ذاكرة الفلاش هي نوع من الذاكرة طويلة الأمد لأجهزة الكمبيوتر التي يمكن إعادة برمجة محتوياتها أو مسحها كهربائيًا. بالمقارنة مع ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا والقابلة للبرمجة، يمكن إجراء العمليات عليها في كتل موجودة في أماكن مختلفة. تكلفة ذاكرة الفلاش أقل بكثير من تكلفة ذاكرة EEPROM، ولهذا السبب أصبحت التكنولوجيا السائدة. خاصة في المواقف التي تتطلب تخزينًا مستقرًا وطويل الأمد للبيانات. يُسمح باستخدامه في مجموعة متنوعة من الحالات: في مشغلات الصوت الرقمية وكاميرات الصور والفيديو والهواتف المحمولة والهواتف الذكية، حيث توجد تطبيقات Android خاصة لبطاقة الذاكرة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه أيضًا في محركات أقراص USB المحمولة، والتي تُستخدم تقليديًا لحفظ المعلومات ونقلها بين أجهزة الكمبيوتر. وقد اكتسب بعض الشهرة في عالم اللاعبين، حيث يتم استخدامه غالبًا لتخزين بيانات تقدم اللعبة.

وصف عام

ذاكرة الفلاش هي نوع قادر على تخزين المعلومات على لوحته لفترة طويلة دون استخدام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا ملاحظة أعلى سرعة للوصول إلى البيانات، فضلاً عن مقاومة أفضل للصدمات الحركية مقارنة بمحركات الأقراص الصلبة. وبفضل هذه الخصائص أصبحت شائعة جدًا بالنسبة للأجهزة التي تعمل بالبطاريات والبطاريات القابلة لإعادة الشحن. ميزة أخرى لا يمكن إنكارها هي أنه عندما يتم ضغط ذاكرة الفلاش في بطاقة صلبة، يكاد يكون من المستحيل تدميرها بأي وسيلة مادية قياسية، لذلك يمكنها تحمل الماء المغلي والضغط العالي.

الوصول إلى البيانات على مستوى منخفض

تختلف طريقة الوصول إلى البيانات الموجودة في ذاكرة الفلاش كثيرًا عن تلك الخاصة بالأنواع التقليدية. يتم توفير الوصول على مستوى منخفض من خلال السائق. تستجيب ذاكرة الوصول العشوائي التقليدية على الفور للمكالمات الخاصة بقراءة المعلومات وكتابتها، وإرجاع نتائج هذه العمليات، ولكن تصميم ذاكرة الفلاش يستغرق وقتًا للتفكير فيه.

التصميم ومبدأ التشغيل

في الوقت الحالي، أصبحت ذاكرة الفلاش منتشرة على نطاق واسع، والتي يتم إنشاؤها على عناصر ترانزستور مفردة ذات بوابة "عائمة". وهذا يجعل من الممكن توفير كثافة تخزين بيانات أكبر مقارنة بذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية، الأمر الذي يتطلب زوجًا من الترانزستورات وعنصر مكثف. في الوقت الحالي، يمتلئ السوق بتقنيات مختلفة لبناء العناصر الأساسية لهذا النوع من الوسائط، والتي يتم تطويرها من قبل الشركات المصنعة الرائدة. وتتميز بعدد الطبقات وطرق تسجيل المعلومات ومحوها وكذلك تنظيم الهيكل الذي يشار إليه عادة في الاسم.

يوجد حاليًا نوعان من الرقائق الأكثر شيوعًا: NOR وNAND. في كليهما، يتم توصيل ترانزستورات التخزين بالحافلات الصغيرة - على التوازي وعلى التوالي، على التوالي. النوع الأول له أحجام خلايا كبيرة إلى حد ما ويسمح بالوصول العشوائي السريع، مما يسمح بتنفيذ البرامج مباشرة من الذاكرة. والثاني يتميز بأحجام خلايا أصغر، بالإضافة إلى الوصول التسلسلي السريع، وهو أكثر ملاءمة عندما يكون من الضروري إنشاء أجهزة من النوع الكتلي حيث سيتم تخزين كميات كبيرة من المعلومات.

في معظم الأجهزة المحمولة، يستخدم SSD نوع الذاكرة NOR. ومع ذلك، أصبحت الأجهزة التي تحتوي على واجهة USB ذات شعبية متزايدة. يستخدمون ذاكرة NAND. تدريجيا فإنه يزيح الأول.

