, портативность.
  • Накопитель можно подключить к любому устройству считывания (практически везде есть USB).
  • Практически нет влияния от внешней окружающей среды (пыль, царапины, загрязненность).
  • USB флешка может работать в широком диапазоне температур.
  • Малые габариты позволяют хранить большой объем информации.
  • Низкое энергопотребления.
  • В сравнении с жестким дискам, она устойчивее к внешним воздействиям, вибрациям и ударам.
  • Удобство подключения к устройству.
  • Высокая скорость доступа к данным.

Недостатки USB-флешек:

  • Ограниченное число циклов записи и стирания перед выходом из строя.
  • Ограниченный срок автономного хранения данных.
  • Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью шины USB и самой флеш-памяти.
  • Чувствительны к радиации и электростатическому разряду (обычно наблюдается в быту, чаще всего зимой).

В заключении статьи предлагаю Вам посмотреть тематическое видео по производству USB Flash накопителей на заводе Kingston Production.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также

Поделитесь в соцсетях:

  • 7

    0

    На чем информация может храниться дольше всего? Имею ввиду действительно длительные сроки. Например домашний архив с фото и документами, который хотелось бы передать правнукам. Облака не предлагать. Спасибо.

  • 3

    0

    Очень полезная и понятная статья, спасибо

  • 0

    0

    Да перезаписывайте сколько угодно. Ресурса флеш-накопителя хватит на много лет. А вот на производителя действительно стоит обращать внимание и это я уже описывал в одной из публикаций.

  • 0

    0

    Согласна, как и при выборе любого другого продукта, при покупке USB-флэш-накопителя следует обратить внимание на фирму-изготовителя (переходите по ссылке и узнавайте имена лучших компаний). Уже исходя из этого станет ясно, прослужит флешка долго или в скором времени с ней будут проблемы. В любом случае, ее следует беречь и стараться не перезаписывать информацию множество раз.

Как работает флэш-память | HowStuffWorks

homechevrons-leftemailspinner8facebookfacebook2instagramtwitteryoutube
  • Технология Здоровье Наука Дом и Сад Авто Технология Культура Деньги образ жизни Развлечения Приключение Животные Отзывы Викторины Подкасты
  • Компьютерное оборудование
  • Интернет
  • Компьютерное программное обеспечение
  • Компьютерная безопасность
  • Компьютерная периферия
Условия поиска .

Как работает флеш-память?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 ноября 2020 г.

Представьте себе, если бы ваша память работала только пока вы не спали. Каждые утром, когда вы встали, ваш разум был бы совершенно пуст! Ты бы вам придется заново выучить все, что вы когда-либо знали, прежде чем вы сможете что-либо сделать. Звучит как кошмар, но это как раз проблема компьютеров иметь. Обычные компьютерные чипы все «забывают» (теряют все содержимое) при отключении питания.Большие персональные компьютеры получают вокруг этого, имея мощные магнитные воспоминания, называемые жесткие диски, которые могут запоминать вещи независимо от того, включено ли питание. Но более компактные и портативные устройства, такие как цифровые фотоаппараты и MP3-плееры, нужны более компактные и портативные воспоминания. В них используются специальные чипы, называемые флэш-память для постоянного хранения информации. Флэш-память - это умно, но довольно сложно. Как именно они Работа?

Фото: Типичная защищенная цифровая (SD) карта цифровой камеры.Внутри находится микросхема флеш-памяти. Как это работает? Читать дальше!

Как компьютеры хранят информацию

Компьютеры электронные машины, которые обрабатывают информацию в цифровой формат. Вместо того, чтобы понимать слова и числа, как люди Да, они заменяют эти слова и числа на строки из нулей и единиц называется двоичным (иногда называемым «двоичным кодом»). Внутри компьютера одна буква «А» хранится в виде восьми двоичных чисел: 01000001. Фактически, все основные символы на ваша клавиатура (буквы A – Z в верхнем и нижнем регистре, цифры 0–9, а символы) могут быть представлены различными комбинациями всего восемь двоичных чисел.Вопросительный знак (?) Сохраняется как 00111111, номер 7 как 00110111, а левая квадратная скобка ([) как 01011011. Практически все компьютеры умеют представлять информацию с помощью этого «кода», потому что это общепризнанный мировой стандарт. Это называется ASCII (Американский стандартный код для обмена информацией).

