ذاكرة الفلاش هي نوع من أشباه الموصلات ذات الحالة الصلبة والذاكرة غير المتطايرة القابلة لإعادة الكتابة.

يمكن قراءتها عدة مرات حسب الرغبة، ولكن لا يمكن كتابتها على هذه الذاكرة إلا لعدد محدود من المرات (الحد الأقصى - حوالي مليون دورة). تعد ذاكرة الفلاش شائعة ويمكنها تحمل حوالي 100 ألف دورة إعادة كتابة - وهو أكثر بكثير مما يمكن أن يتحمله القرص المرن أو الأقراص المضغوطة القابلة لإعادة الكتابة.

لا يحتوي على أجزاء متحركة، لذلك، على عكس محركات الأقراص الثابتة، فهو أكثر موثوقية وصغير الحجم.

نظرًا لصغر حجمها وتكلفتها المنخفضة واستهلاكها المنخفض للطاقة، تُستخدم ذاكرة الفلاش على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطاريات والبطاريات القابلة لإعادة الشحن - الكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو، ومسجلات الصوت الرقمية، ومشغلات MP3، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي، والهواتف المحمولة، بالإضافة إلى الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. الاتصالات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه لتخزين البرامج المضمنة في أجهزة مختلفة (أجهزة التوجيه، وأجهزة PBX، والطابعات، والماسحات الضوئية)، ووحدات التحكم المختلفة.

في الآونة الأخيرة أيضًا، أصبحت محركات أقراص USB المحمولة (محرك الأقراص المحمول، محرك أقراص USB، قرص USB) منتشرة على نطاق واسع، لتحل عمليًا محل الأقراص المرنة والأقراص المضغوطة.

في نهاية عام 2008، كان العيب الرئيسي الذي يمنع الأجهزة المعتمدة على ذاكرة الفلاش من إزاحة محركات الأقراص الثابتة من السوق هو نسبة السعر إلى الحجم المرتفعة، والتي تزيد بمقدار 2-3 مرات عن نسبة محركات الأقراص الثابتة. في هذا الصدد، فإن أحجام محركات أقراص فلاش ليست كبيرة جدا. على الرغم من أن العمل جارٍ في هذه الاتجاهات. تصبح العملية التكنولوجية أرخص وتشتد المنافسة. أعلنت العديد من الشركات بالفعل عن إطلاق محركات أقراص SSD بسعة 256 جيجابايت أو أكثر.

عيب آخر للأجهزة المستندة إلى ذاكرة الفلاش مقارنة بمحركات الأقراص الثابتة هو السرعة المنخفضة بشكل غريب. على الرغم من حقيقة أن الشركات المصنعة لمحركات أقراص SSD تؤكد أن سرعة هذه الأجهزة أعلى من سرعة محركات الأقراص الثابتة، إلا أنها في الواقع أقل بكثير. بالطبع، لا يقضي محرك SSD وقتًا مثل القرص الصلب في رفع تردد التشغيل وتحديد موضع الرؤوس وما إلى ذلك. لكن وقت القراءة، وحتى الكتابة، لخلايا ذاكرة الفلاش المستخدمة في محركات أقراص SSD الحديثة أطول. مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الأداء العام. لكي نكون منصفين، تجدر الإشارة إلى أن أحدث نماذج محركات أقراص SSD هي بالفعل قريبة جدًا من محركات الأقراص الثابتة في هذه المعلمة. ومع ذلك، فإن هذه النماذج لا تزال باهظة الثمن.

في فبراير 2009، بدأت عمليات تسليم محركات أقراص USB المحمولة بسعة 512 جيجابايت. لقد تم طرح هذا النموذج للبيع بالفعل في موسكو. من المقرر أن تبلغ التكلفة المقدرة لمثل هذا النموذج للمستهلك النهائي حوالي 250 دولارًا، مما يجعل محرك الأقراص المحمول هذا منافسًا واضحًا لمحركات الأقراص الصلبة الخارجية. يتميز محرك الأقراص المحمول بحجم صغير وصغير الحجم وواجهة USB 2.0 وسرعة قراءة تبلغ 11 ميجابايت/ثانية. و10 ميجابايت/ثانية للتسجيل.المحتويات [إزالة]

مبدأ التشغيل

برمجة ذاكرة فلاش

مسح ذاكرة الفلاش

تقوم ذاكرة الفلاش بتخزين المعلومات في مجموعة من ترانزستورات البوابة العائمة تسمى الخلايا. في الأجهزة التقليدية ذات الخلايا أحادية المستوى (الخلايا الإنجليزية أحادية المستوى، SLC)، يمكن لكل منها تخزين بت واحد فقط. يمكن لبعض الأجهزة الجديدة متعددة المستويات (MLC) تخزين أكثر من بت واحد باستخدام مستويات مختلفة من الشحنة الكهربائية على البوابة العائمة للترانزستور.

يعتمد هذا النوع من ذاكرة الفلاش على عنصر NOR لأنه في ترانزستور البوابة العائمة، يشير الجهد المنخفض عند البوابة إلى واحد.

للترانزستور بوابتان: التحكم والطفو. هذا الأخير معزول تمامًا وقادر على الاحتفاظ بالإلكترونات لمدة تصل إلى 10 سنوات. تحتوي الخلية أيضًا على استنزاف ومصدر. عند البرمجة بالجهد، يتم إنشاء مجال كهربائي عند بوابة التحكم ويحدث تأثير النفق. تنفق بعض الإلكترونات عبر الطبقة العازلة وينتهي بها الأمر عند البوابة العائمة، حيث ستبقى. تغير الشحنة الموجودة على البوابة العائمة "عرض" قناة مصدر الصرف وموصليتها المستخدمة للقراءة.

تختلف استهلاك خلايا البرمجة وخلايا القراءة اختلافًا كبيرًا في استهلاك الطاقة: تستهلك أجهزة ذاكرة الفلاش قدرًا كبيرًا من التيار عند الكتابة، بينما يكون استهلاك الطاقة منخفضًا عند القراءة.

لمحو المعلومات، يتم تطبيق جهد سلبي عالي على بوابة التحكم، وتتحرك الإلكترونات من البوابة العائمة (النفق) إلى المصدر.

في بنية NOR، يجب أن يكون كل ترانزستور متصلاً بجهة اتصال فردية، مما يزيد من حجم الدائرة. تم حل هذه المشكلة باستخدام بنية NAND.

يعتمد نوع NAND على عنصر NAND. مبدأ التشغيل هو نفسه، فهو يختلف عن النوع NOR فقط في موضع الخلايا واتصالاتها. ونتيجة لذلك، لم يعد من الضروري توفير جهة اتصال فردية لكل خلية، وبالتالي يمكن تقليل حجم وتكلفة شريحة NAND بشكل كبير. كما أن التسجيل والمسح يكون أسرع. ومع ذلك، لا تسمح هذه البنية بالوصول إلى خلية عشوائية.

توجد الآن معماريات NAND وNOR بالتوازي ولا تتنافس مع بعضها البعض، حيث يتم استخدامها في مناطق مختلفة لتخزين البيانات.

قصة

اخترع فوجيو ماسوكا ذاكرة الفلاش أثناء عمله في شركة توشيبا في عام 1984. الاسم "فلاش" تمت صياغته أيضًا في توشيبا من قبل زميل فوجي، شوجي أريزومي، لأن عملية محو محتويات الذاكرة ذكّرته بالفلاش. قدم ماسوكا تصميمه في اجتماع IEEE 1984 الدولي للأجهزة الإلكترونية (IEDM)، الذي عقد في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا. رأت إنتل إمكانات كبيرة في الاختراع وأصدرت أول شريحة فلاش NOR تجارية في عام 1988.

أعلنت شركة توشيبا عن ذاكرة فلاش NAND في عام 1989 في المؤتمر الدولي لدوائر الحالة الصلبة. كان لديه سرعة كتابة أعلى ومساحة أصغر للرقاقة.

في نهاية عام 2008، كانت سامسونج (31% من السوق) وتوشيبا (19% من السوق، بما في ذلك المصانع المشتركة مع سانديسك) هي الشركات الرائدة في إنتاج ذاكرة الفلاش. (البيانات وفقًا لـ iSupply اعتبارًا من الربع الرابع من عام 2008). يتم تنفيذ توحيد شرائح ذاكرة فلاش NAND بواسطة مجموعة عمل واجهة NAND Flash المفتوحة (ONFI). المعيار الحالي هو إصدار مواصفات ONFI 1.0، الذي تم إصداره في 28 ديسمبر 2006 يتم دعم مجموعة ONFI من قبل المنافسين Samsung وToshiba في إنتاج شرائح NAND: Intel وHynix وMicron Technology.

صفات

يمكن أن تصل سرعة بعض الأجهزة المزودة بذاكرة فلاش إلى 100 ميجابايت/ثانية. بشكل عام، تتمتع بطاقات الفلاش بنطاق واسع من السرعات ويتم تمييزها عادةً بسرعات محرك الأقراص المضغوطة القياسي (150 كيلو بايت/ ثانية). وبالتالي فإن السرعة المشار إليها 100x تعني 100 H 150 كيلو بايت / ثانية = 15000 كيلو بايت / ثانية = 14.65 ميجا بايت / ثانية.

في الأساس، يتم قياس حجم شريحة ذاكرة الفلاش من كيلو بايت إلى عدة جيجا بايت.

في عام 2005، قدمت توشيبا وسانديسك شرائح NAND سعة 1 جيجابايت باستخدام تقنية الخلايا متعددة المستويات، حيث يمكن لترانزستور واحد تخزين بتات متعددة باستخدام مستويات مختلفة من الشحنة الكهربائية على بوابة عائمة.

في سبتمبر 2006، قدمت سامسونج شريحة بسعة 8 جيجابايت مصنوعة باستخدام تقنية معالجة 40 نانومتر. في نهاية عام 2007، أعلنت سامسونج عن إنشاء أول شريحة ذاكرة فلاش NAND MLC (خلية متعددة المستويات) في العالم، والتي تم تصنيعها باستخدام تقنية معالجة 30 نانومتر. سعة الشريحة أيضًا 8 جيجا بايت. ومن المتوقع أن تدخل رقائق الذاكرة حيز الإنتاج الضخم في عام 2009.

ولزيادة مستوى الصوت، غالبًا ما تستخدم الأجهزة مجموعة من الشرائح المتعددة. في الأساس، اعتبارًا من منتصف عام 2007، تبلغ سعة أجهزة USB وبطاقات الذاكرة 512 ميجابايت إلى 64 جيجابايت. أكبر سعة لأجهزة USB هي 1 تيرابايت.

أنظمة الملفات

نقطة الضعف الرئيسية في ذاكرة الفلاش هي عدد دورات إعادة الكتابة. ومما يزيد الوضع سوءًا أيضًا حقيقة أن نظام التشغيل يكتب البيانات بشكل متكرر إلى نفس الموقع. على سبيل المثال، يتم تحديث جدول نظام الملفات بشكل متكرر، وبالتالي فإن القطاعات الأولى من الذاكرة ستستهلك مخزونها في وقت أبكر بكثير. يمكن أن يؤدي توزيع التحميل إلى إطالة عمر الذاكرة بشكل كبير.

لحل هذه المشكلة، تم إنشاء أنظمة ملفات خاصة: JFFS2 وYAFFS لنظام GNU/Linux وexFAT لنظام التشغيل Microsoft Windows.

تحتوي محركات أقراص USB المحمولة وبطاقات الذاكرة، مثل SecureDigital وCompactFlash، على وحدة تحكم مدمجة تكتشف الأخطاء وتصححها وتحاول استخدام مورد إعادة كتابة ذاكرة الفلاش بالتساوي. في مثل هذه الأجهزة، ليس من المنطقي استخدام نظام ملفات خاص ولتحسين التوافق، يتم استخدام FAT العادي.

طلب

بطاقات فلاش من أنواع مختلفة (التطابق الموضح لتقدير الحجم)

تشتهر ذاكرة الفلاش باستخدامها في محركات أقراص USB المحمولة. النوع الرئيسي من الذاكرة المستخدمة هو NAND، والتي يتم توصيلها عبر USB عبر واجهة جهاز تخزين USB كبير السعة (USB MSC). هذه الواجهة مدعومة من قبل جميع أنظمة التشغيل الحديثة.

بفضل سرعتها العالية وسعتها وحجمها الصغير، حلت محركات أقراص USB المحمولة محل الأقراص المرنة الموجودة في السوق تمامًا. على سبيل المثال، توقفت شركة Dell عن إنتاج أجهزة الكمبيوتر المزودة بمحرك أقراص مرنة في عام 2003.

حاليًا، يتم إنتاج مجموعة واسعة من محركات أقراص فلاش USB بأشكال وألوان مختلفة. توجد محركات أقراص فلاش في السوق مزودة بتشفير تلقائي للبيانات المسجلة عليها. حتى أن شركة Solid Alliance اليابانية تنتج محركات أقراص فلاش على شكل طعام.

هناك توزيعات وإصدارات خاصة من GNU/Linux للبرامج التي يمكنها العمل مباشرة من محركات أقراص USB، على سبيل المثال، لاستخدام تطبيقاتك في مقهى إنترنت.