المشكلة الرئيسية هي الهشاشة

العينات الأولى من محركات الأقراص المحمولة ذات الإنتاج الضخم لم ترضي المستخدمين بسرعات عالية. ومع ذلك، أصبحت سرعة كتابة المعلومات وقراءتها الآن على مستوى يمكنك من خلاله مشاهدة فيلم كامل أو تشغيل نظام التشغيل على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. لقد قام عدد من الشركات المصنعة بالفعل بعرض الأجهزة التي يتم فيها استبدال القرص الصلب بذاكرة فلاش. لكن هذه التقنية لها عيب كبير للغاية، حيث يصبح عائقًا أمام استبدال الأقراص المغناطيسية الموجودة بهذه الوسيلة. نظرًا لتصميم ذاكرة الفلاش، فهي تسمح بمسح المعلومات وكتابتها في عدد محدود من الدورات، وهو أمر يمكن تحقيقه حتى بالنسبة للأجهزة الصغيرة والمحمولة، ناهيك عن عدد المرات التي يتم فيها ذلك على أجهزة الكمبيوتر. إذا كنت تستخدم هذا النوع من الوسائط كمحرك أقراص ذو حالة صلبة على جهاز كمبيوتر، فسوف يأتي موقف حرج بسرعة كبيرة.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أن مثل هذا المحرك مبني على خاصية الترانزستورات ذات التأثير الميداني للتخزين في بوابة "عائمة" والتي يعتبر غيابها أو وجودها في الترانزستور بمثابة واحد منطقي أو صفر في الكتابة الثنائية يتم مسح البيانات في ذاكرة NAND باستخدام الإلكترونات النفقية باستخدام طريقة فاولر-نوردهايم بمشاركة عازل. هذا لا يتطلب ما يسمح لك بعمل خلايا ذات أحجام صغيرة. لكن هذه العملية هي التي تؤدي إلى الخلايا، لأن التيار الكهربائي في هذه الحالة يجبر الإلكترونات على اختراق البوابة، والتغلب على الحاجز العازل. ومع ذلك، فإن العمر الافتراضي المضمون لهذه الذاكرة هو عشر سنوات. لا يحدث تآكل الدائرة الدقيقة بسبب قراءة المعلومات، ولكن بسبب عمليات مسحها وكتابتها، لأن القراءة لا تتطلب تغيير بنية الخلايا، بل تمر فقط بتيار كهربائي.

وبطبيعة الحال، تعمل الشركات المصنعة للذاكرة بنشاط على زيادة عمر خدمة محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة من هذا النوع: فهي تسعى جاهدة لضمان توحيد عمليات الكتابة/المسح عبر خلايا المصفوفة، بحيث لا يتآكل بعضها أكثر من غيرها. لتوزيع الحمل بالتساوي، يتم استخدام مسارات البرامج في الغالب. على سبيل المثال، للقضاء على هذه الظاهرة، يتم استخدام تقنية "تسوية التآكل". في هذه الحالة، يتم نقل البيانات التي غالبًا ما تخضع للتغييرات إلى مساحة عنوان ذاكرة الفلاش، لذلك يتم التسجيل على عناوين فعلية مختلفة. تم تجهيز كل وحدة تحكم بخوارزمية المحاذاة الخاصة بها، لذلك من الصعب جدًا مقارنة فعالية النماذج المختلفة، حيث لم يتم الكشف عن تفاصيل التنفيذ. نظرًا لأن حجم محركات الأقراص المحمولة أصبح أكبر كل عام، فمن الضروري استخدام خوارزميات تشغيل أكثر كفاءة لضمان الأداء المستقر للأجهزة.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

إحدى الطرق الفعالة للغاية لمكافحة هذه الظاهرة هي حجز قدر معين من الذاكرة، مما يضمن توحيد التحميل وتصحيح الأخطاء من خلال خوارزميات إعادة التوجيه المنطقية الخاصة لاستبدال الكتل المادية التي تنشأ أثناء العمل المكثف بمحرك أقراص فلاش. ولمنع فقدان المعلومات، يتم حظر الخلايا التي تفشل أو استبدالها بخلايا احتياطية. يتيح توزيع الكتل البرمجية هذا ضمان توحيد التحميل، مما يزيد من عدد الدورات بنسبة 3-5 مرات، ولكن هذا لا يكفي.

وتتميز الأنواع الأخرى من محركات الأقراص المماثلة بحقيقة أنه يتم إدخال جدول به نظام ملفات في منطقة الخدمة الخاصة بها. يمنع الفشل في قراءة المعلومات على المستوى المنطقي، على سبيل المثال، في حالة إيقاف التشغيل غير الصحيح أو انقطاع مفاجئ في إمدادات الطاقة الكهربائية. وبما أن النظام لا يوفر التخزين المؤقت عند استخدام الأجهزة القابلة للإزالة، فإن إعادة الكتابة المتكررة لها التأثير الأكثر ضررًا على جدول تخصيص الملفات وجدول محتويات الدليل. وحتى البرامج الخاصة ببطاقات الذاكرة غير قادرة على المساعدة في هذا الموقف. على سبيل المثال، أثناء طلب لمرة واحدة، قام المستخدم بالكتابة فوق ألف ملف. ويبدو أنني استخدمت الكتل التي كانت موجودة للتسجيل مرة واحدة فقط. ولكن تم إعادة كتابة مناطق الخدمة مع كل تحديث لأي ملف، أي أن جداول التخصيص مرت بهذا الإجراء ألف مرة. لهذا السبب، ستفشل الكتل التي تشغلها هذه البيانات أولاً. تعمل تقنية تسوية التآكل أيضًا مع مثل هذه الكتل، لكن فعاليتها محدودة جدًا. وبغض النظر عن نوع جهاز الكمبيوتر الذي تستخدمه، فإن محرك الأقراص المحمول سوف يفشل بالضبط عندما ينوي المنشئ ذلك.