Компьютеры могут представлять информацию в виде нулей и единиц, но как именно информация хранится в их микросхемах памяти? Это помогает придумать немного другой пример. Предположим, вы стоите на некотором расстоянии, я хочу отправить вам сообщение, а у меня только восемь флажков с что делать.Я могу установить флаги в строку, а затем отправить каждый письмо сообщения к вам, поднимая и опуская различные узор флагов. Если мы оба понимаем код ASCII, отправляя информация проста. Если я подниму флаг, вы можете предположить, что я имею в виду число 1, и если я оставлю флаг опущенным, вы можете предположить, что я имею в виду число 0. Итак, если Я показываю вам эту выкройку:

Вы можете понять, что я посылаю вам двоичное число 00110111, эквивалентно десятичному числу 55 и, таким образом, обозначает символ «7» в ASCII.

При чем тут память? Это показывает, что вы можете хранить, или представить символ вроде "7" с чем-то вроде флага, который может быть в двух местах, вверху или внизу. Компьютерная память - это фактически гигантский ящик из миллиардов и миллиардов флагов, каждый из которых может быть либо вверх, либо вниз. Но на самом деле это не флаги - они микроскопические переключатели, называемые транзисторами это может быть включено или выключено. Для сохранения персонажа требуется восемь переключателей например A, 7 или [. Требуется один транзистор для хранения каждой двоичной цифры (т.е. позвонил немного).В большинстве компьютеров восемь из этих битов вместе называется байтом. Поэтому, когда вы слышите, как люди говорят у компьютера так много мегабайт памяти, что он может хранить примерно столько миллионов символов информации (мега означает миллион; гига означает миллиард или миллиард).

Что такое флеш-память?

Фотография: Типичная карта памяти USB - и микросхема флэш-памяти, которую вы найдете внутри, если разобрать ее (большой черный прямоугольник справа).

Обычные транзисторы - это электронные переключатели, включаемые или выключаемые электричество - и это их сила и их слабость.Это сила, потому что это означает, что компьютер может хранить информацию просто прохождение электрических схем через свои схемы памяти. Но это слабость тоже, потому что как только власть выключается, все транзисторы возвращаются в исходное состояние - и компьютер теряет всю информацию, которую он хранит. Это как гигант приступ электронной амнезии!

Фото: Apple iPod, прошлое и настоящее. Белый слева - классический iPod старого стиля с 20 ГБ памяти на жестком диске.Более новая черная модель справа имеет флэш-память 32 ГБ, что делает ее легче, тоньше, надежнее (меньше шансов умереть, если вы ее уроните) и потребляет меньше энергии.

Память, которая «забывает» при отключении питания, называется оперативной памятью (RAM). Есть другой вид памяти, называемой постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), которое не страдает этой проблемой. Чипы ПЗУ предварительно сохранены с информацию, когда они производятся, чтобы они не «забывали», что они знают, когда питание включается и выключается.Тем не менее информация, которую они хранят, существует постоянно: они никогда не могут быть переписал снова. На практике компьютер использует смесь разных виды памяти разного назначения. Что нужно помнить все время - например, что делать при первом включении - хранятся на ПЗУ микросхемы. Когда вы работаете на своем компьютере, и он требует временного память для обработки вещей, в ней используются микросхемы RAM; это не имеет значения позже эта информация теряется. Информация, которую вы хотите компьютер, который нужно помнить бесконечно, хранится на его жестком диске.Это занимает больше времени читать и записывать информацию с жесткого диска, чем с микросхем памяти, поэтому жесткие диски обычно не используются в качестве временной памяти. В гаджетах цифровые фотоаппараты и небольшие MP3-плееры, вместо жесткого диска используется флэш-память. В нем есть определенные вещи общий как с RAM, так и с ROM. Как и ROM, он запоминает информацию, когда питание отключено; как RAM, его можно стереть и перезаписать и снова.

