Flash Memory — Тексты по английскому языку

Оригинал на английском

Flash Memory

Electronic memory comes in a variety of forms to serve a variety of purposes. Flash memory is used for easy and fast information storage in such devices as digital cameras and home video game consoles. It is used more as a hard drive than as RAM. In fact, Flash memory is considered a solid state storage device. Solid state means that there are no moving parts — everything is electronic instead of mechanical. 

Here are a few examples of Flash memory: 

  • Your computer’s BIOS chip 
  • CompactFlash (most often found in digital cameras) 
  • SmartMedia (most often found in digital cameras) 
  • Memory Stick (most often found in digital cameras) 
  • PCMCIA Type I and Type II memory cards (used as solid-state disks in laptops) 
  • Memory cards for video game consoles 


Flash memory is a type of EEPROM chip. It has a grid of columns and rows with a cell that has two transistors at each intersection. 

The two transistors are separated from each other by a thin oxide layer. One of the transistors is known as a floating gate, and the other one is the control gate. The floating gate’s only link to the row, or word line, is through the control gate. As long as this link is in place, the cell has a value of 1. To change the value to a 0 requires a curious process called Fowler-Nordheim tunneling. 

Flash Memory: Tunneling and Erasing

Tunneling is used to alter the placement of electrons in the floating gate. An electrical charge, usually 10 to 13 volts, is applied to the floating gate. The charge comes from the column, or bitline, enters the floating gate and drains to a ground. 

This charge causes the floating-gate transistor to act like an electron gun. The excited electrons are pushed through and trapped on other side of the thin oxide layer, giving it a negative charge. These negatively charged electrons act as a barrier between the control gate and the floating gate. A special device called a cell sensor monitors the level of the charge passing through the floating gate. If the flow through the gate is greater than 50 percent of the charge, it has a value of 1. When the charge passing through drops below the 50-percent threshold, the value changes to 0. A blank EEPROM has all of the gates fully open, giving each cell a value of 1.

The electrons in the cells of a Flash-memory chip can be returned to normal («1») by the application of an electric field, a higher-voltage charge. Flash memory uses in-circuit wiring to apply the electric field either to the entire chip or to predetermined sections known as blocks. This erases the targeted area of the chip, which can then be rewritten. Flash memory works much faster than traditional EEPROMs because instead of erasing one byte at a time, it erases a block or the entire chip, and then rewrites it. 

You may think that your car radio has Flash memory, since you are able to program the presets and the radio remembers them. But it is actually using Flash RAM. The difference is that Flash RAM has to have some power to maintain its contents, while Flash memory will maintain its data without any external source of power. Even though you have turned the power off, the car radio is pulling a tiny amount of current to preserve the data in the Flash RAM. That is why the radio will lose its presets if your car battery dies or the wires are disconnected. 

Removable Flash Memory Cards

While your computer’s BIOS chip is the most common form of Flash memory, removable solid-state storage devices are becoming increasingly popular. SmartMedia and CompactFlash cards are both well-known, especially as «electronic film» for digital cameras. Other removable Flash memory products include Sony’s Memory Stick, PCMCIA memory cards, and memory cards for video game systems such as Nintendo’s N64, Sega’s Dreamcast and Sony’s PlayStation. We will focus on SmartMedia and CompactFlash, but the essential idea is the same for all of these products. Every one of them is simply a form of Flash memory. 

There are several reasons to use Flash memory instead of a hard disk: 

  • Flash memory is noiseless. 
  • It allows faster access. 
  • It is smaller in size. 
  • It is lighter. 
  • It has no moving parts. 

So why don’t we just use Flash memory for everything? Because the cost per megabyte for a hard disk is drastically cheaper, and the capacity is substantially more. 

SmartMedia 

The solid-state floppy-disk card (SSFDC), better known as SmartMedia, was originally developed by Toshiba. 

SmartMedia cards are available in capacities ranging from 2 MB to 128 MB. The card itself is quite small, approximately 45 mm long, 37 mm wide and less than 1 mm thick. This is amazing when you consider what is packed into such a tiny package! 

As shown below, SmartMedia cards are elegant in their simplicity. A plane electrode is connected to the Flash-memory chip by bonding wires. The Flash-memory chip, plane electrode and bonding wires are embedded in a resin using a technique called over-molded thin package (OMTP). This allows everything to be integrated into a single package without the need for soldering. 

The OMTP module is glued to a base card to create the actual card. Power and data is carried by the electrode to the Flash-memory chip when the card is inserted into a device. A notched corner indicates the power requirements of the SmartMedia card. Looking at the card with the electrode facing up, if the notch is on the left side, the card needs 5 volts. If the notch is on the right side, it requires 3.3 volts. 

SmartMedia cards erase, write and read memory in small blocks (256- or 512-byte increments). This approach means that they are capable of fast, reliable performance while allowing you to specify which data you wish to keep. They are small, lightweight and easy to use. They are less rugged than other forms of removable solid-state storage, so you should be very careful when handling and storing them. 

CompactFlash

CompactFlash cards were developed by Sandisk in 1994, and they are different from SmartMedia cards in two important ways: 

  • They are thicker. 
  • They utilize a controller chip. 