تجدر الإشارة إلى أن الزيادة في سعة الدوائر الدقيقة لهذه الأجهزة أدت فقط إلى انخفاض العدد الإجمالي لدورات الكتابة، حيث أصبحت الخلايا أصغر حجمًا، وبالتالي يتطلب الأمر جهدًا أقل وأقل لتبديد الأكسيد أقسام تعزل "البوابة العائمة". وهنا الوضع هو أنه مع زيادة سعة الأجهزة المستخدمة، بدأت مشكلة موثوقيتها تتفاقم أكثر فأكثر، وتعتمد فئة بطاقة الذاكرة الآن على العديد من العوامل. يتم تحديد موثوقية هذا الحل من خلال ميزاته التقنية، فضلاً عن الوضع الحالي للسوق. بسبب المنافسة الشرسة، يضطر المصنعون إلى خفض تكاليف الإنتاج بأي وسيلة. بما في ذلك بسبب التصميم المبسط، واستخدام مكونات من مجموعة أرخص، وإضعاف السيطرة على الإنتاج وغيرها من الأساليب. على سبيل المثال، ستكلف بطاقة ذاكرة سامسونج أكثر من نظيراتها الأقل شهرة، لكن موثوقيتها تثير أسئلة أقل بكثير. ولكن حتى هنا من الصعب التحدث عن الغياب التام للمشاكل، ومن الصعب أن نتوقع أي شيء أكثر من الأجهزة من الشركات المصنعة غير المعروفة تماما.

آفاق التنمية

في حين أن هناك مزايا واضحة، إلا أن هناك عددًا من العيوب التي تميز بطاقة الذاكرة SD، والتي تمنع المزيد من التوسع في نطاقها. ولهذا السبب هناك بحث مستمر عن حلول بديلة في هذا المجال. بالطبع، أولا وقبل كل شيء، يحاولون تحسين الأنواع الموجودة من ذاكرة الفلاش، والتي لن تؤدي إلى أي تغييرات أساسية في عملية الإنتاج الحالية. لذلك، ليس هناك شك في شيء واحد فقط: الشركات العاملة في تصنيع هذه الأنواع من محركات الأقراص ستحاول استخدام إمكاناتها الكاملة قبل التحول إلى نوع آخر، والاستمرار في تحسين التكنولوجيا التقليدية. على سبيل المثال، تتوفر حاليًا بطاقة ذاكرة Sony بمجموعة واسعة من الأحجام، لذلك من المفترض أن يستمر بيعها بشكل نشط.

ومع ذلك، اليوم، على عتبة التنفيذ الصناعي، هناك مجموعة كاملة من التقنيات لتخزين البيانات البديلة، وبعضها يمكن تنفيذه فور ظهور وضع السوق المناسب.

ذاكرة الوصول العشوائي الكهروضوئية (FRAM)

تم اقتراح تقنية مبدأ تخزين المعلومات الكهروضوئية (RAM الكهروضوئية، FRAM) لزيادة إمكانات الذاكرة غير المتطايرة. من المقبول عمومًا أن آلية عمل التقنيات الحالية، والتي تتمثل في إعادة كتابة البيانات أثناء عملية القراءة مع جميع التعديلات على المكونات الأساسية، تؤدي إلى تقييد معين لسرعة الأجهزة. وFRAM هي ذاكرة تتميز بالبساطة والموثوقية العالية وسرعة التشغيل. أصبحت هذه الخصائص الآن من سمات DRAM - ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة الموجودة حاليًا. ولكننا سنضيف هنا أيضًا إمكانية تخزين البيانات على المدى الطويل، والتي تتميز. ومن بين مزايا هذه التقنية، يمكننا تسليط الضوء على مقاومة مختلف أنواع الإشعاعات المخترقة، والتي قد تكون مطلوبة في الأجهزة الخاصة التي تستخدم للعمل في ظروف زيادة النشاط الإشعاعي أو في استكشاف الفضاء. يتم تنفيذ آلية تخزين المعلومات هنا من خلال استخدام التأثير الكهروضوئي. وهذا يعني أن المادة قادرة على الحفاظ على الاستقطاب في غياب مجال كهربائي خارجي. يتم تشكيل كل خلية ذاكرة FRAM عن طريق وضع طبقة رقيقة جدًا من مادة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف على شكل بلورات بين زوج من الأقطاب المعدنية المسطحة، مما يشكل مكثفًا. يتم تخزين البيانات في هذه الحالة داخل الهيكل البلوري. وهذا يمنع تأثير تسرب الشحنة الذي يسبب فقدان المعلومات. يتم الاحتفاظ بالبيانات الموجودة في ذاكرة FRAM حتى عند إيقاف تشغيل مصدر الطاقة.

ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية (MRAM)

هناك نوع آخر من الذاكرة يعتبر واعدًا جدًا اليوم وهو MRAM. يتميز بأداء عالي السرعة إلى حد ما واستقلال الطاقة. وفي هذه الحالة، يتم استخدام فيلم مغناطيسي رقيق يوضع على ركيزة من السيليكون. MRAM هي ذاكرة ثابتة. لا يحتاج إلى إعادة كتابة بشكل دوري، ولن يتم فقدان المعلومات عند إيقاف تشغيل الطاقة. في الوقت الحالي، يتفق معظم الخبراء على أن هذا النوع من الذاكرة يمكن أن يطلق عليه تقنية الجيل التالي، حيث يُظهر النموذج الأولي الحالي أداءً عالي السرعة إلى حدٍ ما. ميزة أخرى لهذا الحل هي التكلفة المنخفضة للرقائق. يتم تصنيع ذاكرة الفلاش باستخدام عملية CMOS المتخصصة. ويمكن إنتاج رقائق MRAM باستخدام عملية تصنيع قياسية. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون المواد هي تلك المستخدمة في الوسائط المغناطيسية التقليدية. إن إنتاج كميات كبيرة من هذه الدوائر الدقيقة أرخص بكثير من إنتاج جميع الدوائر الأخرى. من الخصائص المهمة لذاكرة MRAM قدرتها على التشغيل على الفور. وهذا مهم بشكل خاص للأجهزة المحمولة. وبالفعل في هذا النوع يتم تحديد قيمة الخلية بالشحنة المغناطيسية، وليس بالشحنة الكهربائية كما في ذاكرة الفلاش التقليدية.