Как работает флеш-память - простое объяснение

Фото: Включите флэш-память цифровой камеры. карту, и вы можете увидеть электрические контакты, которые позволяют камере Подключите к микросхеме памяти внутри защитного пластикового корпуса.

Flash работает с использованием совершенно другого типа транзистора, который остается включенным (или выключенным) даже при выключении питания. Нормальный транзистор имеет три соединения (провода, управляющие им) называется источником, стоком и Ворота. Представьте транзистор как трубу, по которой электричество может течь, как вода. Один конец трубы (куда поступает вода) называется источник - подумайте об этом как о кране или кране. Другой конец трубы называется слив - там, где вода стекает и уходит.Между исток и сток, перекрывающие трубу, есть затвор. Когда ворота закрыт, труба перекрыта, нет может течь электричество, и транзистор выключен. В этом состоянии транзистор хранит нуль. Когда затвор открыт, течет электричество, транзистор включен, и хранит один. Но при отключении питания транзистор тоже выключается. Когда вы снова включаете питание, транзистор все еще выключен, и поскольку вы не можете знать, был ли он включен или выключен до питание было отключено, вы можете понять, почему мы говорим, что он "забывает" любую информацию он хранит.

Флэш-транзистор отличается тем, что у него второй затвор над первым. Когда ворота открываются, немного электричества просачивается через первые ворота и остается там, между первыми и вторыми воротами, записывая номер один. Даже если питание отключено, электричество все еще есть между двое ворот. Так транзистор хранит информацию о том, питание включено или выключено. Информацию можно стереть, сделав "застрявшее электричество" снова падает.

Как работает флеш-память - более сложное объяснение

Это очень приукрашенное, очень упрощенное объяснение что-то очень сложное. Если вам нужны подробности, это поможет если вы читали нашу статью про транзисторы сначала, особенно немного внизу о полевых МОП-транзисторах, а затем читайте дальше.

Транзисторы во флэш-памяти похожи на полевые МОП-транзисторы, только у них два ворота наверху вместо одного. Так выглядит флеш-транзистор внутри. Вы можете видеть, что это бутерброд n-p-n с двумя воротами наверху, одним называется контрольным затвором, а другой называется плавающим затвором.Двое ворот разделены оксидными слоями, через которые обычно не может проходить ток:

В этом состоянии транзистор выключен - и эффективно сохранение нуля. Как его включить? И источник, и области стока богаты электронами (потому что они сделаны из n-типа кремний), но электроны не могут течь от истока к стоку из-за электронодефицитный материал p-типа между ними. Но если мы применим положительное напряжение на двух контактах транзистора, называемое битовой линией и словарный запас, электроны стремительно тянутся от истока к стоку.А немногим также удается пробиться сквозь оксидный слой с помощью процесса, называемого туннелирование и застревание на плавающих воротах:

Наличие электронов на плавающем затворе - это как вспышка транзистор хранит единицу. Электроны останутся там бесконечно, даже когда положительные напряжения сняты и есть ли питание подается в схему или нет. Электроны можно вымыть подавая отрицательное напряжение на словарную линию, что отталкивает электроны обратно, как они пришли, очистив плавающие ворота и сделав транзистор снова запоминает ноль.

Непростой процесс для понимания, но именно так флеш-память творит свое волшебство!

На сколько хватает флэш-памяти?