يمكن لتقنية ReadyBoost في نظام التشغيل Windows Vista استخدام محرك أقراص USB محمول أو ذاكرة فلاش خاصة مدمجة في الكمبيوتر لزيادة الأداء. تعد ذاكرة الفلاش أيضًا الأساس لبطاقات الذاكرة، مثل SecureDigital (SD) وMemory Stick، والتي تُستخدم بنشاط في الأجهزة المحمولة (الكاميرات والهواتف المحمولة). إلى جانب أجهزة تخزين USB، تحتل ذاكرة الفلاش غالبية سوق وسائط التخزين المحمولة.

يتم استخدام نوع الذاكرة NOR في كثير من الأحيان في ذاكرة BIOS وذاكرة ROM للأجهزة، مثل أجهزة مودم DSL وأجهزة التوجيه وما إلى ذلك. تتيح لك ذاكرة الفلاش تحديث البرامج الثابتة للأجهزة بسهولة، في حين أن سرعة الكتابة والسعة ليست مهمة جدًا لهذه الأجهزة .

يتم الآن النظر بنشاط في إمكانية استبدال محركات الأقراص الثابتة بذاكرة فلاش. ونتيجة لذلك، ستزداد سرعة تشغيل الكمبيوتر، وسيؤدي عدم وجود أجزاء متحركة إلى زيادة عمر الخدمة. على سبيل المثال، XO-1، وهو "كمبيوتر محمول بقيمة 100 دولار" يتم تطويره بنشاط لدول العالم الثالث، سوف يستخدم ذاكرة فلاش سعة 1 جيجابايت بدلاً من القرص الصلب. التوزيع محدود بسبب السعر المرتفع لكل جيجابايت ومدة الصلاحية الأقصر من محركات الأقراص الثابتة بسبب العدد المحدود من دورات الكتابة.

أنواع بطاقات الذاكرة

هناك عدة أنواع من بطاقات الذاكرة المستخدمة في الهواتف المحمولة.

MMC (بطاقة الوسائط المتعددة): البطاقة بتنسيق MMC صغيرة الحجم - 24x32x1.4 ملم. تم تطويره بالاشتراك بين SanDisk وSiemens. تحتوي MMC على وحدة تحكم في الذاكرة وهي متوافقة بشكل كبير مع مجموعة واسعة من الأجهزة. في معظم الحالات، يتم دعم بطاقات MMC بواسطة الأجهزة المزودة بفتحة SD.
RS-MMC (بطاقة الوسائط المتعددة ذات الحجم المنخفض): بطاقة ذاكرة يبلغ طولها نصف طول بطاقة MMC القياسية. أبعادها 24 × 18 × 1.4 ملم، ووزنها حوالي 6 جرام، ولا تختلف جميع الخصائص الأخرى عن MMC. لضمان التوافق مع معيار MMC عند استخدام بطاقات RS-MMC، يلزم وجود محول.
DV-RS-MMC (بطاقة الوسائط المتعددة ذات الجهد المنخفض ذات الحجم المنخفض): تتميز بطاقات الذاكرة DV-RS-MMC ذات الطاقة المزدوجة (1.8 و3.3 فولت) باستهلاك منخفض للطاقة، مما يسمح لهاتفك المحمول بالعمل لفترة أطول قليلاً. أبعاد البطاقة هي نفس أبعاد RS-MMC، 24x18x1.4 ملم.
MMCmicro: بطاقة ذاكرة مصغرة للأجهزة المحمولة بأبعاد 14x12x1.1 ملم. يجب استخدام محول لضمان التوافق مع فتحة MMC القياسية.

بطاقة SD (بطاقة رقمية آمنة): مدعومة من SanDisk وPanasonic وToshiba. يعد معيار SD بمثابة تطوير إضافي لمعيار MMC. من حيث الحجم والخصائص، فإن بطاقات SD تشبه إلى حد كبير MMC، فقط أكثر سمكًا قليلاً (32 × 24 × 2.1 ملم). يتمثل الاختلاف الرئيسي عن MMC في تقنية حماية حقوق الطبع والنشر: تتمتع البطاقة بحماية تشفير ضد النسخ غير المصرح به، وزيادة حماية المعلومات ضد المحو العرضي أو التدمير، ومفتاح حماية ميكانيكي ضد الكتابة. على الرغم من تشابه المعايير، لا يمكن استخدام بطاقات SD في الأجهزة التي تحتوي على فتحة MMC.
SD (Trans-Flash) وSDHC (سعة عالية): تسمى بطاقات SD القديمة. تختلف Trans-Flash وSDHC (سعة عالية) الجديدة وأجهزة القراءة الخاصة بهما في الحد الأقصى لسعة التخزين، 2 جيجابايت لـ Trans-Flash و32 جيجابايت للسعة العالية. إن قارئات SDHC متوافقة مع الإصدارات السابقة مع SDTF، أي أنه سيتم قراءة بطاقة SDTF دون مشاكل في قارئ SDHC، ولكن في جهاز SDTF سيتم رؤية 2 جيجابايت فقط من سعة SDHC الأكبر، أو لن تتم قراءتها على الإطلاق. من المفترض أن يتم استبدال تنسيق TransFlash بالكامل بتنسيق SDHC. يمكن تقديم كلا التنسيقين الفرعيين بأي من التنسيقات المادية الثلاثة. الأحجام (قياسي، ميني، مايكرو).
miniSD (البطاقة الرقمية الآمنة الصغيرة): تختلف عن البطاقات الرقمية الآمنة القياسية بأبعادها الأصغر البالغة 21.5 × 20 × 1.4 ملم. لضمان عمل البطاقة في الأجهزة المجهزة بفتحة SD عادية، يتم استخدام محول.
microSD (البطاقة الرقمية الآمنة الصغيرة): حاليًا (2008) هي أكثر أجهزة ذاكرة الفلاش القابلة للإزالة إحكاما (11 × 15 × 1 مم). يتم استخدامها بشكل أساسي في الهواتف المحمولة وأجهزة الاتصال وما إلى ذلك، نظرًا لصغر حجمها، يمكنها توسيع ذاكرة الجهاز بشكل كبير دون زيادة حجمها. يوجد مفتاح الحماية ضد الكتابة على محول microSD-SD.

MS Duo (Memory Stick Duo): تم تطوير معيار الذاكرة هذا ودعمه بواسطة شركة Sony. هذه القضية متينة للغاية. في الوقت الحالي، هذه هي الذاكرة الأكثر تكلفة على الإطلاق. تم تطوير Memory Stick Duo على أساس معيار Memory Stick المستخدم على نطاق واسع من نفس شركة Sony، ويتميز بأبعاده الصغيرة (20x31x1.6 ملم).

تتطور التقنيات الحديثة بسرعة كبيرة، وما بدا بالأمس فقط ذروة الكمال اليوم لا يناسبنا على الإطلاق. ينطبق هذا بشكل خاص على الأنواع الحديثة من ذاكرة الكمبيوتر. لا توجد ذاكرة كافية باستمرار أو أن سرعة الوسائط منخفضة جدًا بالمعايير الحديثة.

ظهرت ذاكرة الفلاش مؤخرًا نسبيًا، ولكن نظرًا لوجود العديد من المزايا، فهي تؤدي إلى مزاحمة أنواع الذاكرة الأخرى بشكل خطير.

ذاكرة الفلاش هي نوع من الذاكرة الصلبة، غير المتطايرة، القابلة لإعادة الكتابة. على عكس محرك الأقراص الثابتة، يتمتع محرك الأقراص المحمول بسرعة قراءة عالية، والتي يمكن أن تصل إلى 100 ميجابايت/ثانية، كما أنه صغير الحجم جدًا. يمكن نقله بسهولة لأنه يتصل عبر منفذ USB.

يمكن استخدامها كذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ولكن على عكس ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، تقوم ذاكرة الفلاش بتخزين البيانات بشكل مستقل عند إيقاف تشغيل الطاقة.

اليوم، تتوفر في السوق محركات أقراص فلاش بسعات تتراوح من 256 ميغابايت إلى 16 غيغابايت. ولكن هناك وسائط ذات حجم أكبر.

تشتمل وظائف ذاكرة الفلاش الإضافية على حماية النسخ وماسح ضوئي لبصمات الأصابع ووحدة التشفير وغير ذلك الكثير. وأيضًا، إذا كانت اللوحة الأم تدعم التمهيد عبر منفذ USB، فيمكن استخدامها كجهاز تمهيد.

تتضمن تقنيات الفلاش الجديدة UZ. يتعرف الكمبيوتر على هذه الوسائط كقرصين، حيث يتم تخزين البيانات على أحدهما، ويقوم الكمبيوتر بالتمهيد من القرص الثاني. مزايا هذه التقنية واضحة؛ حيث يمكنك العمل على أي جهاز كمبيوتر.

الحجم الصغير نوعًا ما يسمح باستخدام هذا النوع من الذاكرة على نطاق واسع جدًا. وتشمل هذه الهواتف المحمولة والكاميرات وكاميرات الفيديو ومسجلات الصوت وغيرها من المعدات.

في وصف الخصائص التقنية لأي جهاز محمول، يتم الإشارة إلى نوع ذاكرة الفلاش، وليس من قبيل الصدفة، لأنه ليست كل الأنواع متوافقة. وبناء على ذلك، تحتاج إلى اختيار محركات أقراص فلاش شائعة إلى حد ما في السوق حتى لا تواجه مشاكل مع أي جهاز.
بالنسبة لبعض أنواع بطاقات الفلاش، هناك محولات تعمل على توسيع قدراتها.

الأنواع الموجودة من ذاكرة الفلاش

يمكن تقسيم بطاقات الفلاش الحديثة إلى ستة أنواع رئيسية.

النوع الأول والأكثر شيوعاً هو فلاش مدمج (CF)هناك نوعان من CF من النوع الأول و CF من النوع الثاني. لديه سرعة جيدة والقدرة والسعر.
وتشمل العيوب حجم 42*36*4 ملم. إنه متعدد الاستخدامات ويستخدم في العديد من الأجهزة.

آي بي إم ميكرودرايف-رخيص الثمن ولكنه أقل موثوقية ويستهلك طاقة أكثر من المعتاد، وهذا هو سبب محدوديته.

الوسائط الذكية- حماية رفيعة ورخيصة ولكنها ليست عالية ضد التآكل.

بطاقة الوسائط المتعددة (MMC)- حجم صغير (24×32×1.4 ملم)، استهلاك منخفض للطاقة، يستخدم في الأجهزة المصغرة. العيب هو السرعة المنخفضة.

الرقمية الآمنة (SD)مع أبعاد مماثلة لبطاقة الوسائط المتعددة، فهي تتمتع بسعة وسرعة أكبر. ولكن أكثر تكلفة.

شريحة ذاكرة- يتمتع بحماية جيدة للمعلومات، وسرعة، ولكن ليس بسعة كبيرة جدًا.

اليوم، يعتبر CompactFlash وSD/MMC الأكثر شيوعًا، ولكن
بالإضافة إلى البطاقات المذكورة، هناك أنواع أخرى من بطاقات الفلاش

يجب عليك اختيار بطاقة الفلاش بناءً على احتياجاتك، مع الأخذ في الاعتبار أنه كلما زادت السعة والسرعة، زادت تكلفة بطاقة الفلاش.

على الرغم من التقدم الذي أحرزته تكنولوجيا الكمبيوتر، إلا أنه منذ 3 إلى 4 سنوات فقط، كانت العديد من أجهزة الكمبيوتر الجديدة (وحتى الأجهزة القديمة) تحتوي على محرك أقراص مرنة. لم تتمكن التخفيضات الكبيرة في تكلفة محركات الأقراص الضوئية والأقراص المضغوطة من استبدال الأقراص المرنة مقاس 3.5 بوصة. من غير الملائم استخدام الوسائط البصرية وهذا كل شيء. في حين أن قراءة البيانات منها لا تسبب أي إزعاج خاص، فإن كتابتها وحذفها تتطلب بالفعل بعض الوقت. وموثوقية الأقراص، على الرغم من أنها أعلى بعدة مرات من الأقراص المرنة، إلا أنها تبدأ في الانخفاض بعد مرور بعض الوقت، خاصة بعد الاستخدام النشط. كما هو الحال دائمًا، في أكثر اللحظات غير المناسبة، سوف "يركل" محرك الأقراص بسبب الشيخوخة (خاص به أو القرص) ويقول إن القرص غير ملحوظ في الأفق.

ولهذا السبب استمرت الأقراص المرنة لفترة طويلة. لا يزال من الممكن تمامًا حمل أشياء صغيرة مثل المستندات أو أكواد مصدر البرامج عليها. ولكن الآن، حتى بالنسبة لهذا النوع من البيانات، فإن 1.38 ميجابايت من المساحة الحرة لا تكفي أحيانًا.

لقد ظل حل المشكلة يلوح في الأفق لبعض الوقت. اسمها هو ذاكرة فلاش. تم اختراعه في الثمانينات من القرن الماضي، لكنه وصل إلى المنتجات بكميات كبيرة بحلول نهاية التسعينيات. وفي البداية كانت متاحة لنا كبطاقات ذاكرة، ثم في شكل مشغلات MP3، والتي غيرت اليوم اختصار MP3 إلى لقب "رقمي" أكثر فخرًا وعمومية.

وأعقب ذلك ظهور محركات أقراص فلاش USB. لم تكن عملية اختراقهم هي الأسرع في البداية. بدأ الأمر بظهور حلول بحجم 16-64 ميجابايت. الآن هذا صغير جدًا، ولكن منذ 8 سنوات، مقارنة بالقرص المرن، كان رائعًا. ويضاف إلى ذلك سهولة الاستخدام وسرعة القراءة والكتابة العالية وبالطبع السعر المرتفع. في ذلك الوقت، كانت محركات الأقراص المحمولة هذه أكثر تكلفة من محركات الأقراص الضوئية، والتي كانت قيمتها في حد ذاتها حوالي 100 دولار.