الذاكرة الموحدة البيضوية (OUM)

هناك نوع آخر من الذاكرة تعمل عليه العديد من الشركات بنشاط وهو محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة الذي يعتمد على أشباه الموصلات غير المتبلورة. يعتمد على تقنية تغيير الطور، والتي تشبه مبدأ التسجيل على الأقراص التقليدية. هنا تتغير حالة الطور لمادة ما في المجال الكهربائي من بلورية إلى غير متبلورة. ويستمر هذا التغيير حتى في غياب التوتر. تختلف هذه الأجهزة عن الأقراص الضوئية التقليدية في أن التسخين يحدث نتيجة لتأثير التيار الكهربائي وليس الليزر. تتم القراءة في هذه الحالة بسبب الاختلاف في انعكاس المادة في الحالات المختلفة، والتي يدركها مستشعر محرك الأقراص. من الناحية النظرية، يتمتع هذا الحل بكثافة تخزين عالية للبيانات وأقصى قدر من الموثوقية، فضلاً عن زيادة الأداء. الحد الأقصى لعدد دورات إعادة الكتابة مرتفع هنا، حيث يتم استخدام محرك أقراص فلاش في هذه الحالة بعدة أوامر من حيث الحجم.

ذاكرة الوصول العشوائي كالكوجينيد (CRAM) وذاكرة تغيير الطور (PRAM)

تعتمد هذه التقنية أيضًا على انتقالات الطور، حيث تعمل المادة المستخدمة في الناقل في مرحلة واحدة كمواد غير متبلورة غير موصلة، وفي المرحلة الثانية تعمل كموصل بلوري. يتم انتقال خلية الذاكرة من حالة إلى أخرى بسبب المجالات الكهربائية والتدفئة. تتميز هذه الرقائق بمقاومة الإشعاعات المؤينة.

بطاقة معلومات مطبوعة متعددة الطبقات (Info-MICA)

يتم تشغيل الأجهزة المبنية على أساس هذه التقنية وفقًا لمبدأ التصوير المجسم للأغشية الرقيقة. يتم تسجيل المعلومات على النحو التالي: أولاً، يتم تكوين صورة ثنائية الأبعاد ونقلها إلى صورة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية CGH. تتم قراءة البيانات عن طريق تثبيت شعاع الليزر على حافة إحدى الطبقات المسجلة، والتي تعمل بمثابة أدلة موجية بصرية. ينتشر الضوء على طول محور موازٍ لمستوى الطبقة، مكونًا صورة مخرجة تتوافق مع المعلومات المسجلة مسبقًا. يمكن الحصول على البيانات الأولية في أي وقت بفضل خوارزمية الترميز العكسي.

يُقارن هذا النوع من الذاكرة بشكل إيجابي مع ذاكرة أشباه الموصلات نظرًا لأنها توفر كثافة تسجيل عالية واستهلاكًا منخفضًا للطاقة، فضلاً عن انخفاض تكلفة وسائط التخزين والسلامة البيئية والحماية من الاستخدام غير المصرح به. لكن بطاقة الذاكرة هذه لا تسمح بإعادة كتابة المعلومات، لذلك يمكنها فقط أن تكون بمثابة تخزين طويل الأمد، أو بديل للوسائط الورقية، أو بديل للأقراص الضوئية لتوزيع محتوى الوسائط المتعددة.

إحدى الطرق السهلة لتسريع جهاز الكمبيوتر الخاص بك هي تثبيت محرك أقراص SSD عليه. لقد تحدثنا عنها بالفعل في إحدى المقالات السابقة. تأتي محركات الأقراص هذه بعدة أنواع، وأود أن أخصص مقالة اليوم لهذا الغرض. الأول هو محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة SATA، ويأتي عادةً بحجم 2.5 بوصة وهو حل عالمي يتميز بسرعة جيدة جدًا وسعر معقول إلى حد ما.

إنه مناسب لأي جهاز كمبيوتر، وأي كمبيوتر محمول تقريبًا (هناك استثناءات، مثل طرز SONY، التي تستخدم محرك أقراص ذو عامل شكل 1.8 بوصة). التالي في القائمة لدينا PCI، انتبه بشكل خاص إلى SSD PCI 3.0 - لديهم جنون السرعة وقد تتفاجأ بالأداء الذي تحصل عليه مع محركات الأقراص هذه.

ولكن، مثل كل الأشياء الجيدة، لديهم عيب واحد - سعر مرتفع إلى حد ما، والذي غالبا ما يكون أعلى مرتين أو حتى 3 مرات من محركات أقراص SSD SATA 2.5 العادية. هناك أيضًا mSATA (في الصورة أدناه)، وهو اختصار لـ "mini SATA"، وغالبًا ما يتم استخدامه في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، ومع ذلك، من حيث السرعة، لا تختلف محركات الأقراص هذه عن SATA 2 العادي، أي أنها كذلك نفس الشيء، ولكن في شكل أصغر -عامل.