Флэш-память со временем изнашивается, потому что ее плавающие ворота дольше работают после они использовались определенное количество раз. Очень широко цитируется, что флеш-память деградирует после того, как она была написана и переписана примерно «10 000 раз», но это заблуждение. Согласно патенту на флэш-память 1990-х годов Стивена Уэллса из Intel, «хотя переключение начинает занимать больше времени после примерно десяти тысяч переключений, требуется примерно сто тысяч переключений, прежде чем увеличенное время переключения повлияет на работу системы." Будь то 10000 или 100000, обычно подходит для USB-накопителя или карты памяти SD в цифровая камера, которую вы используете один раз в неделю, но менее подходит для основной памяти компьютера, мобильного телефона или другого гаджета, который используется ежедневно в течение многих лет. Одним из практических способов обойти ограничение является обеспечение операционной системой использования разных битов флэш-памяти при каждом стирании и сохранении информации (технически это называется с выравниванием износа ), чтобы ни один бит не стирался слишком часто.На практике современные компьютеры могут просто игнорировать и «на цыпочках» обходить неисправные части микросхемы флеш-памяти, точно так же, как они могут игнорировать плохие секторы на жестком диске, поэтому реальный практический предел срока службы флеш-накопителей намного выше: где-то между 10 000 и 1 миллион циклов. Современные фотовспышки было продемонстрировано, что они выживают в течение 100 миллионов циклов и более.

Кто изобрел флеш-память?

Flash был первоначально разработан инженером-электриком Toshiba. Фудзио Масуока, подавший Патент США 4531203 на идею с коллегой Хисакадзу Иидзука еще в 1981 году.Первоначально известная как одновременно стираемая EEPROM (электрически стираемая программируемая постоянная память), она получила прозвище «вспышка», потому что ее можно было мгновенно стереть и перепрограммировать - так же быстро, как вспышка камеры. В то время современные стираемые микросхемы памяти (обычные СППЗУ) требовали около 20 минут, чтобы протереть их для повторного использования лучом ультрафиолетового света, а это означало, что они нуждались в дорогой светопрозрачной упаковке. Более дешевые, электрически стираемые СППЗУ действительно существуют, но они имеют более громоздкую и менее эффективную конструкцию, требующую двух транзисторов для хранения каждого бита информации.Флэш-память решила эти проблемы.

Фото: 1) Стираемая память перед флеш-памятью: микросхемы EPROM имели маленькие круглые окошки в сверху, через которую вы могли стереть их содержимое, используя длительный поток ультрафиолетового излучения. Если вам интересно, это 32 КБ (килобайт) AMD AM27C256 1986 года выпуска, Таким образом, ее объем памяти примерно в 1000 раз меньше, чем даже на маленькой SD-карте емкостью 32 МБ (мегабайта) на верхнем фото. 2) Крупный план УФ-прозрачного окна и микросхемы внутри упаковки.

Toshiba выпустила первые флеш-чипы в 1987 году, но большинство из нас не сталкивались с этой технологией в течение следующего десятилетия или около того, после того, как карты памяти SD впервые появились в 1999 году (совместно поддерживаемые Toshiba, Matsushita и SanDisk). Карты SD позволили цифровым фотоаппаратам записывать сотни фотографий и сделали их гораздо более полезными, чем старые пленочные фотоаппараты, которые могли делать около 24–36 снимков за раз. В следующем году Toshiba выпустила первый цифровой музыкальный проигрыватель, использующий SD-карту.Apple потребовалось еще несколько лет, чтобы догнать и полностью внедрить технологию флэш-памяти в свой собственный цифровой музыкальный проигрыватель iPod. Во всех ранних «классических» iPod использовались жесткие диски, но выпуск крошечного iPod Shuffle в 2005 году ознаменовал начало постепенного перехода, и все современные iPod и iPhone теперь используют флэш-память.

Что ждет флеш-память в будущем?

За последнее десятилетие или около того Flash быстро вытеснил магнитные накопители; во всем от суперкомпьютеры и ноутбуки В смартфонах и iPod жесткие диски все чаще уступают место быстрым компактным SSD (твердотельным накопителям) на основе флеш-чипов.Эта тенденция была вызвана другой тенденцией: переходом от настольных компьютеров и стационарных телефонов к мобильным устройствам (смартфонам и планшетам) и мобильным телефонам, которым необходимы сверхкомпактные, высокоплотные и чрезвычайно надежные запоминающие устройства, способные выдержать стрессы и напряжения, которые мы бросаем в наши рюкзаки и портфели. Сейчас эти тенденции отдают предпочтение технологии 3D flash ("stacked"), разработанной в начале 2000-х годов и официально запущенной Samsung в 2013 году, в которой десятки различных слоев ячеек памяти могут быть выращены на одной кремниевой пластине для увеличения емкости хранилища. (точно так же, как несколько этажей в многоэтажном офисном здании позволяют разместить больше офисов на одном участке земли).Вместо использования плавающих вентилей (как описано выше) в 3D-флеш-памяти используется альтернативный (хотя иногда и менее надежный) метод, называемый ловушкой заряда, который позволяет нам создавать запоминающие устройства гораздо большей емкости в том же объеме пространства, вплоть до терабит (Тбит ) масштаб (1 триллион бит = 1 000 000 000 000 бит).

.

Все, что вам нужно знать о картах памяти SD

Возможно, вы никогда раньше в жизни не задумывались об SD-картах: у вас есть одна с вашей первой камерой, и вы используете ее с тех пор. Или, может быть, вы только что купили новые, поскольку время шло, а разрешение камеры повышалось.

Но просто покупка дешевой SD-карты по ее стоимости за гигабайт часто является ложной экономией. Например, медленные карточки со скидкой подойдут, когда вы снимаете несколько изображений замедленного объекта.Однако, как только вы перейдете на камеру, которая может снимать больше кадров в секунду, вы обнаружите, что пропускаете снимки, в то время как ваша камера изо всех сил пытается записать на медленную карту.

Или, если вы хотите заняться видеосъемкой, вы обязательно обнаружите, что не все SD-карты были созданы одинаково. За прошедшие годы SD-карты эволюционировали, чтобы соответствовать требованиям все более совершенных камер: от большего количества мегапикселей до более высокой скорости серийной съемки и записи видео 4K.

Это означает, что они несут множество различных индикаторов ожидаемой работы, что может сбивать с толку.К счастью, мы здесь, чтобы прояснить этот процесс - вот как выбрать подходящую SD-карту для вас.

Тип и марка

Первое, на что следует обратить внимание, это совместимость конкретной карты с вашей камерой.

Если ваша камера использует формат SD, она должна быть совместима с двумя основными типами карт, производимых сегодня, а именно SDHC (Secure Digital High Capacity) и SDXC (Secure Digital eXtended Capacity).

Старые карты, помеченные просто как SD, обычно также работают с современными камерами, хотя они больше не производятся, поскольку требования последних моделей превышают их возможности.

Лучший способ проверить, что ваша камера будет принимать, а что нет, - это просмотреть технические характеристики камеры в руководстве (или на аналогичной странице на веб-сайте производителя).

Все карты SDHC и SDXC имеют небольшую вкладку сбоку, которая предотвращает изменение содержимого карты каким-либо образом - если вы сдвинете эту вкладку вниз, вы не сможете ничего записывать или удалять с карты, и это полезный способ защитить ваши изображения и видео, особенно когда ваша карта заполнена.Иногда эту вкладку можно немного сдвинуть, когда вы вставляете карту в камеру. Если вы получаете сообщение об ошибке при попытке сделать изображение, выньте карту и убедитесь, что вкладка не находится в положении «заблокировано».

Некоторые карты microSD поставляются с полноразмерными адаптерами SD, поэтому вы можете использовать их в телефоне или планшете, а также в камере.

Другие типы карт SD поставляются в меньших вариантах, например microSDXC. Они обычно используются в смартфонах, хотя часто поставляются с адаптерами размера SD, которые позволяют использовать их в камерах и кардридерах.

Lexar и Sandisk являются доминирующими игроками на рынке, хотя Integral, Kingston и Transcend производят отличные альтернативы, которые могут быть дешевле, хотя есть также варианты от таких известных брендов, как Toshiba и Samsung. Какой бы бренд вы ни выбрали, покупайте только у надежного продавца, так как есть недобросовестные торговые точки, предлагающие поддельные карты.