CompactFlash consists of a small circuit board with Flash-memory chips and a dedicated controller chip, all encased in a rugged shell that is several times thicker than a SmartMedia card. 

As shown below, CompactFlash cards are 43 mm wide and 36 mm long, and come in two thicknesses: Type I cards are 3.3 mm thick, and Type II cards are 5.5 mm thick. 

CompactFlash cards support dual voltage and will operate at either 3.3 volts or 5 volts. 

The increased thickness of the card allows for greater storage capacity than SmartMedia cards. CompactFlash sizes range from 8 MB to 6GB. The onboard controller can increase performance, particularly on devices that have slow processors. The case and controller chip add size, weight and complexity to the CompactFlash card when compared to the SmartMedia card. 

Memory Standards

Both SmartMedia and CompactFlash, as well as PCMCIA Type I and Type II memory cards, adhere to standards developed by the Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA). Because of these standards, it is easy to use CompactFlash and SmartMedia products in a variety of devices. You can also buy adapters that allow you to access these cards through a standard floppy drive, USB port or PCMCIA card slot (like the one you find on a laptop computer). Sony’s Memory Stick is available in a large array of products offered by Sony, and is now showing up in products from other manufacturers as well. 

Although standards are flourishing, there are many Flash-memory products that are completely proprietary in nature, such as the memory cards in video game systems. But it is good to know that as electronic components become increasingly interchangeable and learn to communicate with each other (by way of technologies such as Bluetooth), standardized removable memory will allow you to keep your world close at hand. 

Перевод на русский

Флэш-память

Электронная память выпускается в различных формах и предназначена для самых разных целей. Флэш-память используется для простого и быстрого хранения информации в таких устройствах, как цифровые фотоаппараты и домашние игровые приставки. Он используется скорее как жесткий диск, чем как оперативная память. На самом деле флэш-память считается твердотельным запоминающим устройством. Твердотельный режим означает, что в нем нет движущихся частей — все электронное, а не механическое.
Вот несколько примеров флэш-памяти:
Микросхема BIOS вашего компьютера
Компактная вспышка (чаще всего встречается в цифровых камерах)
SmartMedia (чаще всего встречается в цифровых камерах)
Карта памяти (чаще всего встречается в цифровых фотоаппаратах)
Карты памяти PCMCIA типа I и типа II (используются в качестве твердотельных дисков в ноутбуках)
Карты памяти для игровых приставок

Флэш-память — это разновидность микросхемы EEPROM. Он имеет сетку из столбцов и строк с ячейкой, которая имеет по два транзистора на каждом пересечении.
Два транзистора отделены друг от друга тонким оксидным слоем. Один из транзисторов известен как плавающий вентиль, а другой — как управляющий вентиль. Единственная связь плавающего элемента управления со строкой или словарной строкой осуществляется через управляющий элемент. Пока эта ссылка существует, ячейка имеет значение 1. Чтобы изменить значение на 0, требуется любопытный процесс, называемый туннелированием Фаулера-Нордхайма.

Флэш-память: туннелирование и стирание

Туннелирование используется для изменения расположения электронов в плавающем затворе. К плавающему затвору прикладывается электрический заряд, обычно от 10 до 13 вольт. Заряд поступает из колонки, или разрядной линии, поступает в плавающий затвор и стекает на землю.
Этот заряд заставляет транзистор с плавающим затвором действовать подобно электронной пушке. Возбужденные электроны проталкиваются сквозь тонкий оксидный слой и задерживаются на другой стороне, придавая ему отрицательный заряд. Эти отрицательно заряженные электроны действуют как барьер между управляющим затвором и плавающим затвором. Специальное устройство, называемое датчиком ячейки, отслеживает уровень заряда, проходящего через плавающий затвор. Если поток через затвор превышает 50 процентов заряда, то он имеет значение 1. Когда проходящий через него заряд падает ниже 50-процентного порогового значения, значение изменяется на 0. В пустом EEPROM все вентили полностью открыты, что присваивает каждой ячейке значение 1.
Электроны в ячейках чипа флэш-памяти могут быть возвращены в нормальное состояние («1») путем приложения электрического поля, заряда более высокого напряжения. Флэш-память использует встроенную проводку для приложения электрического поля либо ко всему чипу, либо к заранее определенным участкам, известным как блоки. Это стирает целевую область чипа, которая затем может быть перезаписана. Флэш-память работает намного быстрее, чем традиционные EEPROM, потому что вместо стирания по одному байту за раз она стирает блок или весь чип целиком, а затем перезаписывает его.
Вы можете подумать, что в вашем автомобильном радиоприемнике есть флэш-память, поскольку вы можете запрограммировать предустановки, и радиоприемник их запоминает. Но на самом деле он использует флэш-память. Разница в том, что флэш-память должна обладать некоторой мощностью для сохранения своего содержимого, в то время как флэш-память будет сохранять свои данные без какого-либо внешнего источника питания. Даже если вы выключили питание, автомобильный радиоприемник потребляет небольшое количество тока для сохранения данных во флэш-памяти. Вот почему радиоприемник потеряет свои предустановленные настройки, если в вашем автомобиле разрядится аккумулятор или отсоединятся провода.
Съемные карты флэш-памяти
В то время как микросхема BIOS вашего компьютера является наиболее распространенной формой флэш-памяти, съемные твердотельные накопители становятся все более популярными. Карты SmartMedia и CompactFlash хорошо известны, особенно как «электронная пленка» для цифровых фотоаппаратов. Другие продукты со съемной флэш-памятью включают Memory Stick от Sony, карты памяти PCMCIA и карты памяти для игровых систем, таких как Nintendo N64, Dreamcast от Sega и PlayStation от Sony. Мы сосредоточимся на SmartMedia и CompactFlash, но основная идея одинакова для всех этих продуктов. Каждый из них — это просто разновидность флэш-памяти.
Есть несколько причин использовать флэш-память вместо жесткого диска:
Флэш-память работает бесшумно.
Это обеспечивает более быстрый доступ.
Он меньше по размеру.
Это легче.
В нем нет движущихся частей.
Так почему бы нам просто не использовать флэш-память для всего? Потому что стоимость одного мегабайта жесткого диска значительно дешевле, а емкость существенно больше.