انظر إلى مدى صغر حجم محرك الأقراص mSATA SSD (ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأخضر في الأعلى) مقارنة بمحرك الأقراص الثابتة العادي مقاس 2.5 بوصة

من الجدير بالذكر أن هناك محركات أقراص SSD حصرية لشركة Apple (حتى هنا تظل "شخصيات" منفصلة) ، وهي أكثر تكلفة ، على الرغم من أنها لا تختلف من حيث الأداء عن نفس محركات أقراص PCI SSD. يمكن أن تصل سرعة التسجيل هنا إلى 700 ميجابايت/ثانية، وهو مؤشر ممتاز.

إذا كنت ترغب في شراء SSD لنفسك، فسيتعين عليك الاختيار بين إصدارات SATA و PCI، وهناك مسألة السعر. إذا كنت تقضي الكثير من الوقت على جهاز الكمبيوتر الخاص بك، فتأكد من تجربة إصدار PCI لمحرك الأقراص. نظرًا لأنه يأتي في حد ذاته في مصفوفة RAID (وهذا يحدث عندما يتم توصيل محركي أقراص ثابتة في محرك واحد، بشكل تقريبي)، في هذه الحالة تتم قراءة المعلومات من جهازين في وقت واحد، مما يؤدي إلى تسريع النظام مرتين بالضبط.

PCI SSD - مثبت داخل وحدة نظام الكمبيوتر

وهذا هو، على سبيل المثال، يتم تثبيت نفس Windows على محركي أقراص فلاش (شريحتين مختلفتين) في وقت واحد والقراءة منها في وقت واحد، وهو حل رائع حقًا لزيادة أداء الكمبيوتر، أوصي بالتأكيد بشرائه.

إذا كنت ترغب فقط في تسريع جهاز الكمبيوتر القديم الخاص بك بطريقة أو بأخرى، والذي قد تخطط قريبًا لاستبداله بشيء أكثر إنتاجية، أو كنت ترغب فقط في تجربة محرك أقراص الحالة الصلبة قيد التشغيل لأول مرة، فإنني أوصي بالتأكيد بأخذ ما هو مألوف و تم اختباره عبر الزمن SATA 2 ,5 SSD.

بناءً على تصميم القرص الصلب ذو الحالة الصلبة (لا يحتوي على أقراص مغناطيسية دوارة، كما هو الحال في محرك الأقراص الثابتة، على سبيل المثال)، فمن الواضح أن سرعة تشغيله، وبشكل عام، حقيقة تشغيله، تعتمد بشكل مباشر على معلمتين: نماذج وحدات التحكم وأنواع شرائح ذاكرة NAND. علاوة على ذلك، حتى محركي أقراص مختلفين يمكن أن يحتويا على نفس وحدة التحكم، ولكن في نفس الوقت ستختلف سرعة تشغيلهما (كل هذا يتوقف على البرامج الثابتة). تقوم وحدة التحكم بتقسيم الذاكرة بأكملها بشكل مشروط إلى خلايا سيتم بعد ذلك كتابة المعلومات فيها.

وهنا تكمن الاختلافات الأساسية بين الأنواع المختلفة لذاكرة SSD. وهذا هو، لا يهم ما هو نموذج الذاكرة المستخدم في محرك الأقراص نفسه، يجب على وحدة التحكم في أي حال تقسيمها أولا إلى ما يسمى الخلايا. ولكن يتم تحديد عدد بتات المعلومات التي تناسب خلية واحدة حسب نوع ذاكرة NAND. حاليا، يتم استخدام ثلاثة أنواع فقط: SLC، MLC، TLC (كنوع من MLC).

SLC

SLC (خلية ذات مستوى واحد) - تسمح لك بتخزين بت واحد فقط من المعلومات في خلية واحدة - صفر أو واحد. هذا هو أغلى نوع من رقائق NAND. يتم تحديد التكلفة العالية من خلال التعقيد في إنتاج محركات الأقراص هذه. بالإضافة إلى السعر، تشمل العيوب أيضًا سعة منخفضة - حوالي 60 جيجابايت على سبيل المثال.

ومع ذلك، فإن مثل هذا محرك الأقراص سيكون أسرع وأكثر موثوقية من جميع الآخرين، نظرا لحقيقة أن الخلية سيتم الكتابة عليها بشكل أقل تكرارا، والتي، كما تعلمون، تمتد بشكل كبير إلى عمر الجهاز نفسه. وفقًا للمصنعين، يمكن إعادة كتابة خلية واحدة حتى 100000 مرة. بالإضافة إلى ذلك، توفر تقنية SLC أعلى سرعة لقراءة/كتابة المعلومات، ومحركات الأقراص هذه هي الأسرع.

في الوقت الحالي، تم تشكيل سوق حلول SLC بشكل سيء للغاية. حتى وقت قريب، كانت إحدى محركات الأقراص الشهيرة هذه هي Intel X25-E، والتي تبلغ سعتها 64 جيجابايت فقط. يكلف حوالي 20000 روبل - وهو مكلف للغاية، لأنه مقابل نفس المال، يمكنك بسهولة شراء قرص SSD بسعة حوالي 1 تيرابايت (1000 جيجابايت)، وإن كان مع ذاكرة MLC.