ومع ذلك، كان لراحة محركات الأقراص المحمولة تأثير حاسم على اختيار المستهلك. ونتيجة لذلك، بدأ الازدهار الحقيقي في عام 2005. انخفضت تكلفة ذاكرة الفلاش عدة مرات، ومعها زادت سعة أجهزة التخزين. نتيجة لذلك، يمكنك اليوم شراء محرك أقراص فلاش سعة 32 جيجابايت مقابل 2000-2500 روبل فقط، بينما كان يكلفه ضعف ذلك السعر قبل عام.

لقد كان التقدم في مجال ذاكرة الفلاش ناجحًا جدًا لدرجة أنه بدأ اليوم في التنافس مع محركات الأقراص الثابتة. حتى الآن فقط في مجال سرعة القراءة/الكتابة ووقت الوصول، وكذلك في أداء الطاقة والمتانة، ولكن لا يمكن أيضًا استبعاد النصر في القدرة في السنوات القادمة. الميزة الوحيدة لمحرك الأقراص الصلبة هو السعر. تكلفة الجيجابايت "الثابت" أقل بكثير. لكن هذه مسألة وقت فقط.

لذلك، تعد ذاكرة الفلاش واحدة من تقنيات الكمبيوتر الواعدة لتخزين البيانات. ولكن من أين أتت وما هي حدودها وعيوبها المحتملة؟ هذه هي الأسئلة بالتحديد التي تهدف هذه المقالة إلى الإجابة عليها.

ماضي

بينما كان الشاحنون اليابانيون يفرغون إحدى الشحنات الأولى من أجهزة كمبيوتر أبل، والتي وصلت إلى الثلاجات بسبب التفاحة الموجودة على الصناديق، كان عالم ياباني يدعى فوجيو ماسوكي يعمل على نوع جديد من الذاكرة في مختبر أبحاث توشيبا. لم يتوصلوا إلى اسم له على الفور، لكن العالم رأى آفاق الاختراع منذ البداية.

ومع ذلك، تم تحديد الاسم بسرعة كبيرة. واقترح زميل فوجيو، السيد شوجي أريزومي، تسمية الذاكرة الجديدة بـ "الفلاش". إحدى ترجمة هذه الكلمة تعني فلاش الكاميرا (ومن حيث المبدأ، أي وميض ضوئي آخر). تم اقتراح هذه الفكرة على شوجي من خلال طريقة محو البيانات.

تم تقديم التكنولوجيا الجديدة في عام 1984 في سان فرانسيسكو في حدث يسمى الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية، الذي عقده معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). وقد لاحظت ذلك على الفور من قبل الشركات الكبيرة جدًا. على سبيل المثال، أصدرت شركة إنتل أول شريحة NOR تجارية لها في عام 1988.

وبعد خمس سنوات، في عام 1989، قدمت توشيبا تقنية ذاكرة فلاش NAND في حدث مماثل. اليوم يستخدم هذا النوع في الغالبية العظمى من الأجهزة. سنخبرك بالسبب بالضبط في القسم التالي.

ولا وناند

تم طرح ذاكرة NOR قبل ذلك بقليل لأنها أسهل قليلاً في التصنيع، وتشبه ترانزستوراتها في بنيتها ترانزستور MOSFET العادي (قناة ترانزستور تأثير المجال أحادي القطب). والفرق الوحيد هو أنه في ذاكرة NOR، يحتوي الترانزستور، بالإضافة إلى بوابة التحكم، على بوابة ثانية "عائمة". هذا الأخير، بمساعدة طبقة عازلة خاصة، يمكن أن يحتفظ بالإلكترونات لسنوات عديدة، مع الحفاظ على عدم تفريغ الترانزستور.

بشكل عام، حصلت ذاكرة NOR على اسمها لأنها تعمل كبوابة NOR (NOR هي عملية NOR منطقية؛ فهي تأخذ القيمة "صحيحة" فقط عندما يكون كلا المدخلين "خاطئين"). لذلك يتم ملء خلية الذاكرة NOR الفارغة بالقيمة المنطقية "1". بالمناسبة، الأمر نفسه ينطبق على ذاكرة NAND. وكما قد تتخيل، فقد حصلت على اسمها بسبب مبدأ مماثل للعمل مع بوابة NAND (NAND هي عملية NAND منطقية؛ فهي تأخذ القيمة "خطأ" فقط عندما يتم تطبيق "صحيح" على كلا المدخلين).

ما الذي تؤدي إليه نفس "NOT-AND" و"NOT-OR" في الممارسة العملية؟ الحقيقة هي أنه لا يمكن مسح شريحة ذاكرة NOR إلا بالكامل. على الرغم من أنه في التجسيدات الأكثر حداثة لهذه التكنولوجيا، يتم تقسيم الشريحة إلى عدة كتل، وعادة ما تشغل 64 أو 128 أو 256 كيلو بايت. لكن هذا النوع من الذاكرة يحتوي على ناقل عنوان خارجي، والذي يسمح بقراءة وبرمجة (كتابة) بايت بايت. وهذا لا يسمح لك فقط بالوصول المباشر إلى البيانات بأكبر قدر ممكن من الدقة، ولكن أيضًا بتنفيذها مباشرة "على الفور"، دون تفريغ كافة المعلومات في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). تسمى هذه الإمكانية XIP (eXecute In Place).

من المفيد أيضًا الحديث عن وظيفة ذاكرة NOR جديدة نسبيًا تسمى BBM (إدارة الكتل السيئة). بمرور الوقت، قد تصبح بعض الخلايا غير صالحة للاستعمال (بتعبير أدق، سيصبح تسجيلها غير متاح) وستعيد وحدة التحكم في الشريحة، بعد أن لاحظت ذلك، تعيين عنوان هذه الخلايا إلى كتلة أخرى لا تزال تعمل. تفعل محركات الأقراص الثابتة شيئًا مشابهًا، كما كتبنا عنه في المقالة "".

وبالتالي، فإن ذاكرة NOR مناسبة تمامًا للحالات التي تتطلب أقصى قدر من الدقة في قراءة البيانات وتغييرات نادرة إلى حد ما. هل يمكنك تخمين أين نحن ذاهبون مع هذا؟ هذا صحيح - للبرامج الثابتة للأجهزة المختلفة، ولا سيما BIOS للوحات الأم، وبطاقات الفيديو، وما إلى ذلك. هذا هو المكان الذي يتم فيه استخدام فلاش NOR الآن في أغلب الأحيان.

أما بالنسبة لـ NAND، فالوضع معها أكثر تعقيدًا بعض الشيء. لا يمكن قراءة البيانات إلا صفحة تلو الأخرى، ولا يمكن الكتابة إلا كتلة تلو الأخرى. تتكون الكتلة الواحدة من عدة صفحات، ويبلغ حجم الصفحة الواحدة عادةً 512 أو 2048 أو 4096 بايت. يتراوح عدد الصفحات في الكتلة عادة من 32 إلى 128. لذلك ليس هناك شك في أي تنفيذ "في الموقع". أحد القيود الأخرى على ذاكرة NAND هو أنه لا يمكن كتابة الكتلة إلا بشكل تسلسلي.

ونتيجة لذلك، فإن هذه الدقة (على الرغم من أنه سيكون من الأصح أن نقول "ليست دقة") تؤدي أحيانًا إلى أخطاء، خاصة إذا كان عليك التعامل مع ذاكرة MLC (المزيد حول هذا النوع أدناه). لتصحيحها، يتم استخدام آلية ECC. يمكنه تصحيح 1 إلى 22 بت في كل 2048 بت من البيانات. إذا لم يكن التصحيح ممكنًا، تكتشف الآلية وجود خطأ أثناء كتابة البيانات أو مسحها ويتم وضع علامة على الكتلة بأنها "سيئة".

بالمناسبة، لمنع تكوين كتل سيئة في ذاكرة الفلاش، هناك طريقة خاصة تسمى "تسوية التآكل" (حرفيًا "مستوى التآكل"). إنه يعمل بكل بساطة. نظرًا لأن "قابلية بقاء" كتلة ذاكرة فلاش تعتمد على عدد عمليات المسح والكتابة، ويختلف هذا العدد باختلاف الكتل، فإن وحدة التحكم في الجهاز تحسب عدد هذه العمليات للكتل، وتحاول الكتابة إلى تلك التي تم استخدامها أقل مع مرور الوقت. أي تلك الأقل "تهالكًا".

حسنًا، أما بالنسبة لمجال تطبيق ذاكرة NAND، نظرًا لإمكانية وضع الترانزستورات بشكل أكثر كثافة، وفي نفس الوقت إنتاج أرخص، فهي تستخدم في جميع بطاقات الذاكرة المحمولة ومحركات أقراص فلاش USB، وكذلك محركات أقراص الحالة الصلبة.

حسنًا، القليل عن خلايا SLC (خلية أحادية المستوى - خلية أحادية المستوى) وخلايا MLC (خلية متعددة المستويات - خلية متعددة المستويات). في البداية، كان النوع الأول فقط متاحا. ويفترض أنه يمكن تخزين حالتين فقط، أي بت واحد من البيانات، في خلية واحدة. تم اختراع رقائق MLC لاحقًا. قدراتها أوسع قليلاً - اعتمادًا على الجهد، يمكن لوحدة التحكم قراءة أكثر من قيمتين منها (عادةً أربعة)، مما يسمح لك بتخزين بتتين أو أكثر في خلية واحدة.

مزايا MLC واضحة - مع نفس الحجم الفعلي، يتم وضع ضعف البيانات في خلية واحدة. ومع ذلك، فإن العيوب ليست أقل أهمية. بادئ ذي بدء، هذه هي سرعة القراءة - وهي بطبيعة الحال أقل من سرعة SLC. بعد كل شيء، من الضروري إنشاء جهد أكثر دقة، وبعد ذلك من الضروري فك تشفير المعلومات الواردة بشكل صحيح. ثم يظهر العيب الثاني - الأخطاء الحتمية عند قراءة البيانات وكتابتها. لا، البيانات ليست تالفة، ولكنها تؤثر على سرعة التشغيل.

العيب الكبير إلى حد ما في ذاكرة الفلاش هو العدد المحدود من دورات كتابة البيانات ومسحها. في هذا الصدد، لا يزال غير قادر على التنافس بشكل جيد للغاية مع محركات الأقراص الصلبة، ولكن بشكل عام، يتحسن الوضع كل عام. فيما يلي بيانات عمر الخدمة لأنواع مختلفة من ذاكرة الفلاش:

• SLC NAND – ما يصل إلى 100 ألف دورة؛
• MLC NAND - ما يصل إلى 10 آلاف دورة؛
• SLC NOR – من 100 إلى 1000 ألف دورة؛
• MLC NOR – ما يصل إلى 100 ألف دورة.

إليك عيبًا آخر لذاكرة MLC - فهي أقل متانة. حسنا، NOR فلاش عموما خارج المنافسة. صحيح أن هذا ليس له فائدة كبيرة بالنسبة للشخص العادي - على أي حال، من المرجح أن يكون محرك الأقراص المحمول الخاص به مبنيًا على أساس فلاش NAND، وحتى على شرائح MLC. ومع ذلك، فإن التكنولوجيا لا تقف مكتوفة الأيدي، وفلاش NAND مع ملايين دورات كتابة البيانات ومحوها يصل تدريجياً إلى الجماهير. لذا بمرور الوقت، ستصبح هذه المعلمات ذات أهمية قليلة بالنسبة لنا.

"البطاقات"

بعد أن تعاملنا مع أنواع ذاكرة الفلاش، دعنا ننتقل الآن إلى المنتجات الحقيقية المبنية عليها. بالطبع، سوف نحذف وصف رقائق BIOS، لأن معظم القراء لا يهتمون بهم كثيرًا. تمامًا كما أنه ليس من المنطقي الحديث عن محركات أقراص USB المحمولة. معهم، كل شيء بسيط للغاية: فهي متصلة عبر واجهة USB، والرقائق المثبتة في الداخل تعتمد كليا على الشركة المصنعة. لا توجد معايير لهذه الوسائط، باستثناء الحاجة إلى التوافق مع USB.

لكن المعايير مطلوبة لبطاقات الفلاش، التي تُستخدم اليوم في الكاميرات الرقمية، والمشغلات، والهواتف المحمولة، وغيرها من الأجهزة المحمولة. يتوفر قارئ بطاقات خاص بها في معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، ويمكن العثور عليه أيضًا في مشغلات DVD (أو Blu-ray) المنزلية أو أجهزة راديو السيارة.

هناك خاصية عالمية واحدة لهذه الأجهزة - عدد بطاقات الذاكرة المدعومة. في بعض الأحيان، يمكنك رؤية نقوش فخورة "20 في 1" أو حتى "30 في 1" على قارئات البطاقات، مما يشير إلى عدد التنسيقات المدعومة. ولكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه لا يوجد سوى 6 تنسيقات جماعية مختلفة تمامًا، والباقي عبارة عن تعديلات عليها. وهذه هي المعايير الستة التي سنركز عليها أكثر.