СмартМедиа

Твердотельная карта гибких дисков (SSFDC), более известная как SmartMedia, первоначально была разработана компанией Toshiba.
Карты SmartMedia доступны емкостью от 2 МБ до 128 МБ. Сама карта довольно маленькая, примерно 45 мм в длину, 37 мм в ширину и менее 1 мм в толщину. Это удивительно, если учесть, что упаковано в такую крошечную упаковку!
Как показано ниже, карты SmartMedia элегантны в своей простоте. Плоский электрод соединен с микросхемой флэш-памяти соединительными проводами. Микросхема флэш-памяти, плоский электрод и соединительные провода залиты в смолу с использованием технологии, называемой формованной тонкой упаковкой (OMTP). Это позволяет интегрировать все в единый корпус без необходимости пайки.
Модуль OMTP приклеивается к базовой плате для создания самой карты. Питание и данные передаются электродом на микросхему флэш-памяти, когда карта вставляется в устройство. Зазубренный уголок указывает на требования к питанию карты SmartMedia. Если посмотреть на карту электродом вверх, то, если выемка находится с левой стороны, на карту требуется 5 вольт. Если выемка находится с правой стороны, для этого требуется 3,3 вольта.
Карты SmartMedia стирают, записывают и считывают данные из памяти небольшими блоками (с шагом 256 или 512 байт). Такой подход означает, что они обеспечивают быструю и надежную работу, позволяя вам указать, какие данные вы хотите сохранить. Они маленькие, легкие и простые в использовании. Они менее прочны, чем другие виды съемных твердотельных накопителей, поэтому вы должны быть очень осторожны при обращении с ними и хранении.

Компакт Флэш

Карты CompactFlash были разработаны компанией Sandisk в 1994 году, и они отличаются от карт SmartMedia двумя важными аспектами:
Они толще.
Они используют микросхему контроллера.
CompactFlash состоит из небольшой печатной платы с чипами флэш-памяти и специализированным чипом контроллера, все это заключено в прочный корпус, который в несколько раз толще карты

Стандарты памяти

Как показано ниже, карты CompactFlash имеют ширину 43 мм и длину 36 мм и бывают двух толщин: карты типа I имеют толщину 3,3 мм, а карты типа II — 5,5 мм.
Карты CompactFlash поддерживают двойное напряжение и будут работать либо при 3,3 вольтах, либо при 5 вольтах.
Увеличенная толщина карты обеспечивает больший объем памяти по сравнению с картами SmartMedia. Размеры CompactFlash варьируются от 8 МБ до 6 ГБ. Встроенный контроллер может повысить производительность, особенно на устройствах с медленными процессорами. Корпус и микросхема контроллера увеличивают размер, вес и сложность карты CompactFlash по сравнению с картой SmartMedia.
Стандарты памяти
Как SmartMedia, так и CompactFlash, а также карты памяти PCMCIA Type I и Type II соответствуют стандартам, разработанным Международной ассоциацией карт памяти персональных компьютеров (PCMCIA). Благодаря этим стандартам продукты CompactFlash и SmartMedia легко использовать на самых разных устройствах. Вы также можете приобрести адаптеры, которые позволяют вам получать доступ к этим картам через стандартный дисковод гибких дисков, USB-порт или слот для карт PCMCIA (например, тот, который вы найдете на портативном компьютере). Карта памяти Sony доступна в широком ассортименте продуктов, предлагаемых Sony, а теперь появляется и в продуктах других производителей.
Несмотря на то, что стандарты развиваются, существует множество продуктов с флэш-памятью, которые являются полностью проприетарными по своей природе, таких как карты памяти в системах видеоигр. Но приятно осознавать, что по мере того, как электронные компоненты становятся все более взаимозаменяемыми и учатся взаимодействовать друг с другом (с помощью таких технологий, как Bluetooth), стандартизированная съемная память позволит вам держать свой мир под рукой.

Поделитесь ссылкой: