Występują dwa podstawowe typy urządzeń nieulotnej pamięci flash w użyciu dzisiaj: NOR i NAND flash. Poniżej przyjrzymy się różnicom między urządzeniami NAND i NOR flash oraz poznamy typy pamięci NAND flash, w tym SLC, MLC i TLC.
Czym jest pamięć flash NOR?
Pamięć flash NOR jest najczęściej używana w zastosowaniach, w których poszczególne bajty danych muszą być zapisywane i odczytywane, i jest najczęściej używana tam, gdzie wymagane są techniki dostępu losowego i execute-in-place. Ponieważ każdy dostęp do odczytu trwa tyle samo czasu, sekwencyjny dostęp do odczytu nie jest szybszy niż dostęp losowy. Cykle kasowania/programowania mogą być często długie.
Dzisiejsze urządzenia NOR flash są dostępne z pojemnościami w zakresie megabitów i niskich gigabitów. W zależności od urządzenia, poszczególne bajty lub sektory muszą być wymazywane przed zapisem danych, przy czym szybkość wymazywania/programowania wynosi zazwyczaj poniżej 1 MB/s.
NOR flash charakteryzuje się wysoką niezawodnością i jest zazwyczaj oceniana jako zachowująca integralność danych przez 20 lat lub dłużej.
Co to jest NAND Flash?
NAND flash jest ułożona w bloki, w których dane mogą być zapisywane, odczytywane lub wymazywane. Podczas odczytu sekwencyjnego, opóźnienie w odbiorze pierwszego bajtu danych jest znacznie większe niż w przypadku NOR flash, ale następnie kolejne bajty danych są pobierane znacznie szybciej niż w przypadku NOR flash. Podczas zapisu danych, cały blok danych może być szybko przesłany do urządzenia NAND flash, a następnie blok ten jest zapisywany w pojedynczej operacji. Efektywne prędkości odczytu i zapisu, a także czasy wymazywania bloków są znacznie szybsze niż w przypadku NOR Flash.
NAND flash najlepiej nadaje się do systemów wykonujących duży sekwencyjny dostęp do danych, co dobrze odzwierciedla dzisiejsze zastosowanie jako główne urządzenie pamięci masowej w systemach komputerowych i systemach operacyjnych z podsystemami pamięci masowej zorientowanymi na bloki.
Dzięki fizycznej konstrukcji krzemowej komórek pamięci flash, komórka NAND flash zajmuje około 40% mniej powierzchni krzemowej niż komórka NOR flash, przy podobnej technologii procesu technologicznego.
Pamięć NAND Flash SLC
Technologia komórek jednopoziomowych (SLC) przechowuje jeden bit danych w każdej komórce. Komórka przechowuje albo 0, albo 1. Technologia SLC oferuje najwyższą niezawodność i wytrzymałość wśród technologii NAND flash.
MLC i TLC NAND Flash Memory
Technologia MLC (Multi-Level Cell) przechowuje więcej niż jeden bit w każdej komórce, co powoduje wzrost gęstości danych, a tym samym większą pojemność niż technologia SLC. Obecnie bardzo powszechna jest technologia MLC flash z 2, 3, a nawet 4 bitami na komórkę. Ponieważ każda komórka przechowuje więcej niż jeden bit, margines napięcia oddzielający poszczególne interpretacje bitów w komórce jest mniejszy, co sprawia, że technologia MLC jest bardziej wrażliwa na błędy danych, gdy napięcie ładowania w komórce zmienia się w czasie. W związku z tym, technologia MLC flash ma znacznie niższą wytrzymałość niż technologia SLC flash.
Triple Level Cell (TLC) to podzbiór MLC, specjalnie dla funkcji 3 bitów na komórkę.
Rycina 1: Dekodowanie bitów SLC, MLC, TLC
Dziś coraz trudniej jest znaleźć dyski SSD NAND flash o dużej pojemności z technologią SLC. Zamiast tego wielu producentów osiąga niezawodność i wytrzymałość SLC, wykorzystując wiele stanów bitowych w macierzach MLC flash, aby naśladować niezawodność macierzy SLC flash. Dzięki zastosowaniu wielu stanów bitowych MLC na jeden efektywny bit SLC, efektywna pojemność macierzy flash w trybie SLC jest mniejsza niż surowa pojemność MLC.
Rycena 2: MLC Flash used in SLC Mode
Więcej informacji na temat urządzeń flash NAND i NOR można znaleźć w naszym raporcie, Flash Memory Lifespan and Reliability: Examining the Long-Term Impacts of Reads, Temperature, and Other Factors.
.