فلاش مدمج

يحتل تنسيق CompactFlash مكانًا خاصًا بين جميع تنسيقات بطاقات الذاكرة المحمولة الأخرى. بادئ ذي بدء، لأنه كان المعيار الشامل الأول. تم تقديمه بواسطة شركة SanDisk في عام 1994. ولا يزال يستخدم بنشاط في كاميرات SLR الرقمية، وكذلك أجهزة توجيه الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة المتخصصة للغاية.

الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن بطاقات CF الأولى كانت تعتمد على شرائح NOR التي تصنعها شركة Intel. ولكن بعد ذلك تم نقلها بسرعة إلى فلاش NAND، مما أدى إلى خفض التكلفة وزيادة القدرة.

تم إنشاء CompactFlash كتنسيق لتخزين البيانات الخارجية. ولكن نظرًا لعدم وجود قارئات بطاقات منذ 15 عامًا، وكان USB قيد التصميم للتو، فقد تم إنشاء بطاقات CF بناءً على مواصفات واجهة ATA (IDE). وبالتالي، يمكن توصيل هذه البطاقة بموصل IDE عادي أو إدخالها في فتحة بطاقة الكمبيوتر عبر محول سلبي. هذا هو السبب في أن CompactFlash مناسب جدًا للاستخدام في أجهزة التوجيه والأجهزة المماثلة - فالسرعة والحجم الكبير ليسا مطلوبين هناك، ولكن الحجم ومقاومة الصدمات والتدفئة المنخفضة أكثر أهمية بكثير.

بالإضافة إلى ذلك، ليس من الصعب إنشاء محول لواجهة USB أو FireWire. والأكثر إثارة للاهتمام هو أن معظم أجهزة قراءة البطاقات تستخدم نظام الإدخال/الإخراج CompactFlash لتبادل البيانات بين الكمبيوتر والتنسيقات الأخرى: SD/MMC، وMemoty Stick، وxD، وSmartMedia.

الآن حول التعديلات المختلفة لمعيار CompactFlash. في البداية، تم إصدار هذه البطاقات في "خرطوشة" واحدة بحجم 43 × 36 × 3.3 ملم. ولا يزال يستخدم حتى اليوم. ولكن عندما تم طرح محرك الأقراص الصلبة IBM Microdrive مقاس بوصة واحدة، تمت إضافة عامل شكل ثانٍ بأبعاد 43x36x5.0 ملم. وهكذا، أصبح الأول يعرف باسم CF Type I، والثاني - CF Type II. بعد توقف إصدار Microdrive (ونظائره)، أصبحت أهمية CF Type II عديمة الفائدة.

لدى CompactFlash عدة مراجعات أخرى. نشأت حاجتهم مع زيادة سرعات القراءة/الكتابة وحجمها. لذا، زادت المراجعة 2.0 السرعة القصوى إلى 16 ميجابايت/ثانية. لاحقًا، ظهرت المراجعة 3.0، مما أدى إلى زيادة هذه القيمة إلى 66 ميجابايت/ثانية. حسنًا، الإصدار الأحدث 4.0/4.1 يسمح لك بتبادل البيانات بسرعات تصل إلى 133 ميجابايت/ثانية. القيمة الأخيرة تتوافق مع معيار UDMA133، والذي يفقد أهميته أيضًا.

لاستبدال المراجعة الرابعة، فإنهم يستعدون بالفعل... لا، ليست مراجعة جديدة - تنسيق جديد - CFast. الفرق الأساسي الرئيسي هو استخدام واجهة SerialATA بدلاً من IDE. بالطبع، يغطي هذا تمامًا التوافق مع النوع السابق من الموصل، ولكنه يزيد السرعة القصوى إلى 300 ميجابايت/ثانية والقدرة على توسيع الحجم إلى أكثر من 137 جيجابايت. لاحظ أن CFast يستخدم سبعة أطراف لتبادل البيانات، تمامًا مثل واجهة SATA العادية. ولكن يتم توفير الطاقة من خلال 17 طرفًا، بينما تحتوي أجهزة SATA على 15 طرفًا. لذلك لن تتمكن من توصيل بطاقة CFast مباشرة باللوحة الأم، وسيتعين عليك استخدام محول. يجب أن تظهر مثل هذه البطاقات هذا العام. في يناير، في معرض CES 2009، تم بالفعل عرض العينات الأولى بسعة 32 جيجابايت.

الآن يبقى الحديث عن سرعة تبادل البيانات وأحجام بطاقات CompactFlash المتوفرة اليوم. يتم قياس سرعة بطاقات CF (ومحركات أقراص الذاكرة المحمولة الأخرى، باستثناء محركات أقراص SSD أيضًا) تمامًا كما هو الحال مع محركات الأقراص المضغوطة. أي أن 1x يتوافق مع 150 كيلو بايت/ثانية. أسرع الممثلين لديهم النقش 300x، والذي يتوافق مع 45 ميجابايت/ثانية. من حيث المبدأ، إنها ليست صغيرة، ولكنها بعيدة كل البعد عن محركات الأقراص الثابتة المقترنة بمحركات أقراص الحالة الثابتة (SSD). ولكن مع مرور الوقت، سوف تزيد السرعة فقط.

حسنًا، بالنسبة للحجم، فقد تم إصدار بطاقات CompactFlash ذات سعات تتراوح من 2 ميجابايت إلى 100 جيجابايت على مر السنين. اليوم، الخيارات الأكثر شيوعًا هي من 1 إلى 32 جيجابايت. ومع ذلك، تتوفر بالفعل إصدارات 48 و64 و100 جيجابايت للبيع، على الرغم من أنها لا تزال نادرة جدًا. حتى الآن، يوفر تنسيق CompactFlash أعلى بطاقات ذاكرة فلاش سعة. لكن البعض الآخر قد يقدم مزايا أخرى. نقرأ عنهم كذلك.

الوسائط الذكية

التنسيق الشائع الثاني لبطاقات الفلاش هو SmartMedia. تم تقديمه بعد عام من إصدار CompactFlash - في صيف عام 1995. في الواقع، تم إنشاؤه كمنافس لـ CF. ماذا قدمت SmartMedia؟ بادئ ذي بدء، أحجام أصغر. ولكي نكون أكثر دقة، سمك أصغر فقط - 0.76 مم فقط؛ كان عرض وطول هذه البطاقات 45x37 ملم، بينما بالنسبة لـ CompactFlash، فإن هذه المعلمات هي نفسها تقريبًا - 43x36 ملم. تجدر الإشارة إلى أنه من حيث السماكة، لم يتجاوز SM أي تنسيق آخر بعد. حتى بطاقات microSD فائقة الصغر أصبحت أكثر بدانة - 1 مم.

تم تحقيق هذا الرقم بفضل إزالة شريحة التحكم. تم نقله إلى قارئ البطاقة. نعم، وداخل بطاقة SM نفسها، في البداية يمكن أن يكون هناك شريحة NAND واحدة، ولكن بعد ذلك، مع تحسن التكنولوجيا، أصبح هناك المزيد منها.

لكن عدم وجود وحدة تحكم داخل البطاقة له عيوب معينة. أولاً، مع نمو الحجم وإصدار نماذج وسائط جديدة، كان لا بد من تحديث البرنامج الثابت لقارئ البطاقات. ولم تكن هذه العملية متاحة دائمًا إذا كان قارئ البطاقة قديمًا جدًا. أيضًا، مع مرور الوقت، بدأ الارتباك بشأن جهد تشغيل بطاقات SmartMedia. في البداية كان 5.0 فولت، ثم 3.3 فولت. وإذا لم يدعم قارئ البطاقة أحدهما، فلن يتمكن من العمل مع هذه البطاقات. علاوة على ذلك، عند إدخال بطاقة 3.3 فولت في قارئ بطاقات 5.0 فولت، قد تتلف أو تحترق.

ثانيا، بالنسبة لتنسيق SmartMedia، من المستحيل استخدام طريقة حساب مستوى التآكل لكتل ​​ذاكرة الفلاش (طريقة تسوية التآكل التي وصفناها في القسم الأخير). وهذا قد يهدد بتقصير عمر بطاقة الذاكرة.

ومع ذلك، فإن كل هذا لم يمنع SmartMedia من الاستخدام لفترة طويلة كتنسيق رئيسي للكاميرات الرقمية - في عام 2001، كان يدعمها ما يصل إلى نصف هذه الأجهزة في السوق، على الرغم من أن هذا السوق كان أكثر تواضعا في ذلك الوقت اليوم. لم تجد SmartMedia نفسها في الأجهزة الرقمية الأخرى مثل المشغلات أو أجهزة المساعد الرقمي الشخصي أو الهواتف المحمولة. وبدأ مصنعو الكاميرات في التخلي عن SM. أصبحت الكاميرات أصغر فأصغر ولم تعد نحافة هذه البطاقات كافية. حسنًا، العيب الثاني المهم هو الحاجة المتزايدة لمزيد من القدرات. وصلت سعة بطاقات SmartMedia إلى 128 ميجابايت فقط. تم التخطيط لإصدارات بحجم 256 ميجابايت، لكن لم يتم إصدارها مطلقًا.

بشكل عام، تم تصميم SmartMedia كبديل للأقراص المرنة مقاس 3.5 بوصة. تم إصدار محول خاص لهم يسمى FlashPath. تم طرحه في مايو 1998 وبعد عام باعوا مليون وحدة. تم تطويره بواسطة SmartDisk، والتي، بالمناسبة، أنتجت محولات مماثلة لبطاقات MemoryStick وSD/MMC.

الأمر الأكثر روعة هو أن FlashPath يمكنه العمل مع أي محرك أقراص مرنة يحمل شعار "HD" (عالي الكثافة) ممتاز. باختصار، أي شخص يقرأ قرصًا مرنًا بسعة 1.44 ميجا بايت مناسب. ولكن هناك واحد "لكن". لا توجد طريقة للاستغناء عنها. وهنا يوجد اثنان منهم. أولاً، يلزم وجود برنامج تشغيل خاص للتعرف على محول FlashPath والبطاقة الموجودة بداخله. وإذا لم يكن متوفرا لنظام التشغيل المطلوب، فهو في الهواء. لذلك لن يكون من الممكن التمهيد من هذا القرص المرن. والثاني "لكن" هو سرعة العمل. ولا يتجاوز ذلك عند العمل من قرص مرن عادي. وإذا كان من الممكن نسخ أو كتابة 1.44 ميجابايت في أكثر من دقيقة بقليل، فإن 64 ميجابايت ستستغرق أكثر من ساعة.

اليوم يمكن تسمية تنسيق SmartMedia بالميت. لا تزال بعض أجهزة قراءة البطاقات تدعمها (خاصة أجهزة الكل في 1 العبقري غريب الأطوار)، ولكن هذا التوافق ببساطة غير ذي صلة. على الرغم من أن هذا المعيار، بالطبع، قدم مساهمة معينة في تطوير تقنيات الفلاش.

تم طرح تنسيق MMC في المركز الثالث في عام 1997. تم تطويره بواسطة SanDisk وSiemens AG. يشير اختصار MMC إلى MultiMediaCard، والذي يشير على الفور إلى الغرض من أجهزة الوسائط المتعددة الرقمية القياسية. هذا هو المكان الذي يتم فيه استخدام MMC في أغلب الأحيان.

من حيث المبدأ، ترتبط MMC ارتباطًا وثيقًا بـ SD، وخاصة الإصدارات الأولى منها. ومع ذلك، فقد اختلفوا في تطورهم واليوم الثاني هو الأكثر شيوعا. لذلك سنتحدث عنها في القسم الفرعي التالي.

MMC، على عكس CompactFlash وSmartMedia، لديها حجم أكثر إحكاما. من حيث الطول والعرض: 24x32 ملم. يبلغ سمك بطاقات MMC 1.4 ملم، وهو ما يعادل ضعف سمك بطاقات SM تقريبًا. لكن هذه المعلمة ليست بنفس أهمية القياسين الآخرين.

طوال فترة وجود MMC، تم تقديم ما يصل إلى ثمانية تعديلات مختلفة على بطاقاتها. الأول (ببساطة MMC) يستخدم واجهة تسلسلية ذات بت واحد لنقل البيانات، وتعمل وحدة التحكم الخاصة به بتردد يصل إلى 20 ميجاهرتز. وهذا يعني أن السرعة القصوى لا تزيد عن 20 ميجابت في الثانية (2.5 ميجابايت/ثانية أو 17x تقريبًا). من حيث المبدأ، متواضعة للغاية وفقا للمعايير الحديثة، ولكن قبل 12 عاما كان كافيا.

في عام 2004، تم طرح عامل الشكل RS-MMC. البادئة RS تعني الحجم المنخفض أو "الحجم المنخفض". أبعادها كالتالي: 24x18x1.4 ملم. يمكنك أن ترى أن الارتفاع قد انخفض إلى النصف تقريبًا. وإلا فإنها كانت بالضبط نفس بطاقة ذاكرة MMC. ولكن لتثبيته في قارئ البطاقات، يلزمك استخدام محول ميكانيكي.

تبين أن تنسيق DV-MMC قصير العمر إلى حد ما (يرمز DV إلى الجهد المزدوج - الجهد المزدوج). يمكن أن تعمل هذه البطاقات بجهد قياسي يبلغ 3.3 فولت وبجهد منخفض يبلغ 1.8 فولت. وهذا ضروري لتوفير الطاقة. هناك تركيز واضح على الأجهزة المحمولة هنا. ولكن تم التخلص التدريجي من بطاقات DV-MMC بسرعة بسبب ظهور تنسيقات MMC+ (أو MMCplus) وMMCmobile.