حركة تحرير الكونغو

MLC (خلية متعددة المستويات) هي خلية متعددة المستويات تسمح لك بتسجيل قطعتين من المعلومات في وقت واحد، مما يقلل من مواردها نظريًا بمقدار النصف تمامًا. ومع ذلك، في الواقع، فإن مورد محرك أقراص MLC SSD أقل. في البداية، عرضت محركات الأقراص ما يصل إلى 10000 دورة كتابة، ثم انخفض هذا الرقم إلى 5000، ثم أصبح كما هو موضح في الجدول.

ومع ذلك، فهو اليوم أكثر أنواع الذاكرة شيوعًا في سوق محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة. هناك ببساطة عدد كبير من النماذج من هذا النوع؛ سعتها أعلى بكثير من طرازات SLC، ويمكن أن تصل إلى 1 تيرابايت أو أعلى. بالإضافة إلى ذلك، سيكون سعر محركات MLC بنفس السعة أقل بكثير مما هو عليه في حالة SLC. وكما يتبين من الجدول، فإن أداء MLC أسوأ قليلاً أيضًا.

يوجد أيضًا نوع فرعي من MLC - eMLC (MLC للمؤسسة)، والذي يتمتع بالمزايا التالية: زيادة عمر خدمة الرقائق بسبب العدد الأكبر من دورات الكتابة/إعادة الكتابة المحتملة. قليل من الناس يعرفون، لكن سامسونج، على سبيل المثال، لديها تقنية فريدة تسمى “3D V-NAND”، والتي تسمح بوضع الخلايا عموديًا، مما يؤدي إلى توسيع سعة الذاكرة بشكل كبير دون زيادة تكاليف الإنتاج.

TLC

TLC (خلية ثلاثية المستوى) - خمن كم عدد أجزاء المعلومات التي يمكن لخلية TLC تخزينها؟ هذا صحيح، ثلاثة. وهذا هو، كما تفهم بالفعل، تخبرنا كل هذه الاختصارات عن كثافة تخزين المعلومات في رقائق NAND. اتضح أن الذاكرة الأكثر "اقتصادية" ستكون TLC. يتم استخدام شرائح (TLC) مماثلة في محركات الأقراص المحمولة، حيث لا يعد عمر الخدمة (عدد دورات إعادة الكتابة) معلمة مهمة. بالإضافة إلى ذلك، فإن إنتاج تقنية TLC رخيص جدًا.

أوصي باستخدام TLC كمحرك أقراص ثابتة (يجب عدم الخلط بينه وبين محرك أقراص HDD) لتثبيت الألعاب عليه، على سبيل المثال. حسنًا ، ستكون سرعة القراءة منه أعلى بعدة مرات حتى من أسرع محركات الأقراص الصلبة ، كما أن تكلفة محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة TLC هي الأقل على الإطلاق اليوم (ولكنها لا تزال أكثر تكلفة من محركات الأقراص الثابتة). ولتثبيت نظام التشغيل، من الأفضل استخدام محرك أقراص مزود بـ MLC، لأنه أكثر موثوقية ومتانة من TLC.

ONFi وتبديل الوضع

تنقسم محركات الأقراص (محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة) المزودة بـ MLC إلى نوعين وفقًا للواجهة المستخدمة. لا يشير كلا الاختصارين إلى واجهات مختلفة فحسب، بل يشير أيضًا إلى ارتباطات (تحالفات) الشركات المصنعة المختلفة لذاكرة الفلاش المنتجة وفقًا لمعايير معينة. على سبيل المثال، يتم تصنيف Intel وMicron وSpectec وHynix على أنها "ONFI". وSamsung وToshiba وSanDisk - على التوالي، إلى "Toggle Mode".

تأتي كلا الواجهتين في إصدارات مختلفة، حيث تحدد الإصدارات عرض النطاق الترددي لكل قناة NAND. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقسيم ONFI إلى غير متزامن ومتزامن، وهذا الأخير يوفر الأداء، ولكن في الوقت نفسه يزيد بشكل كبير من سعر الجهاز. حسنًا ، غير المتزامن أرخص ، ولكنه أبطأ. مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، تبدو ذاكرة Toggle Mode "على الورق" أسرع إلى حد ما من ONFi في عمليات "الكتابة المتسلسلة" و"القراءة العشوائية".

كيفية تحديد نوع ذاكرة SSD؟

يمكنك محاولة اكتشاف ذلك برمجياً، على سبيل المثال، باستخدام برنامج "SSD-Z". حسنًا، يمكنك أيضًا البحث عن هذه المعلومات في مراجعات محركات الأقراص، أو على المواقع الخاصة (غالبًا باللغة الإنجليزية) - مجموعات من خصائص نماذج SSD.

#Chip_type #3D_MLC_(Multi_Level_Cell) MLC_(Multi_Level_Cell) #3D_TLC_(Triple_Level_Cell) #TLC_(Triple_Level_Cell)

هناك ثلاثة أنواع من شرائح الذاكرة الأكثر شيوعًا في محركات أقراص SSD الحديثة: SLC وMLC وTLC.

SLC - خلية ذات مستوى واحد - خلية ذات مستوى واحد. يتميز بأداء عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة وأعلى سرعة وكمية تسجيل. يُستخدم هذا النوع من الذاكرة عادةً في الخوادم المتطورة نظرًا لارتفاع تكلفته.

MLC - خلية متعددة المستويات - خلية ذات عدة مستويات. إنها أقل تكلفة مقارنة بـ SLC، ولكنها أقل قدرة على التحمل وكمية أقل. إنه حل جيد للمنصات التجارية ومنصات العمل - فهو يتمتع بنسبة سعر/سرعة جيدة.

