#факты | Как работает флешка?

20 Июня 2013 в 19:00, Олег Довбня 7 927 просмотров 20

Как работает флешка?

Чаще всего вы храните свои фотографии, песни и тексты на жестком диске компьютера. Но порой нужен другой накопитель, более мобильный, который можно носить с собой и открывать на любом компьютере. Иногда необходимо сделать резервные копии важных файлов. В таких случаях на помощь приходит флеш-память. Специальные карты памяти этого типа заменяют жесткие диски смартфонам, планшетам и цифровым камерам. Эта же память лежит в основе SSD-накопителей. Ее называют «твердотельной» (solid state), поскольку накопители, основанные на ней, лишены движущихся деталей. Узнав о том, как преодолеваются ограничения компьютерной памяти, наши читатели проявили интерес к SSD-накопителям. И сегодняшний наш рассказ посвящен флеш-памяти, на которой базируются эти современные диски, обретающие все большее и большее распространение.

Некоторые виды флеш-накопителей

Как работает флешка?

Прежде, чем переходить к детальному рассмотрению технологии, разберемся в том, как устроен чип флеш-памяти. Здесь нам не обойтись без специальной терминологии, которая позволит нам понять, как происходит запись и удаление данных из ячеек памяти этого типа. Важно понимать, что флеш-накопители занимают в известной нашим читателям иерархии компьютерной памяти ту же ступеньку, что и жесткий диск. И, фактически, они играют его роль.

Начнем наше повествование с краткого списка накопителей, в которых используется флеш-память:

  • Чип BIOS вашего компьютера
  • Карты памяти CompactFlash (изначально предназначались для цифровых камер)
  • Карты памяти SmartMedia (изначально предназначались для цифровых камер)
  • Карты памяти Memory Stick (изначально предназначались для цифровых камер)
  • PCMCIA. Используется в SSD-накопителях для ноутбуков
  • Карты памяти для игровых консолей
  • USB-флешки

Флеш-память является разновидностью электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (EEPROM, Electronically Erasable Programmable Read Only Memory, ЭСППЗУ). Она обладает своего рода «сеткой», образуемой строками и столбцами. Каждая ячейка этой сетки оборудована двумя транзисторами.

Транзисторы отделены друг от друга тонким слоем оксида. Один транзистор электронщики именуют «плавающим затвором» («floating gate»), а второй «управляющим электродом» («control gate»). Если плавающий затвор связан с ячейкой, то она приобретает значение «1». Чтобы изменить значение на нулевое, применяется процесс, который известен, как туннелирование по Фаулеру-Нордхайму.

Туннелирование и стирание

Как работает флешка?

Туннелирование применяется для изменения порядка размещения электродов в плавающем затворе. На плавающий затвор воздействует ток, напряжение которого чаще всего находится в диапазоне от 10 до 13 вольт. Ток поступает из столбца или от разрядной шины.

Этот разряд уподобляет транзистор плавающего затвора «электронной пушке», использовавшейся в электронно-лучевой трубке старых ЭЛТ-мониторов и телевизоров, при производстве которых использовалось немало свинца. Возбужденные электроны на своем пути встречают преграду в виде обратной стороны тонкого оксидного слоя, придавая ему отрицательный заряд. Эти отрицательно заряженные электроны играют роль барьера между управляющим электродом и плавающим затвором.

Специальный компонент мониторит уровень заряда, проходящего через плавающий затвор. Если напряжение проходящего тока превосходит пятидесятипроцентный порог, то значение ячейки будет равно единице. Если заряд падает ниже этого порога, то значение обнуляется. Пороговая величина рассчитывается из общего напряжения заряда. То есть, если напряжение равно десяти вольтам, то если через плавающий затвор проходит ток, напряжением менее 5 вольт, значение ячейки будет равно нулю. Значения всех ячеек EEPROM равные единице, а их управляющий электрод и плавающий затвор полностью открыты.

Электроны в ячейках чипа флеш-памяти могут быть возвращены в нормальное состояние путем воздействия на них электрического поля соответствующего повышенного напряжения. Флеш-память пронизана сетью тончайшего проводникового материала, позволяющего воздействовать электрическим полем, как на весь чип, так и на его отдельные сегменты. Это позволяет стереть данные в определенных областях флеш-памяти, чтобы затем записать туда новую информацию.