تختلف MMC+ وMMCmobile بشكل كبير عن مواصفات MMC الأصلية وتمثل نسختها الرابعة. ومع ذلك، فإن هذا لم يمنعهم من الحفاظ على التوافق الكامل مع أجهزة قراءة البطاقات والأجهزة القديمة، ولكن لاستخدام قدراتهم الجديدة، كان من الضروري تحديث البرنامج الثابت. وكانت هذه الاحتمالات على النحو التالي. تمت إضافة 4 و 8 بتات إلى واجهة تبادل البيانات ذات البت الواحد. يمكن أن يتراوح تردد وحدة التحكم من 26 إلى 52 ميجا هرتز. أدى كل هذا إلى رفع السرعة القصوى إلى 416 ميجابت/ثانية (52 ميجابايت/ثانية). يدعم كلا هذين التنسيقين التشغيل بجهد 1.8 أو 3.3 فولت. ولم يختلفا في الحجم عن MMC وRS-MMC وMMCplus وMMCmobile على التوالي.

في وقت لاحق، ظهر أصغر MMC - MMCmicro. كانت أبعاد البطاقة 14x12x1.1 ملم. يعتمد هذا التنسيق على MMC+ مع بعض القيود. على وجه الخصوص، نظرًا لعدم وجود جهات اتصال إضافية (MMC بها 7، MMC+ بها 13)، لم تدعم واجهة تبادل البيانات نقل البيانات 8 بت.

يوجد أيضًا تنسيق غير عادي مثل miCard. تم تقديمه في صيف عام 2007 بهدف إنشاء بطاقة عالمية يمكن إدخالها في كل من قارئ بطاقة SD/MMC وموصل USB. كان من المفترض أن تبلغ سعة البطاقات الأولى 8 جيجابايت. الحد الأقصى يصل إلى 2048 جيجابايت.

حسنًا، الأخير هو SecureMMC. ويعتمد أيضًا على مواصفات الإصدار 4.x المستخدمة في MMC+. الميزة الرئيسية هي دعم حماية إدارة الحقوق الرقمية. بالمناسبة، هذا ما يميز تنسيق SD في الأصل عن MMC. SecureMMC هي محاولة للتنافس مع SD. لذلك دعونا ننتقل إلى هذا المعيار.

يعد تنسيق SD (الرقمي الآمن) هو الأكثر شيوعًا على الإطلاق. يتم استخدامه وتعديلاته في كل مكان: في المشغلات الرقمية والكاميرات (حتى كاميرات SLR) وفي أجهزة المساعد الرقمي الشخصي والهواتف المحمولة. ربما يكون السبب في ذلك هو الدعم المستمر والتطوير من العديد من الشركات.

تم تقديم SD في عام 1999 بواسطة ماتسوشيتا وتوشيبا. تتمتع البطاقة الرقمية الآمنة كاملة الحجم بنفس أبعاد بطاقة MMC – 32x24x2.1 ملم. يتم تفسير السماكة الكبيرة بوجود مفتاح حظر الكتابة. ومع ذلك، فإن مواصفات SD تسمح لك بإنشاء بطاقات بدونها (يطلق عليها Thin SD)، ثم يتم تقليل السماكة إلى 1.4 ملم.

في البداية، كان إصدار SD يهدف إلى التنافس مع MemoryStick (الموضح أدناه)، والذي يدعم حماية إدارة الحقوق الرقمية لملفات الوسائط. ثم افترضت شركات التطوير خطأً أن عمالقة صناعة الوسائط سوف يزدحمون المتاجر عبر الإنترنت كثيرًا بحيث تتم حماية جميع الملفات بواسطة إدارة الحقوق الرقمية. لذلك قررنا إثارة ضجة.

يعتمد Secure Digital على مواصفات MMC. ولهذا السبب تعمل قارئات بطاقة SD بسهولة مع MMC. لماذا لا العكس؟ لحماية جهات الاتصال من التآكل على بطاقات SD، تم غائرتها قليلاً في السكن. لذلك، فإن جهات اتصال قارئ البطاقة، التي تهدف فقط إلى العمل مع MMC، لن تصل ببساطة إلى جهات اتصال بطاقة SD.

من حيث تنوع التنسيقات، فإن SD ليس أقل "تواضعًا" من سابقتها. بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أنه تم تقديم عاملين آخرين للشكل: miniSD (20x21.5x1.4 مم) وmicroSD (11x15x1). تم إنشاء هذا الأخير في الأصل بواسطة SanDisk وكان يسمى T-Flash ثم TransFlash. وبعد ذلك تم تكييفه كمعيار بواسطة جمعية بطاقة SD.

تتعلق الاختلافات المتبقية بسعة البطاقة. وهناك بعض الالتباس هنا. بدأت بالجيل الأول من البطاقات التي وصلت سعتها إلى 2 جيجابايت. يتم التعرف على بطاقة SD بواسطة مفتاح 128 بت. من بينها، يتم استخدام 12 بت للإشارة إلى عدد مجموعات الذاكرة و3 بتات أخرى للإشارة إلى عدد الكتل في المجموعة (4، 8، 16، 32، 64، 128، 256 أو 512 - إجمالي 8 قيم، والذي يتوافق مع ثلاث بتات من الذاكرة). حسنًا، كان حجم الكتلة القياسي للإصدارات الأولى هو 512 بايت. إجمالي 4096x512x512 يعطي 1 جيجابايت من البيانات. لقد وصلنا.

عندما بدأ تشديد نقص القدرة "من الأعلى"، ظهر الإصدار 1.01 من المواصفات، مما سمح باستخدام بت إضافي لتحديد حجم الكتلة بشكل أكبر - يمكن أن يكون الآن 1024 أو 2048 بايت، والحد الأقصى للسعة زيادة وفقا لذلك إلى 2 و 4 غيغابايت. ولكن هنا تكمن المشكلة - فقد تحدد الأجهزة القديمة بشكل غير صحيح حجم بطاقات الذاكرة الجديدة.

في يونيو 2006، ظهرت نسخة جديدة من المعيار - SD 2.0. حتى أنهم أعطوها اسمًا جديدًا - SDHC أو السعة الرقمية الآمنة العالية. الاسم يتحدث عن نفسه. الابتكار الرئيسي لـ SDHC هو القدرة على إنشاء بطاقات تصل سعتها إلى 2 تيرابايت (2048 جيجابايت). الحد الأدنى غير محدود من حيث المبدأ، ولكن في الواقع تبلغ سعة بطاقات SDHC 4 جيجابايت أو أكثر. يشار إلى أن الحد الأقصى محدود بشكل مصطنع - 32 جيجابايت. بالنسبة للبطاقات ذات السعة الأعلى، يُقترح استخدام معيار SDXC (المزيد حول هذا الموضوع أدناه)، على الرغم من أن العديد من الشركات المصنعة قدمت 64 جيجابايت من SDHC.

يستخدم معيار SD 2.0 22 بت من البيانات لتحديد الحجم، ولكن أربعة منها محجوزة للاستخدام المستقبلي. لذلك، لن تتمكن أجهزة قراءة البطاقات التي لم يتم تصميمها في الأصل للعمل مع SDHC من التعرف على بطاقات الذاكرة الجديدة. لكن الأجهزة الجديدة يمكنها التعرف بسهولة على البطاقات القديمة.

جنبا إلى جنب مع الإعلان عن تنسيق SDHC، ظهر تحديد فئات السرعة. هناك ثلاثة خيارات: فئة SD 2 و4 و6. تشير هذه الأرقام إلى الحد الأدنى لسرعة تبادل البيانات للبطاقة. أي أن البطاقة ذات فئة SD 6 ستوفر سرعة لا تقل عن 6 ميجابايت/ثانية. حسنًا، الحد الأعلى ليس محدودًا بطبيعة الحال، على الرغم من أن الوضع مع بطاقات SD حتى الآن هو نفسه تقريبًا كما هو الحال مع CompactFlash - فقد وصل أسرع الممثلين إلى سرعة 300x أو 45 ميجابايت/ثانية.

تجدر الإشارة إلى أن عوامل الشكل المصغرة خضعت أيضًا للتحديث. لم ينس أحد miniSDHC وmicroSDHC. صحيح أنها في الغالب البطاقات الأولى التي يتم طرحها للبيع. اليوم، وصل الحد الأقصى لحجمها إلى 16 جيجابايت، وخيارات 32 جيجابايت في الطريق.

حسنًا، أحدث الابتكارات هو المعيار. سواء كان يسمى الإصدار 3.0 أم لا، لم نتمكن من معرفة ذلك. ومع ذلك، فهو يختلف عن SDHC ليس بشكل كبير. بادئ ذي بدء، تمت إزالة القيد الاصطناعي على الحد الأقصى للحجم، والذي يمكن أن يصل الآن إلى 2 تيرابايت. تمت زيادة الحد الأقصى لسرعة نقل البيانات إلى 104 ميجابايت/ثانية، ويعدون برفعها في المستقبل إلى 300 ميجابايت/ثانية. حسنًا، تم اختيار exFAT ليكون نظام الملفات الرئيسي (الذي تمت مناقشته أدناه)، في حين أن SDHC يكتفي بـ FAT32 في معظم الحالات. تم بالفعل الإعلان عن أولى بطاقات SDXC وهي بسعة 32 أو 64 جيجابايت. لكن المنتجات التي تدعمها ستظل بحاجة إلى الانتظار لبعض الوقت.

في الواقع كل شيء عن بطاقات SD. ولكن في إطار هذا المعيار، تم إصدار العديد من الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام. على سبيل المثال، مواصفات SDIO (إخراج الإدخال الرقمي الآمن). وفقًا لذلك، باستخدام عامل الشكل وواجهة بطاقات SD، يمكنك إنشاء أجهزة مثل أجهزة استقبال GPS، ووحدات تحكم Wi-Fi وBluetooth، وأجهزة المودم، وموالفات FM، ومحولات Ethernet، وما إلى ذلك. أي أن فتحة SD في هذه الحالة تخدم كنوع من التناظرية من USB.

لقد ميزت SanDisk نفسها ببطاقات SD Plus التي تدمج موصل USB على الفور. يعد Eye-Fi تطورًا مثيرًا للاهتمام إلى حد ما. هذه بطاقة ذاكرة مزودة بوحدة تحكم Wi-Fi مدمجة. يمكن لهذا الأخير نقل البيانات من البطاقة إلى أي جهاز كمبيوتر. وبالتالي، ليست هناك حاجة حتى لإزالته من الكاميرا أو الهاتف.

في المجمل، يعد التنسيق الرقمي الآمن اليوم هو الأكثر شيوعًا والأسرع نموًا. حتى الآن تحاول شركة Sony مقاومتها باستخدام شريحة الذاكرة Memory Stick، لكن الأمور لا تسير على ما يرام.

شريحة ذاكرة

تشتهر شركة Sony بكراهيتها لمعظم التنسيقات والمعايير التي لم يتم تطويرها بواسطتها. وهذا أمر مفهوم - فلن تحصل على الإتاوات منهم. وهكذا ظهرت في النهاية بطاقات DVD+R/RW وBlu-ray وMemory Stick. تم طرحها في أكتوبر 1998، ولا تزال توزع بين منتجات سوني فقط. وبشكل عام، يشارك في إنتاجها فقط Sony وقليل من SanDisk. والنتيجة منطقية: انتشار منخفض نسبيًا وسعر أعلى من البطاقات التعليمية الأخرى ذات الحجم المماثل.

طوال فترة وجود شريحة الذاكرة Memory Stick، أصدرت شركة Sony ما يصل إلى سبعة تعديلات. علاوة على ذلك، على عكس MMC، فهي كلها قيد الاستخدام. ونتيجة لذلك، ينشأ ارتباك طبيعي، وفي الوقت نفسه، يمكن لمصنعي قارئات البطاقات زيادة عدد المعايير المعترف بها من خلال منتجاتهم.

لقد بدأ كل شيء باستخدام شريحة ذاكرة Memory Stick فقط. هذه بطاقة ذاكرة ممدودة بقياس 50x21.5x2.8 ملم. شكله يشبه إلى حد ما قطعة من العلكة. وقد تميز، كما كتبنا أعلاه، بدعم إدارة الحقوق الرقمية (DRM)، وهو ما لم يكن مطلوبًا على الإطلاق. تتراوح السعة من 4 إلى 128 ميجابايت.

بمرور الوقت، لم يكن هذا كافيا، وبما أنه لم يتم تطوير معيار محدث بعد، تم الإعلان عن تنسيق Memory Stick Select. هذه بطاقة Memory Stick عادية، ولكن بداخلها كانت هناك شريحتي ذاكرة بسعة 128 ميجابايت لكل منهما. ويمكنك التبديل بينهما باستخدام مفتاح خاص على البطاقة نفسها. ليس حلا مناسبا للغاية. ولهذا السبب كانت مؤقتة ومتوسطة.