EMLC - خلية المؤسسة متعددة المستويات - خلية مشابهة في هيكلها لـ MLC العادية، ولكن مع زيادة الموارد. من حيث الموثوقية، فإن eMLC يقع بين SLC وMLC، في حين أن السعر ليس أعلى بكثير من الأخير. التطبيقات النموذجية هي محطات العمل والخوادم متوسطة المدى.

TLC - خلية ذات ثلاثة مستويات - خلية ذات ثلاثة مستويات. تتميز بكثافة أعلى ولكنها أقل قدرة على التحمل، وسرعة قراءة وكتابة بطيئة وكمية أقل مقارنة بـ SLC وMLC. حتى الآن، تم استخدام ذاكرة TLC بشكل أساسي في محركات الأقراص المحمولة (محركات الأقراص المحمولة)، ولكن التحسينات في تقنيات الإنتاج جعلت من الممكن استخدامها في محركات أقراص SSD القياسية.

جميع أنواع خلايا الذاكرة الموصوفة أعلاه هي من النوع المستوي، أي ثنائي الأبعاد. عيبهم هو أنه لزيادة الكثافة في كل شريحة على حدة، من الضروري تقليل العملية التقنية، وبسبب عدد من القيود المادية، لن يكون هذا ممكنًا إلى أجل غير مسمى. وللتغلب على ذلك، تم تطوير خلايا الذاكرة ثلاثية الأبعاد. يتم تمثيل هذه الخلايا بواسطة اسطوانة:

وهذا يجعل من الممكن وضع عدد أكبر من خلايا الذاكرة على طبقة واحدة من الشريحة. تسمى هذه الخلايا 3D V-NAND و3D TLC. من حيث السعة والموثوقية، فهو يطابق خلايا TLC.

عدد حالات الخلية، حسب نوع الذاكرة
فيزيائيًا، تتكون جميع أنواع تقنيات الذاكرة الثلاثة من نفس الترانزستورات؛ والفرق الوحيد هو أنها تخزن كميات مختلفة من الشحنة. تعمل الثلاثة جميعًا بنفس الطريقة: عند تطبيق الجهد، تنتقل الخلية من حالة "إيقاف التشغيل" إلى حالة "التشغيل". يستخدم SLC قيمتين منفصلتين للجهد لتمثيل بت واحد من المعلومات لكل خلية ومستويين منطقيين (0 و 1). يستخدم MLC أربع قيم جهد منفصلة لتمثيل أربع حالات منطقية (00، 01، 10، 11) أو بتتين. يستخدم TLC ثماني قيم جهد منفصلة لتمثيل ثماني حالات منطقية (000، 001، 010، 011، 100، 101، 110، 111) أو ثلاث بتات من المعلومات.

نظرًا لأن SLC يستخدم قيمتين فقط للجهد، فيمكن أن تكونا أكثر اختلافًا عن بعضهما البعض، مما يقلل من احتمالية سوء التفسير لحالة الخلية الحالية ويسمح باستخدام شروط تصحيح الخطأ القياسية. يزداد احتمال حدوث أخطاء في القراءة عند استخدام TLC NAND، لذلك يتطلب هذا النوع من الذاكرة المزيد من ECC (رمز تصحيح الخطأ) عند استنفاد مورد NAND، لأنه في TLC من الضروري تصحيح ثلاث بتات من المعلومات في وقت واحد، على عكس وحدة SLC. واثنان لحركة تحرير الكونغو.

2017-05-25 تاريخ آخر تعديل: 2018-10-10

يناقش المقال: ميزات استخدام الدوائر الدقيقة ناند فلاشتقنيات تخطيط الصفحة وإدارة الكتلة السيئة. توصيات للبرمجة باستخدام المبرمجين.

محتويات:

1. النظرية

1.1. الفرق بين رقائق NAND FLASH والرقائق التقليدية

إذا كنت لا تخوض في تعقيدات التكنولوجيا، والفرق بين الدوائر الدقيقة ناندمن شرائح الذاكرة الأخرى كما يلي:

• الدوائر الدقيقة ناندلديهم جدا صوت عالي.
• الدوائر الدقيقة ناندقد يمتلك كتل سيئة (سيئة)..
• مقاس الصفحهالسجلات ليست قوة 2 .
• الكتابة إلى الشريحةتم تنفيذها صفحات فقط , محو - على الأقل في الكتل .

هناك بعض الاختلافات الأخرى، لكن السمتين الأوليين هما المفتاح. يسبب معظم المشاكل وجود كتل سيئة.

1.2. تنظيم رقائق NAND FLASH

مزيد من التفاصيل حول تنظيم وهيكل الدوائر الدقيقة نانديمكن قراءتها في الأدبيات المتخصصة، ولكننا نلاحظ أن:

• الدوائر الدقيقة ناندنظمت في الصفحات (الصفحات)، الصفحات في كتل (كتل)، كتل في الوحدات المنطقية (لون).
• مقاس الصفحه ناند ليس مضاعفًا لـ 2.
• تتكون الصفحة من أساسيو إضافي (إضافي) المناطق.

وفقا للمطورين ناند الخامسمنطقة جوهريةيجب أن يكون موجودا البيانات نفسها، أ في المنطقة الاحتياطية (الاحتياطية). - علامات كتلة سيئة, المجاميع الاختباريةالمنطقة الرئيسية، أخرى معلومات الخدمة.