Флеш-память работает значительно быстрее, чем ее древняя предшественница EEPROM. Дело в том, что в EEPROM-памяти одновременно позволялось стирать только один байт данных. Флеш-память дает возможность одновременно очистить от хранимой в ней информации целый блок или весь чип полностью. Затем ячейки памяти могут быть наполнены новыми данными.

Не совсем флешка в автомобильном радиоприемнике

Как работает флешка?

В автомобильном радиоприемнике (помимо накопителя) используется специальная память для хранения предварительных установок и списка программ. Может показаться, что это тоже флеш-память. Но нет, на самом деле это несколько иной тип памяти, который называется флеш-RAM (оперативная флеш-памяти). Ее отличие от обычной флеш-памяти состоит в том, что флеш-RAM является энергозависимой, ей требуется немного энергии для того, чтобы удерживать данные.

Флеш-память способна хранить расположенную в ней информацию безо всякого внешнего источника энергии. Но даже при полном отключении радиоприемника, он все равно будет потреблять немного энергии для того, чтобы данные не потерялись из флеш-RAM. Если же вышел из строя аккумулятор, что приемник потеряет все свои настройки. То же самое произойдет и в случае отсоединения от него проводов.

Продолжение следует

По материалам computer.howstuffworks.com

#факты | Как работает флешка?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

20 комментариев

  1. stalker20071

    Ошибочки иногда встречаются, то есть, скорее, опечаточки. Надо проверять перед публикацией)
    А так- спасибо, познавательно!

  2. мэн.

    обожаю такие статьи! Побольше бы в таком плане. Типа ликбеза. А то многие не знают как устроено то, чем мы пользуемся каждый день. Очень интересно и полезно.

  3. vik_arm

    статья хорошо но немного маловато мне кажется

  4. Феня

    Статья неплохая. Но вот фраза "немало свинца" как-то не вписывается в общий посыл статьи

  5. spacetoxicology

    и все же, сколько может храниться информация на USB флешке (например 4 GB), если на нее что-нибудь записать и положить в ящик стола?

    Год, два, 10, ...бесконечность??? Ответа на этот вопрос в статье нет. Может кто просветит?!

  6. bor731

    Олег! Прости, но я опять вмешаюсь, продвинутые юзвери))) не хранят свои фотографии, песни и тексты на жестком диске компьютера. Всё находится в облаке или в соц сетях чай не при лучине живём.))) На внешнем диске у меня только резервные копии. Да диск с Виндой . Флешка мне нужна только что бы передать что то, или наоборот стянуть у кого то.

    • Олег Довбня

      Если облако занимает нижний уровень в иерархии компьютерной памяти вместо жесткого диска, это никак не меняет суть написанного.

      • bor731

        Олег! Вы красиво ответили, даже не хочется портить своим высказыванием этот шедевр,но я отвечу по своему по- вятски, не акцентируйте на этом слове своё внимание, это я так шучу. Ответ таков, как не крути а компьютер чист, аки слеза младенца. Извините за каламбур.

    • iGore

      А облачные сервера соцсетей и проч где хранят Ваши данные? ;-]

    • Torloki

      Вот продвинутые , как раз и хранят на жестком диске - потому что, кто хочет . чтоб его личные данные засветились . как это США делают - Или Сноуден для вас не пример?)

  7. lada

    Ни чего нового не подчерпнула ! Общеизвестные факты!

    • iGore

      Возми с полки пряник. Молодец.

      Может Вам также общеизвестно почему флеш-накопители имеют ограничение перезаписи и сколько времени может храниться информация на отключенном накопителе?

    • spacetoxicology

      Ладушка, если ты ведаешь, то будь таки добра, дай нам всем ответ на заданный мной вопрос. Он приведен немного выше. Заранее благодарю.

    • bor731

      Парни, что вы пристали к девушке или хотите познакомится.

  8. eto_hard

    Почему в автомобильном радиоприёмнике не используют обычную флэш-память, т.е. не энергозависимую?

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.