لقد تمكنا من التغلب على السعة المنخفضة من خلال إطلاق شريحة الذاكرة Memory Stick PRO في عام 2003. من الناحية النظرية، يمكن لبطاقة الذاكرة هذه تخزين ما يصل إلى 32 جيجابايت من البيانات، ولكن في الواقع لم يتم تصنيعها بأكثر من 4 جيجابايت. وبطبيعة الحال، فإن معظم الأجهزة القديمة لا تتعرف على الإصدار PRO، ولكن يمكن للأجهزة الجديدة التعرف بسهولة على الجيل الأول من شريحة الذاكرة Memory Stick. إن البديل الفرعي لمعيار High Speed ​​​​Memory Stick PRO يجعل الأمور أكثر إرباكًا. جميع أجهزة Memory Stick PRO بسعة 1 جيجابايت أو أكثر كانت هكذا. من الواضح أنه يمكنهم العمل في وضع خاص عالي السرعة. وأنا سعيد جدًا لأنها جميعها متوافقة مع الأجهزة القديمة، لكن السرعة انخفضت إلى وضعها الطبيعي.

بمرور الوقت، أصبح من الواضح أنه سيكون من الضروري السير على طريق جعل البطاقات أصغر حجمًا، وإلا فإن "لوحات" شريحة الذاكرة Memory Stick ليست مناسبة للاستخدام في كل مكان. هكذا ظهرت شريحة الذاكرة Memory Stick Duo، بأبعاد 31x20x1.6 ملم - وهي أصغر قليلاً من Secure Digital. لكن لسوء الحظ، كانت هذه البطاقات مبنية على الإصدار الأول من معيار شريحة الذاكرة Memory Stick، ومعها قيود على السعة القصوى. 128 ميجابايت لعام 2002 غير محترمة إلى حد ما. هكذا ظهرت شريحة الذاكرة Memory Stick PRO Duo في عام 2003. وهذا المعيار هو الأكثر تطورًا اليوم - توجد بالفعل بطاقات بسعة 16 جيجابايت، وخيارات 32 جيجابايت في الطريق، والحد النظري، وفقًا لسوني، هو 2 تيرابايت.

في ديسمبر 2006، أعلنت شركة Sony مع SanDisk عن تعديل جديد لبطاقات الذاكرة المحمولة الخاصة بها - Memory Stick PRO-HG Duo. الفرق الرئيسي بينه وبين الخيارات الأخرى هو سرعة التشغيل العالية. بالإضافة إلى واجهة الاتصال 4 بت، تمت إضافة واجهة 8 بت. وزاد تردد وحدة التحكم من 40 إلى 60 ميجا هرتز. ونتيجة لذلك، زاد الحد النظري للسرعة إلى 480 ميجابت/ثانية أو 60 ميجابايت/ثانية.

حسنًا، وفقًا لأحدث صيحات الموضة، في فبراير 2006، ظهر تنسيق بطاقة Memory Stick Micro (أو يطلق عليه أيضًا M2)، بأبعاد 15x12.5x1.2 مم - وهذا أكبر قليلاً من microSD. تتراوح سعتها من 128 إلى 16 جيجابايت، ومن الناحية النظرية يمكن أن تصل إلى 32 جيجابايت. من خلال المحول، يمكن إدخال بطاقة ذاكرة M2 في فتحة Memory Stick PRO، ولكن إذا كانت سعتها أكثر من 4 جيجابايت، فقد تنشأ بعض مشكلات التعرف.

هذا هو مثل تمايل. إذا نظرت إليها، فهي ليست صعبة من حيث المبدأ: Memory Stick هو التنسيق الأصلي، وليس الأصغر حجمًا، Memory Stick PRO هو خيار ذو سعة وسرعة أكبر، Memory Stick (PRO) Duo هو نسخة أصغر من البطاقات ، Memory Stick PRO-HG Duo هي نسخة متسارعة من Memory Stick PRO Duo، Memory Stick Micro (M2) - أصغر شريحة ذاكرة. يمكنك الآن الانتقال إلى أحدث المعايير - xD.

بطاقة xD-صورة

شعرت شركة Olympus وFujifilm أن تنسيقات بطاقات الفلاش التي كانت موجودة في السنوات الأولى من هذا القرن لم تلبي أفكارهم بشأن تخزين البيانات المثالي للكاميرات. وإلا كيف يمكننا شرح تطوير معيار xD-Picture Card الخاص بنا؟

ويترتب على اسم التنسيق أنه تم إنشاؤه لتخزين الصور. لكن أوليمبوس تنتج مسجلات صوتية رقمية تعتمد عليها، وتنتج فوجيتسو مشغلات MP3. ومع ذلك، فإن أحدث الأجهزة أقل بكثير من الكاميرات التي تدعم xD. ومع ذلك، إذا قارنا إجمالي حجم مبيعات الكاميرات الرقمية فوجيتسو وأوليمبوس، فلن يتجاوزوا بأي حال من الأحوال أرقام قادة السوق - كانون ونيكون. ويستخدم القادة بهدوء CompactFlash في كاميرات SLR المتوسطة والمتطورة، في حين أن المعيار الرقمي الآمن قد ترسخ بشكل جيد في الباقي. حسنًا، نظرًا لأن توزيع بطاقات xD ليس كبيرًا جدًا، فإنها تتخلف في تطويرها عن التنسيقات الأكثر شيوعًا، بالإضافة إلى أنها أغلى منها. حوالي 2-3 مرات، إذا كنت تأخذ بطاقات بنفس السعة.

من الواضح أن التركيز الرئيسي لمطوري تنسيق XD (بالمناسبة، تنتج Toshiba و Samsung بطاقات تعتمد عليها) كان تقليل حجم بطاقة الذاكرة. أبعادها هي كما يلي - 20x25x1.78 ملم. تقريبًا مثل اثنين من وحدات Memory Stick Micros.

تتراوح سعة الإصدار الأول من بطاقات xD من 16 إلى 512 ميجابايت. تم تقديمها في يوليو 2002. ومع ذلك، في فبراير 2005، ظهر التحديث الأول، مما يسمح بزيادة الحجم الأقصى إلى 8 جيجابايت. تم تسمية المعيار الجديد بـ xD Type M. وتم زيادة مستوى الصوت من خلال استخدام ذاكرة MLC، والتي تبين أنها أبطأ في نفس الوقت. وصلت سعة بطاقات النوع M xD إلى 2 جيجابايت. وحتى الآن لم يتم التغلب على هذا الحد سواء من خلال النوع M أو المعايير الأحدث.

لحل مشكلة السرعة، تم طرح xD Type H في نوفمبر 2005. وكان هذا التنسيق يعتمد على ذاكرة SLC، حيث قرروا إيقافه في عام 2008 بسبب ارتفاع تكاليفه. ولكن تم استبداله في أبريل 2008 بالطراز M+. تعد البطاقات بهذا التنسيق أسرع بحوالي 1.5 مرة من النوع M.

التوافق مع الإصدارات السابقة لإصدارات مختلفة من تنسيقات xD ينطبق فقط على أحدث الأجهزة - حيث يمكنها بسهولة التعرف على الإصدارات القديمة من البطاقات. لكن الأجهزة القديمة لن تتعرف بالضرورة على البطاقات الجديدة. الوضع هنا هو نفسه تقريبًا كما هو الحال مع المعايير الأخرى.

أما بالنسبة للسرعة، كما هو الحال من حيث الحجم، فإن xD لا يلمع على الإطلاق. اليوم، يبلغ متوسط ​​سرعة القراءة من النوع M+ 6.00 ميجابايت/ثانية (40x)، وسرعة الكتابة 3.75 ميجابايت/ثانية (25x).

في المجمل، يعد تنسيق xD-Picture Card أكثر تكلفة في البيع بالتجزئة من SD وCF. بطاقات الذاكرة مضغوطة تمامًا، لكن سعتها لم تعد تلبي المتطلبات الحديثة. الشيء نفسه ينطبق على السرعة. لتصوير فيديو بدقة 640 × 480 بمعدل 30 إطارًا في الثانية، لا يزال النوع M+ كافيًا. ولكن بالنسبة لكاميرات SLR اليوم، والتي تقوم بتصوير الإطارات بدقة 12-24 ميجابكسل والفيديو بتنسيق 720P و 1080P، من الواضح أن هذا لا يكفي. ليس سيئًا على الإطلاق أن يكون لديك بطاقة 200-300x. لذلك لا نرى فائدة كبيرة في الاستمرار في دعم وتطوير xD. ولن نتفاجأ أيضًا إذا قرروا فجأة إغلاقه، وسيتم نقل الجيل التالي من الكاميرات إلى SD و/أو CF.

بدأ اختصار SSD في الظهور في خلاصات الأخبار وعناوين المقالات مؤخرًا نسبيًا - منذ عامين. والسبب في ذلك هو أن هذه التكنولوجيا بدأت في الانتشار على نطاق واسع فقط عندما بدأ استخدام ذاكرة الفلاش بشكل متزايد لتخزين البيانات، وتحدثت عناوين الأخبار (والنصوص) المذكورة أعلاه عن النمو السريع الوشيك لهذا السوق، ووعدت في نفس الوقت إزاحة محركات الأقراص الصلبة. على الأقل من قطاع أجهزة الكمبيوتر المحمول والنتبووك.

ولكن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن SSD ليس بالضرورة محرك أقراص فلاش. SSD أو محرك الحالة الصلبة يعني محرك الحالة الصلبة. أي أن المبدأ وليس النوع هو المهم هنا - حيث يتم استخدام الذاكرة "الصلبة" لتخزين البيانات. ذكرى لا تدور ولا تدور ولا تقفز. لذا فإن SSD لا يبلغ من العمر عامين على الإطلاق، بل يبلغ من العمر خمسين عامًا رسميًا. تم تسمية هذه التكنولوجيا بشكل مختلف في ذلك الوقت، ولكن مرة أخرى، المبدأ مهم هنا. لكن المبدأ بقي.

يوجد اليوم نوعان من محركات أقراص SSD ذات صلة: استنادًا إلى الذاكرة المتطايرة والذاكرة غير المتطايرة. الأول هو تلك التي تستخدم ذاكرة SRAM أو DRAM كأساس لها. ويطلق عليهم أيضًا اسم محرك ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). من وقت لآخر، يتم الإعلان عن محركات أقراص الحالة الصلبة هذه من قبل الشركات المصنعة باعتبارها وسائط تخزين فائقة السرعة. حتى أن بعضها يسمح لك بزيادة مستوى الصوت بشكل مستقل عندما يتم تثبيت موصلات وحدات الذاكرة التقليدية (DDR أو DDR2 أو DDR3 في الإصدار الأحدث) على اللوحة.

حسنًا، الذاكرة غير المتطايرة هي، بالطبع، فلاش. كان من الممكن إنشاء محركات أقراص SSD بناءً عليها لفترة طويلة، لكن أحجام محركات الأقراص هذه كانت بعيدة عن إمكانيات محركات الأقراص الثابتة، وكانت التكلفة أعلى بكثير. والسرعة لم تكن كبيرة. ولكن اليوم يتم القضاء على هذه العيوب تدريجيا.

كان للجيل الأول من محركات أقراص الحالة الصلبة سعات تتراوح من 16 إلى 64 جيجابايت، وتكلف مثل هذه "محركات الأقراص المحمولة" مئات وآلاف الدولارات. كان هذا منذ حوالي عامين. اليوم، تتوفر خيارات 64-512 جيجابايت بأسعار تتراوح من 200 دولار إلى 1500 دولار. إنه طريق طويل من محركات الأقراص الثابتة، ولكنه أفضل بكثير. وفي الطريق، محرك أقراص SSD بسعة 1 تيرابايت على شكل محرك أقراص ثابتة مقاس 2.5 بوصة. دعنا نذكرك أن محركات الأقراص الصلبة المحمولة لم تتجاوز سعة 500 جيجابايت بعد. وقد وصلت أجهزة سطح المكتب للتو إلى علامة 2 تيرابايت. لذا فإن SSD يتحرك للأمام بسرعة فائقة.

أما بالنسبة لسرعة العمل فهي في تزايد مستمر. لقد تخلف الجيل الأول من محركات أقراص SSD إلى حد ما عن محركات الأقراص الثابتة المحمولة، لكن محركات الأقراص الحديثة تجاوزتها بالفعل. ويكفي أن نتذكر Intel X25-M SSD الذي تم طرحه العام الماضي، والذي يتمتع بسرعة قراءة تبلغ 250 ميجابايت/ثانية وسرعة كتابة تبلغ 70 ميجابايت/ثانية. ولا تكلف الرحلة نفس تكلفة الرحلة إلى محطة الفضاء الدولية – حوالي 350 دولارًا بسعة 80 جيجابايت.

بالطبع، هناك نماذج عالية السرعة بشكل خاص من Fusion-IO بسرعات قراءة/كتابة تبلغ 800/694 ميجابايت/ثانية أو PhotoFast G-Monster PCIe SSD بسرعة 1000/1000 ميجابايت/ثانية، لكن سعرها يشبه طائرة صغيرة. وبالطبع، لا يستخدمون SerialATA لتبادل البيانات، ولكن PCI Express x8 العادي - لا يزال هذا المعيار قادرًا على توفير النطاق الترددي المطلوب. بالمناسبة، يتم استخدام PCI Express X1 بنشاط لتوصيل محركات أقراص الحالة الصلبة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة. بهذا التنسيق يتم تخزين البيانات الخاصة بهم - على شكل بطاقة PCI-E x1 صغيرة.