Емкость

Какого размера должна быть ваша карта памяти? Для большинства людей карта на 32 ГБ - самая маленькая из тех, которые вам следует рассмотреть, а 64 ГБ, вероятно, будут лучшим вариантом.И это подводит нас к нашему первому сокращению - все карты емкостью 32 ГБ и ниже относятся к лагерю SDHC, а карты размером 64 ГБ и более классифицируются как SDXC.

Более длинный ответ заключается в том, что размер карты зависит от фотографа. Если вы действительно любите снимать, вам следует стремиться к карточке, на которой будет храниться от 1500 до 2000 изображений с любой камеры, которая у вас есть.

Если вы снимаете реже, вероятно, достаточно карты на 1000 изображений.Вы стремитесь найти здесь золотую середину - карту, на которой не закончится место, когда все станет интересно, но это заставит вас выгружать и создавать резервные копии изображений с относительной частотой. Если вы снимаете видео, вероятно, будет достаточно карты, на которую можно записывать около часа качественной пленки с вашей камеры.

Если вы видеооператор, вам понадобится больше, особенно если вы снимаете в формате 4K. Мы бы не стали смотреть на вещи меньше 128 ГБ, а 256 ГБ, вероятно, более практично, если вы не хотите выгружать отснятый материал и резервировать его каждую ночь или две, когда вы находитесь вдали от дома.

Что самое большое, что вы можете сделать? Lexar теперь производит SD-карту емкостью 1 ТБ, которая больше, чем вы найдете на многих ноутбуках с твердотельным накопителем. Это впечатляет, конечно, но вряд ли это будет очень хорошее соотношение цены и качества - вы наполните его технологиями текущего поколения, только если вы пройдете много времени между выгрузкой отснятого материала и идеей размещения 1 ТБ потенциально бесценного материала на диске одиночная карта заставляет нас расслабиться в коленях.

Избегайте карт меньшей емкости, если вы склонны использовать серийную съемку для съемки спортивных состязаний и других действий, так как вы быстро заполните их

Большинство людей считает, что выбор нескольких карт среднего размера - лучший вариант, чем использование одна большая.Это имеет смысл с точки зрения безопасности - если, например, с картой что-то пойдет не так, хорошо знать, что не все ваши изображения и видео находятся под угрозой, - но это также хорошая идея для организации. Все большее количество камер теперь предлагает два слота для карт, что является еще одной причиной инвестировать в несколько карт, а не только в одну.

.

Как работают видеокарты | HowStuffWorks

Как и материнская плата, графическая карта представляет собой печатную плату, на которой размещены процессор и оперативная память. Он также имеет микросхему системы ввода / вывода (BIOS), которая хранит настройки карты и выполняет диагностику памяти, ввода и вывода при запуске. Процессор видеокарты, называемый графическим процессором (GPU), аналогичен процессору компьютера. Однако графический процессор разработан специально для выполнения сложных математических и геометрических вычислений, необходимых для рендеринга графики.Некоторые из самых быстрых графических процессоров имеют больше транзисторов, чем средний процессор. Графический процессор выделяет много тепла, поэтому обычно располагается под радиатором или вентилятором.

Помимо вычислительной мощности, графический процессор использует специальные программы, помогающие анализировать и использовать данные. ATI и nVidia производят подавляющее большинство графических процессоров на рынке, и обе компании разработали собственные усовершенствования для повышения производительности графических процессоров. Для улучшения качества изображения в процессорах используются:

Объявление

  • Полное сглаживание сцены (FSAA), которое сглаживает края трехмерных объектов
  • Анизотропная фильтрация (AF), которая делает изображения более четкими

Каждая компания также разработала определенные методы, помогающие графическому процессору применять цвета, оттенки, текстуры и узоры.

Поскольку графический процессор создает изображения, ему нужно где-то хранить информацию и готовые изображения. Для этого он использует оперативную память карты, храня данные о каждом пикселе, его цвете и его расположении на экране. Часть ОЗУ может также действовать как буфер кадров , что означает, что он хранит завершенные изображения до тех пор, пока не придет время их отображать. Как правило, видеопамять работает на очень высоких скоростях и имеет двухпортовый , что означает, что система может читать из нее и записывать в нее одновременно.

ОЗУ подключается непосредственно к цифро-аналоговому преобразователю , называемому ЦАП. Этот преобразователь, также называемый RAMDAC, преобразует изображение в аналоговый сигнал, который может использовать монитор. Некоторые карты имеют несколько RAMDAC, что может повысить производительность и поддерживать более одного монитора. Вы можете узнать больше об этом процессе в Как работает аналоговая и цифровая запись.

RAMDAC отправляет окончательное изображение на монитор через кабель.Мы рассмотрим это соединение и другие интерфейсы в следующем разделе.

.

Лучшая карта памяти Micro SD для Switch: какую карту памяти Nintendo Switch стоит приобрести?

Если вы искали карту памяти Nintendo Switch, чтобы увеличить объем памяти для вашей консоли, вы, вероятно, не одиноки. В то время как 32 ГБ встроенной памяти обычно достаточно для большинства обычных пользователей, для консоли это, вероятно, не уйдет очень далеко, особенно если у вас есть больше, чем несколько игр Nintendo Switch, или вы предпочитаете загружать свои игры в цифровом виде.

Пространство также быстро заполнится, если вы будете регулярно делать снимки экрана и видео своих виртуальных приключений, поэтому, если вы не хотите, чтобы вас заставляли удалять свои любимые игровые моменты, пора расширить хранилище.

К счастью, Nintendo Switch и более компактный, только для портативных устройств Nintendo Switch Lite имеют слоты для карт памяти Micro SD, которые упрощают добавление дополнительной памяти.

Хотя коммутатор может поддерживать карты micro SD с объемом памяти до 2 ТБ, их пока нет в наличии, и это, несомненно, больше, чем потребуется большинству пользователей.

Тем не менее, в продаже все еще есть отличные и экономичные карты памяти Nintendo Switch, которые позволят вам, по крайней мере, удвоить, если не вчетверо, объем доступного места на вашем коммутаторе по цене меньше, чем игра.

У нас есть отдельные руководства для аксессуаров Nintendo Switch или дорожных чемоданов Nintendo Switch, но если вам нужны лучшие карты памяти Nintendo Switch, продолжайте прокрутку. (Вы также найдете некоторые общие вопросы о файлах сохранения и минимальных спецификациях внизу этой статьи.)

Лучшие карты памяти Nintendo Switch

  1. Лучшая карта памяти Micro SD для Switch: Sandisk microSDXC
  2. Лучшая цена: Kingston Canvas Выберите microSDXC
  3. Лучшее для хранения: SanDisk Ultra 400 ГБ microSDXC

Изображение предоставлено: Sandisk

Самый официальный: Sandisk microSDXC

Карты памяти марки Nintendo - надежный выбор

Технические характеристики

Хранение: 64 ГБ, 128 ГБ

Скорость чтения: до 100 МБ / с

Гарантия: Пожизненная (или 30 лет)

Устройство чтения SD: Нет

Сверхвысокая скорость: UHS-3

Ничто, кроме печати одобрения Nintendo, не успокоит вас.Sandisk - крупный производитель карт памяти - хотя обычно это касается камер - и эти дополнительные параметры имеют скорость чтения до 100 МБ для быстрой загрузки. Гарантия минимум 30 лет.

У них даже есть дружелюбный гриб (для модели 128 ГБ) или дизайн Triforce (для модели 64 ГБ). Вы не особо увидите дизайн, когда он находится в консоли, но вы будете знать, что он есть.