تم تحقيق هذا الأداء عالي السرعة لمحركات أقراص SSD بفضل القراءة المتوازية للبيانات من عدة شرائح في وقت واحد. على سبيل المثال، يعمل Intel X25-M المذكور أعلاه على مبدأ مصفوفة RAID من المستوى 0، أي أنه تتم كتابة بت واحد على الشريحة الأولى والثانية على الثانية وهكذا. من الصعب للغاية تنظيم آلية مماثلة لمحرك أقراص فلاش USB عادي أو بطاقة ذاكرة، نظرًا لأنه يتم تثبيت شريحة ذاكرة فلاش واحدة دائمًا تقريبًا.

لزيادة السعة وتقليل التكلفة، غالبًا ما يتم استخدام ذاكرة MLC في محركات أقراص SSD (بما في ذلك X25-M). تم تجهيز الموديلات الأكثر تكلفة برقائق SLC. ولكن إذا قمت بكتابة البيانات على محرك أقراص فلاش USB أو بعض بطاقات SD نادرًا نسبيًا، فسيتم إجراء التسجيل على SSD بشكل مستمر أثناء التشغيل. وفي معظم الحالات لا تعرف ذلك. تحتفظ البرامج الحديثة باستمرار بسجلات مختلفة؛ يقوم نظام التشغيل بنقل البيانات قليلة الاستخدام إلى ملف المبادلة، وبالتالي تحرير ذاكرة الوصول العشوائي؛ حتى الوصول الأساسي للملف يتطلب تسجيل وقت الوصول.

لذلك، في أي حال، سيتعين عليك تثبيت شرائح أكثر متانة في SSD. عليك أيضًا أن تقلق بشأن الخوارزميات الخاصة بحساب مستوى التآكل وإعادة توزيع البيانات - حيث يجب أن تكون أكثر تقدمًا من تلك الموجودة في محركات الأقراص المحمولة التقليدية. تحتوي محركات أقراص SSD أيضًا على شريحة ذاكرة تخزين مؤقت متطايرة إضافية، تمامًا مثل محرك الأقراص الثابتة العادي. تحتوي ذاكرة التخزين المؤقت على بيانات عنوان الكتلة وبيانات مستوى التآكل. عند إيقاف تشغيله، يتم حفظ الأخير على ذاكرة فلاش.

على أية حال، في الوقت الحالي، تستمر تقنية SSD المستندة إلى الفلاش في التطور بسرعة. إنه يوفر العديد من المزايا التي لا يمكن إنكارها مقارنة بمحركات الأقراص الصلبة:

• وقت وصول أقصر بكثير للبيانات؛
• سرعة قراءة البيانات الثابتة؛
• مستوى الضوضاء صفر
• استهلاك أقل للطاقة.

في الوقت الحالي، كل ما تبقى هو زيادة عدد دورات إعادة الكتابة إلى رقم لا داعي للقلق بشأنه على الإطلاق. وسوف تستمر القدرة في النمو دون ذلك. من الممكن أنه خلال 2-3 سنوات القادمة سوف يلحق بمحركات الأقراص الصلبة بل ويتفوق عليها. حسنًا، ينخفض ​​​​السعر من تلقاء نفسه إذا كانت التكنولوجيا واعدة ويتم الترويج لها بنشاط وكان مستوى المبيعات ينمو باستمرار. لا نعرف ما إذا كانت محركات أقراص SSD ستكون قادرة على استبدال محركات الأقراص الثابتة في سوق أجهزة الكمبيوتر المكتبية، لكنها تتجه بالفعل نحو الأجهزة المحمولة.

مستقبل

في الواقع لقد وصلنا إلى النهاية. يمكن استخلاص الاستنتاج مما سبق على النحو التالي: ستصبح ذاكرة الفلاش أكثر انتشارًا وتحسنًا في المستقبل. ليس من الواضح بعد ما إذا كانت ستكون قادرة على استبدال محركات الأقراص الصلبة، ولكن لديها ما يؤهلها للقيام بذلك. ولكن هناك مشكلة أخرى - نظام الملفات.

تم تحسين أنظمة الملفات الحديثة للاستخدام مع محركات الأقراص الثابتة. لكن HDD ليس SSD على الإطلاق في هيكله. أولاً، يتم الوصول إلى البيانات الموجودة على القرص الصلب باستخدام عنونة LBA. تتيح لك كتلة من هذا العنوان حساب اللوحة والمسار وفي أي قطاع توجد المعلومات المطلوبة. ولكن هنا تكمن المشكلة - فالفلاش لا يحتوي على لوحات أو مسارات أو قطاعات. ولكن هناك كتل مقسمة إلى صفحات. اليوم يتم حل هذه المشكلة عن طريق ترجمة العناوين من تنسيق إلى آخر، ولكن سيكون الأمر أكثر ملاءمة إذا حدث كل هذا مباشرة.

ميزة أخرى لذاكرة الفلاش هي أن الكتابة لا يمكن إجراؤها إلا في الكتل التي تم مسحها مسبقًا. وتستغرق هذه العملية بعض الوقت. قد تكون فكرة جيدة مسح الكتل غير المستخدمة بالكامل أثناء وقت الخمول.

تم تحسين أنظمة ملفات القرص الحديثة لتقليل وقت الوصول إلى البيانات - فهي تحاول التأكد من البحث عنها في أسرع وقت ممكن عبر القرص. ولكن بالنسبة لذاكرة الفلاش، فهذا ببساطة غير ذي صلة - حيث يتم الوصول إلى جميع الكتل بسرعة متساوية. حسنًا، لن يضر دعم حساب مستوى تآكل شرائح الفلاش من نظام الملفات.

لذا فإن الشيء الذي سيتم طرحه في المستقبل القريب هو إصدار أنظمة ملفات جديدة مُحسّنة للعمل مع ذاكرة الفلاش. ومع ذلك، فهذه موجودة بالفعل، لكن أنظمة التشغيل الحديثة لا تدعمها بشكل جيد. من الجدير بالذكر أن واحدة من أولى هذه البرامج كانت FFS2 من Microsoft، والتي تم إصدارها في أوائل التسعينيات.

يواكب نظام التشغيل Linux التقدم. تم إنشاء أنظمة الملفات JFFS، JFFS2، YAFFS، LogFS، UBIFS لها. كما تميزت شركة Sun أيضًا بتطوير ZFS، والذي تم مؤخرًا . تم تحسينه ليس فقط لمحركات الأقراص الثابتة، ولكن أيضًا لمحركات الأقراص المحمولة. علاوة على ذلك، لاستخدامها كمخزن رئيسي وكذاكرة تخزين مؤقت.

ومع ذلك، يظل نظام الملفات الأكثر شيوعًا لمحركات الأقراص المحمولة (باستثناء محركات أقراص الحالة الصلبة) اليوم هو FAT وFAT32. إنها ببساطة الأكثر ملاءمة. وهي مدعومة من قبل جميع أنظمة التشغيل ولا تتطلب برامج تشغيل. لكنها لم تعد كافية للعمل. على سبيل المثال، أصبح الحد الأقصى لحجم الملف (4 جيجابايت) غير مقبول بالفعل.

ومع ذلك، لدى Microsoft بديل - exFAT، المعروف سابقًا باسم FAT64. كما كتبنا بالفعل، تم اختياره ليكون FS الرئيسي لبطاقات SDXC. بالإضافة إلى تحسينه لذاكرة الفلاش، فإنه يدعم ملفات يصل حجمها إلى 16 إكسابايت (16.7 مليون تيرابايت)، ويمكن تخزين أكثر من 65.536 ملفًا في مجلد واحد.

يتم دعم exFAT اليوم من خلال أنظمة التشغيل Windows Mobile الإصدار 6.0 والإصدارات الأحدث، وWindows XP SP2 والإصدارات الأحدث، وWindows Vista SP1، وWindows Server 2008، وWindows 7 بدءًا من الإصدار 6801. لاحظ أنه في نظام التشغيل Windows Vista، لا يتمكن محرك الأقراص المحمول المستند إلى exFAT من يتم استخدامها كذاكرة تخزين مؤقت في وظائف ReadyBoost. سيظهر الدعم المقابل في نظام التشغيل Windows 7. أما بالنسبة لأنظمة التشغيل الأخرى، تتوفر وحدة kernel مجانية لنظام التشغيل Linux تتيح لك استخدام exFAT للقراءة فقط.

لذا يبدو أن نظام التشغيل الواعد لمحركات الأقراص المحمولة اليوم هو ZFS وexFAT. لكن كلاهما يتم توزيعهما بشكل سيء للغاية، على الرغم من أن الأخير لديه فرصة أفضل ليصبح شائعًا. لقد تم اختياره بالفعل باعتباره الإصدار الرئيسي لأحدث جيل من بطاقات SD وجميع إصدارات Windows الأكثر شيوعًا "تعرفه".

بالنسبة للباقي، سننتظر زيادة أخرى في سعة محركات الأقراص المحمولة وتقليل تكلفتها. هذه التكنولوجيا جيدة جدًا، لذلك نتمنى لها النجاح فقط.

ليس سراً أن المعلومات هي واحدة من أكثر السلع ذات الصلة في العالم الحديث. وهو، مثل أي منتج آخر، يجب تخزينه ونقله. تم إنشاء أجهزة تخزين محمولة لهذا الغرض. وفي الماضي القريب، لعبت هذا الدور الأقراص المرنة والأقراص المدمجة، القادرة على تخزين كمية صغيرة جدًا من المعلومات على الرغم من كبر حجمها. مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر، انخفض حجم وسائط التخزين تدريجيًا، لكن حجم البيانات المخزنة فيها زاد عدة مرات. أدى ذلك إلى ظهور جهاز تخزين محمول جديد - محرك أقراص فلاش USB.

ذاكرة متنقله- نوع خاص من ذاكرة أشباه الموصلات غير المتطايرة والقابلة لإعادة الكتابة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة: غير متطايرة - لا تتطلب طاقة إضافية لتخزين البيانات (الطاقة مطلوبة فقط للتسجيل)، وقابلة لإعادة الكتابة - مما يسمح بتغيير (إعادة كتابة) البيانات المخزنة فيها، وأشباه الموصلات (الحالة الصلبة)، ذلك لا تحتوي على أجزاء متحركة ميكانيكيًا (مثل محركات الأقراص الثابتة العادية أو الأقراص المضغوطة)، ومبنية على أساس الدوائر المتكاملة (IC-Chip).

لقد تحولت ذاكرة الفلاش أمام أعيننا حرفيًا من وسيلة غريبة ومكلفة لتخزين البيانات إلى واحدة من أكثر وسائط التخزين شيوعًا. تُستخدم ذاكرة الحالة الصلبة من هذا النوع على نطاق واسع في المشغلات المحمولة وأجهزة كمبيوتر الجيب وفي الكاميرات ومحركات الأقراص المحمولة المصغرة. عملت عينات الإنتاج الأولى بسرعة منخفضة، ولكن اليوم تتيح لك سرعة قراءة البيانات وكتابتها على ذاكرة الفلاش مشاهدة فيلم كامل الطول مخزّن في شريحة صغيرة أو تشغيل نظام تشغيل "ثقيل" من فئة Windows XP.

نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة وحجمها الصغير ومتانتها وأدائها العالي نسبيًا، تعد ذاكرة الفلاش مثالية للاستخدام كتخزين في الأجهزة المحمولة مثل كاميرات الصور والفيديو الرقمية والهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ومشغلات MP3 ومسجلات الصوت الرقمية وما إلى ذلك. .

قصة

في البداية، تم تطوير محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الصلبة للخوادم عالية السرعة واستخدمت للأغراض العسكرية، ولكن كما هو الحال عادة، مع مرور الوقت بدأ استخدامها لأجهزة الكمبيوتر والخوادم المدنية.

ظهرت فئتان من الأجهزة: في الحالة الأولى، ضحوا بدوائر المسح للحصول على ذاكرة عالية الكثافة، وفي الحالة الأخرى، صنعوا جهازًا يعمل بكامل طاقته بسعة أصغر بكثير.

وعليه فإن جهود المهندسين كانت تهدف إلى حل مشكلة كثافة دوائر المسح. وقد توجوا بالنجاح باختراع مهندس توشيبا فوجيو ماسوكا في عام 1984. قدم فوجيو تطوره في الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا. كانت إنتل مهتمة بهذا الاختراع وبعد أربع سنوات، في عام 1988، أصدرت أول معالج فلاش تجاري من نوع NOR. تم الإعلان عن بنية ذاكرة فلاش NAND بعد عام من قبل شركة توشيبا في عام 1989 في المؤتمر الدولي لدوائر الحالة الصلبة. تتمتع شريحة NAND بسرعة كتابة أكبر ومساحة دائرة أصغر.

يُقال أحيانًا أن اسم Flash فيما يتعلق بنوع الذاكرة يُترجم إلى "فلاش". في الواقع، هذا ليس صحيحا. تقول إحدى نسخ مظهرها أنه لأول مرة في 1989-1990، استخدمت توشيبا كلمة Flash في سياق "سريع، فوري" عند وصف شرائحها الجديدة. بشكل عام تعتبر شركة إنتل هي المخترعة، إذ قدمت ذاكرة فلاش بمعمارية NOR في عام 1988.

مزايا بطاقات فلاش USB على محركات الأقراص الأخرى واضحة:

أبعاد صغيرة،

وزن خفيف جداً،

عملية هادئة،

إمكانية إعادة الكتابة،

مقاومة جيدة للضغط الميكانيكي، على عكس الأقراص المضغوطة والأقراص المرنة (5-10 مرات أعلى من الحد الأقصى المسموح به لمحركات الأقراص الصلبة التقليدية)،

يقاوم التغيرات الشديدة في درجات الحرارة ،

عدم وجود أجزاء متحركة، مما يقلل من استهلاك الطاقة إلى الحد الأدنى،

لا توجد مشاكل في الاتصال - تتوفر مخرجات USB على أي جهاز كمبيوتر تقريبًا،

كمية كبيرة من الذاكرة،

تسجيل المعلومات في خلايا الذاكرة،

مدة تخزين المعلومات تصل إلى 100 عام.

تستهلك ذاكرة الفلاش طاقة أقل بشكل ملحوظ (حوالي 10-20 مرة أو أكثر) أثناء التشغيل.

تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه للعمل مع محرك أقراص فلاش USB، لا تحتاج إلى أي برامج أو محولات تابعة لجهات خارجية، وما إلى ذلك. يتم التعرف على الجهاز تلقائيا.

إذا قمت بالكتابة على محرك أقراص فلاش 10 مرات في اليوم، فسوف يستمر ذلك لمدة 30 عامًا تقريبًا.

مبدأ التشغيل

يعتمد مبدأ تشغيل تقنية ذاكرة فلاش أشباه الموصلات على تغيير وتسجيل الشحنة الكهربائية في منطقة معزولة (جيب) من هيكل أشباه الموصلات.

يتم تحقيق التغيير في الشحنة ("الكتابة" و"المسح") من خلال تطبيق إمكانات عالية بين البوابة والمصدر بحيث تكون شدة المجال الكهربائي في العازل الرقيق بين قناة الترانزستور والجيب كافية لإحداث تأثير النفق. لتعزيز تأثير نفق الإلكترون في الجيب أثناء الكتابة، يتم تطبيق تسارع طفيف للإلكترونات عن طريق تمرير تيار عبر قناة ترانزستور التأثير الميداني.

تمثيل تخطيطي لترانزستور البوابة العائمة.

بين بوابة التحكم والقناة التي يتدفق من خلالها التيار من المصدر إلى المصرف، نضع نفس البوابة العائمة، محاطة بطبقة رقيقة من العازل الكهربائي. ونتيجة لذلك، عندما يتدفق التيار عبر ترانزستور تأثير المجال "المعدل"، فإن بعض الإلكترونات عالية الطاقة تنفق عبر العازل الكهربائي وينتهي بها الأمر داخل البوابة العائمة. ومن الواضح أنه بينما كانت الإلكترونات تنفق وتتجول داخل هذه البوابة، فقدت بعضًا من طاقتها ولا يمكنها العودة عمليًا. أجهزة SLC وMLC

هناك أجهزة تقوم فيها الخلية الأولية بتخزين جزء واحد من المعلومات والعديد منها. في الخلايا ذات البت الواحد، يوجد مستويان فقط من الشحن على البوابة العائمة. تسمى هذه الخلايا بالخلايا أحادية المستوى. خلية ذات مستوى واحد SLC). في الخلايا متعددة البت، تتميز المزيد من مستويات الشحن بأنها تسمى متعددة المستويات. خلية متعددة المستويات حركة تحرير الكونغو). تعد أجهزة MLC أرخص وأكثر سعة من أجهزة SLC، ولكن وقت الوصول وعدد عمليات إعادة الكتابة أسوأ.

الذاكرة الصوتية

التطور الطبيعي لفكرة خلايا MLC كان فكرة تسجيل إشارة تناظرية داخل الخلية. تُستخدم شرائح الفلاش التناظرية هذه على نطاق واسع في إعادة إنتاج الصوت. تُستخدم هذه الدوائر الدقيقة على نطاق واسع في جميع أنواع الألعاب وبطاقات الصوت وما إلى ذلك.

ولا ذاكرة فلاش

تصميم ولايستخدم مصفوفة الموصلات الكلاسيكية ثنائية الأبعاد ("الصفوف" و "الأعمدة") حيث يتم تثبيت خلية واحدة عند التقاطع. في هذه الحالة، تم توصيل موصل الصفوف بمصرف الترانزستور، وموصل الأعمدة بالبوابة الثانية. تم توصيل المصدر بركيزة مشتركة للجميع. مع هذا التصميم، كان من السهل قراءة حالة ترانزستور معين عن طريق تطبيق جهد موجب على عمود واحد وصف واحد.

يعتمد هذا النوع من ذاكرة الفلاش على خوارزمية NOR، حيث أنه في ترانزستور البوابة العائمة، فإن الجهد المنخفض للبوابة يعني واحدًا. يتكون هذا النوع من الترانزستور من بوابتين: عائمة وتحكم. البوابة الأولى معزولة تمامًا ولها القدرة على الاحتفاظ بالإلكترونات لمدة تصل إلى عشر سنوات. تتكون الخلية أيضًا من مصرف ومصدر. عندما يتم تطبيق الجهد على بوابة التحكم، يتم إنشاء مجال كهربائي ويحدث ما يسمى بتأثير النفق. يتم نقل معظم الإلكترونات (نفقيًا) عبر الطبقة العازلة وتدخل البوابة العائمة. تعمل الشحنة الموجودة على البوابة العائمة للترانزستور على تغيير "عرض" مصدر التصريف وموصلية القناة المستخدمة للقراءة. تختلف خلايا الكتابة والقراءة اختلافًا كبيرًا في استهلاك الطاقة: على سبيل المثال، تستهلك محركات الأقراص المحمولة تيارًا أكبر عند الكتابة مقارنةً بالقراءة (تستهلك طاقة قليلة جدًا). لحذف (محو) البيانات، يتم تطبيق جهد سلبي عالي بما فيه الكفاية على بوابة التحكم، مما يؤدي إلى تأثير معاكس (يتم نقل الإلكترونات من البوابة العائمة إلى المصدر باستخدام تأثير النفق). في بنية NOR، هناك حاجة لتوصيل جهة اتصال بكل ترانزستور، مما يزيد بشكل كبير من حجم المعالج. تم حل هذه المشكلة باستخدام بنية NAND الجديدة.

ما هي ذاكرة الفلاش؟

ذاكرة فلاش / محرك أقراص USB أو ذاكرة فلاشهو جهاز تخزين مصغر يستخدم كوسيلة تخزين إضافية للمعلومات. يتصل الجهاز بجهاز كمبيوتر أو جهاز قراءة آخر عبر واجهة USB.

تم تصميم محرك أقراص USB المحمول ليتم قراءته بشكل متكرر على مدى عمر محدد، والذي يتراوح عادةً من 10 إلى 100 عام. يمكنك الكتابة على ذاكرة الفلاش لعدد محدود من المرات (حوالي مليون دورة).

تعتبر ذاكرة الفلاش أكثر موثوقية وصغيرة الحجم مقارنة بمحركات الأقراص الصلبة (HDD) لأنها لا تحتوي على أجزاء ميكانيكية متحركة. يستخدم هذا الجهاز على نطاق واسع في إنتاج الأجهزة الرقمية المحمولة: كاميرات الصور والفيديو ومسجلات الصوت ومشغلات MP3 وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي والهواتف المحمولة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم ذاكرة الفلاش لتخزين البرامج الثابتة في أجهزة مختلفة، مثل أجهزة المودم وأجهزة PBX والماسحات الضوئية والطابعات وأجهزة التوجيه. ربما يكون العيب الوحيد لمحركات أقراص USB الحديثة هو حجمها الصغير نسبيًا.

تاريخ ذاكرة الفلاش

ظهرت أول ذاكرة فلاش في عام 1984، اخترعها مهندس توشيبا فوجيو ماسوكا، الذي قارن زميله شوجي أريزومي مبدأ تشغيل هذا الجهاز بفلاش الصور وأطلق عليه في البداية اسم “الفلاش”. تم العرض العام لذاكرة الفلاش في عام 1984 في الندوة الدولية للأجهزة الإلكترونية التي عقدت في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا، حيث أصبحت شركة إنتل مهتمة بهذا الاختراع. وبعد أربع سنوات، أصدر المتخصصون أول معالج فلاش تجاري. أكبر الشركات المصنعة لمحركات الأقراص المحمولة في نهاية عام 2010 كانت شركة Samsung، حيث احتلت 32٪ من هذا السوق، وتوشيبا - 17٪.

كيف يعمل محرك أقراص USB؟

يتم كتابة جميع المعلومات على محرك أقراص فلاش وتخزينها في مصفوفته، والتي تتكون من ترانزستورات بوابة عائمة تسمى الخلايا. في الأجهزة الخلوية التقليدية أحادية المستوى، "تتذكر" كل خلية بتًا واحدًا فقط من البيانات. ومع ذلك، فإن بعض الرقائق الجديدة ذات الخلايا متعددة المستويات (خلية متعددة المستويات أو خلية ثلاثية المستويات) قادرة على تخزين كمية أكبر من المعلومات. وفي هذه الحالة يجب استخدام شحنة كهربائية مختلفة على البوابة العائمة للترانزستور.

الميزات الرئيسية لمحرك أقراص USB

تتراوح سعة محركات الأقراص المحمولة المتوفرة حاليًا من عدة كيلو بايت إلى مئات الجيجابايت.

في عام 2005، قدم المتخصصون من توشيبا وسانديسك معالج NAND، وكان الحجم الإجمالي الذي كان 1 جيجابايت. عند إنشاء هذا الجهاز، استخدموا تقنية الخلايا متعددة المستويات، حيث يكون الترانزستور قادرًا على تخزين عدة أجزاء من البيانات باستخدام شحنة كهربائية مختلفة على بوابة عائمة.

وفي سبتمبر من العام التالي، قدمت سامسونج للجمهور شريحة بسعة 4 جيجابايت تم تطويرها على أساس عملية تكنولوجية 40 نانومتر، وفي نهاية عام 2009، أعلن تقنيو شركة توشيبا عن إنشاء محرك أقراص فلاش بسعة 64 جيجابايت، والذي كان سيتم إطلاقها في الإنتاج الضخم في بداية العام المقبل.

في صيف عام 2010، تم تقديم أول محرك أقراص USB بسعة 128 جيجابايت في تاريخ البشرية، والذي يتكون من ستة عشر وحدة بسعة 8 جيجابايت.

في أبريل 2011، أعلنت إنتل وميكرون عن إنشاء شريحة فلاش MLC NAND سعة 8 جيجابايت بمساحة 118 ملم، أي ما يقرب من نصف حجم الأجهزة المماثلة، والتي بدأ إنتاجها بكميات كبيرة في نهاية عام 2011.

أنواع بطاقات الذاكرة ومحركات الأقراص المحمولة

يتم استخدامه بشكل أساسي في معدات الفيديو والصور الاحترافية، نظرًا لأن أبعادها كبيرة إلى حد ما (43x36x3.3 مم)، ونتيجة لذلك يكون تثبيت فتحة Compact Flash في الهواتف المحمولة أو مشغلات MP3 مشكلة كبيرة. في الوقت نفسه، تعتبر البطاقة غير موثوقة للغاية، كما أنها لا تحتوي على سرعة معالجة بيانات عالية. تصل السعة القصوى المسموح بها لـ Compact Flash حاليًا إلى 128 جيجابايت، كما زادت سرعة نسخ البيانات إلى 120 ميجابايت/ثانية.

RS-MMC/بطاقة الوسائط المتعددة ذات الحجم المنخفض- بطاقة ذاكرة يبلغ طولها نصف طول بطاقة MMC القياسية - 24x18x1.4 ملم وتزن حوالي 6 جرام. في الوقت نفسه، يتم الحفاظ على جميع الخصائص والمعلمات الأخرى لبطاقة MMC العادية. لاستخدام بطاقات RS-MMC، يجب عليك استخدام محول.

MMCmicro- بطاقة ذاكرة مصغرة بأبعاد 14x12x1.1 ملم فقط ومصممة للأجهزة المحمولة. لاستخدامها، يجب عليك استخدام فتحة MMC قياسية ومحول خاص.

على الرغم من أن المعلمات والأبعاد 32x24x2.1 ملم تشبه إلى حد كبير بطاقة MMC، إلا أنه لا يمكن استخدام هذه البطاقة مع فتحة MMC القياسية.

SDHC/SD قدرة عاليةهي بطاقة ذاكرة SD عالية السعة، معروفة للمستخدمين المعاصرين باسم SD 1.0 وSD 1.1 وSD 2.0 (SDHC). وتختلف هذه الأجهزة في الحد الأقصى لكمية البيانات التي يمكن تخزينها عليها. وبالتالي، هناك قيود على السعة في شكل 4 جيجابايت لـ SD و32 جيجابايت لـ SDHC. ومع ذلك، فإن بطاقة SDHC متوافقة مع الإصدارات السابقة مع SD. يأتي كلا الخيارين بثلاثة تنسيقات للحجم الفعلي: قياسي وميني وميكرو.

بطاقة microSD/Micro الرقمية الآمنة- هذا هو جهاز ذاكرة الفلاش القابل للإزالة الأكثر إحكاما اعتبارًا من عام 2011، وأبعاده 11 × 15 × 1 مم، مما يسمح باستخدامه على الهواتف المحمولة وأجهزة الاتصال وما إلى ذلك. يوجد مفتاح الحماية ضد الكتابة على محول microSD-SD، والحد الأقصى سعة البطاقة الممكنة هي 32 جيجابايت.

شريحة الذاكرة مايكرو/M2- بطاقة ذاكرة ينافس تنسيقها من حيث الحجم بطاقة microSD، لكن الميزة تبقى مع أجهزة سوني.