(Изображение предоставлено Kingston)

Лучшее по цене: Kingston Canvas Select microSDXC

Недорогое хранилище

Технические характеристики

Хранение: до 256 ГБ

Скорость чтения: до 80 МБ / с

Гарантия: Срок службы (или 30 лет)

SD-ридер: Да

Сверхвысокая скорость: UHS-1

Не такой официальный, но все же очень уважаемый бренд - а карта памяти Kingston на 128 ГБ стоит на несколько пенни меньше за гигабайт чем его аналог Sandisk.Вы получаете немного более медленное время загрузки, всего 80 МБ / с, но это все еще в пределах рекомендаций Nintendo для SD-карт - и вариант для моделей 16 ГБ, 32 ГБ, 64 ГБ, 128 ГБ или 256 ГБ.

Изображение предоставлено: Sandisk

Лучшее для хранения: SanDisk Ultra 400 ГБ microSDXC

Больше, чем вам когда-либо понадобится

Технические характеристики

Хранение: 400 ГБ

Скорость чтения: до 100 МБ / с

Гарантия: 10 лет

SD-ридер: есть

Сверхвысокая скорость: UHS-1

400 ГБ? Мы не можем себе представить, что вы быстро заполните эту сумму, но приятно знать, что у вас не закончится место.Технически вы можете получить 512 ГБ, но вы видите большой рост цены только из-за этого небольшого увеличения хранилища - поэтому мы рекомендуем пока придерживаться 400 ГБ.

Нужна ли мне карта micro SD для Nintendo Switch?

Если вы планируете сыграть больше, чем несколько инди-игр, да. Одно только Breath of the Wild займет 13,4 ГБ места, что составляет около 40% встроенного хранилища консоли. И это касается как Switch , так и Switch Lite.

Было бы разумно покупать большие игры AAA на физических картриджах, чтобы такие игры, как Mario и Zelda, не занимали все пространство.Но с точки зрения удобства ничто не сравнится со сжатием всех ваших игр на одной удобной карте памяти Nintendo Switch. Некоторые физические игры также требуют обязательной загрузки из Интернета для работы, что может занимать драгоценное место.

Большие игры AAA, такие как Super Mario Odyssey, могут занимать много места (Изображение предоставлено Nintendo)

Хранятся ли файлы сохранения на картах памяти Switch?

Нет, на внешние карты памяти можно сохранять только свои игры, изображения и видео. Все файлы сохранений хранятся во внутренней памяти - частично для предотвращения пиратства - хотя, к счастью, сами по себе они не занимают слишком много места.

Если у вас есть подписка на Nintendo Switch Online, вы также можете создавать резервные копии файлов сохранения в облаке, хотя не все игры совместимы с этой функцией. Если вам удастся сломать консоль - mamma mia - вы сможете безопасно восстановить свой прогресс. Вы также можете повторно загрузить любое приобретенное игровое программное обеспечение бесплатно.

Какие карты micro SD работают на Nintendo Switch?

Технически совместимы будут любые карты micro SD (менее 4 ГБ), micro SDHC (4–32 ГБ) или micro SDXC (расширенная емкость, более 32 ГБ), хотя вам, вероятно, понадобится не менее 16–32 ГБ, чтобы они окупились. покупка.Nintendo также рекомендует высокоскоростную карту памяти для оптимальной производительности, поэтому вам стоит обратить внимание на карту с поддержкой UHS-I и минимальной «скоростью чтения» 60-95 МБ / с (все карты, перечисленные ниже, соответствуют этим требованиям. ).

Если вы используете карту памяти micro SDXC (более 32 ГБ), Nintendo сообщает, что «вы должны сначала подключить консоль к Интернету и выполнить обновление системы», прежде чем загружать игры на карту.

Это не то, что вы ищете? Ознакомьтесь с некоторыми из самых дешевых комплектов, предложений и аксессуаров для Nintendo Switch .

Обзор лучших предложений на сегодня

SanDisk 64 ГБ Ultra UHS-I ...

Kingston Digital 64 ГБ SDXC ...

SanDisk 400 ГБ Ultra UHS-I ...

.

Смотрите также

  • Категории

  • Топ программ

  • Рейтинг программ

  • Голосуемые

    •