إذا تحدثوا عن مقاس الصفحهرقائق ناند 512 بايت أو 2 كبايت، ثم نحن نتحدث عنه حجم المنطقة الرئيسيةالصفحات، باستثناء إضافي.

1.3. طرق استخدام المساحة الاحتياطية للصفحة

دعنا نذكرك مرة أخرى أنه وفقًا لمطوري شرائح NAND في منطقة الغيار ينبغيتقع: علامات كتلة سيئة, المجاميع الاختباريةمنطقة البيانات الرئيسية, آخرمعلومات الخدمة.

يصف معظم المطورين فقط موقععلامات كتلة سيئةفي الدوائر الدقيقة المرفقة. بالنسبة للجوانب الأخرى لاستخدام المساحة الاحتياطية، يتم تقديم توصيات عامة وخوارزمية لحساب ECC، عادةً وفقًا لهامينج. تذهب شركة Samsung إلى أبعد من ذلك قليلاً، حيث طورت توصيات تسمى " مساحة ذاكرة فلاش NAND احتياطية. معيار الغرض "("منطقة قطع غيار فلاش NAND. معيار التعيين"، 27 أبريل 2005، قسم الذاكرة، شركة سامسونج للإلكترونيات المحدودة).

لذلك، يقترح هذا المعيار الاستخدام التالي لمنطقة الغيار:

للرقائق التي يبلغ حجم الصفحة فيها 2048+64 بايتيتم تقسيم المناطق الرئيسية والاحتياطية للصفحة إلى 4 أجزاء (قطاعات) لكل منها:

منطقة	الحجم (بايت)	شظية
رئيسي	512	القطاع 1
	512	القطاع 2
	512	القطاع 3
	512	القطاع 4
إضافي	16	القطاع 1
	16	القطاع 2
	16	القطاع 3
	16	القطاع 4

كل جزءمنطقتهم الرئيسية متطابقة جزء من منطقة الغيار.

استخدام مساحة احتياطية (لكل جزء من الأجزاء الأربعة)
للرقائق التي يبلغ حجم الصفحة فيها 2048+64 بايت:

تحيز (بايت)	مقاس (بايت)	غاية	وصف
			علامة كتلة سيئة
			محجوز
			رقم القطاع المنطقي
			محفوظة لرقم القطاع
			محجوز
			رمز ECC لمنطقة الصفحة الرئيسية
			رمز ECC لرقم القطاع المنطقي
			محجوز

ولكن هذا ليس "المعيار" الوحيد لتخصيص ذاكرة الصفحة؛ نحن فقط نعرف العشرات منها، على سبيل المثال:

• "إدارة NAND FLASH ضمن WinCE 5.0 "، إن إكس بي؛
• "إدارة الكتلة السيئة لـ NAND Flash باستخدام NX2LP "، 15 ديسمبر 2006، السرو لأشباه الموصلات؛
• "OLPC NAND إدارة الكتلة السيئة "، أولبك.

1.4. صورة NAND والصورة الثنائية

قد تواجه خيارينصورة للتسجيل:

1. ملف ثنائي غير مكسورةإلى الصفحات و بدون مساحة احتياطية.
   هذا الخيار ممكن إذا كنت مطور جهاز تستخدمه ناندأو تلقى مثل هذا الملف من المطور. هذه الصورة مناسبة للكتابة على الدوائر الدقيقة بصفحات من أي حجم وأي توزيع لمساحة الغيار، ما عليك سوى معرفة الطريقة التي سيتم بها تشكيل مساحة الغيار.
2. صورة مقروءة من دائرة كهربائية صغيرة أخرى (عينة)، تحتوي على منطقة احتياطية بها علامات الكتل السيئة ومعلومات الخدمة ورموز التحكم.
   يمكن كتابة هذه الصورة فقطفي شريحة مع بالضبط نفس الأبعادالصفحات والكتل.

غالبًا ما يواجه هؤلاء المتخصصون الذين يقومون بإصلاح المعدات المختلفة الحالة الثانية. في مثل هذه الحالة، غالبًا ما يكون من الصعب تحديد طريقة تخصيص مساحة الغيار المستخدمة وطريقة إدارة الكتلة التالفة المستخدمة.

1.5. وضع علامات المصنع على الكتل السيئة

الشيء الوحيد الذي هو أكثر أو أقل موحدة هو وضع علامات المصنع على الكتل السيئة.

• تم وضع علامة على الكتل السيئةعلى الصفحة 0 أو الأولىللرقائق ذات حجم الصفحة أقل من 4K.
• ل صفحات 4K و اكثر، قد تكون العلامة قيد التشغيل آخر صفحةحاجز.
• نفسي علامة كتلة سيئةيقع في المساحة الاحتياطية للصفحة في البايت الخامس للصفحات الصغيرة (512 بايت) وفي البايت 0 للصفحات الكبيرة (2 كيلو بايت).
• علامة كتلة سيئةقد يهم 0x00أو 0xF0 للصفحات الصغيرةو 0x00 للمزيد من X.
• كتل جميلةتم وضع علامة دائمًا 0xFF.
• على كل حال المعنى يختلف عن 0xFFيرى المبرمج أن علامة كتلة سيئة.
• كقاعدة عامة، في الحديث ناند يتم ملء الكتلة التالفة بالكامل بالقيمة 0x00.

هناك مشكلة واحدة: يمكن مسح كتلة سيئة. بهذه الطريقة، يمكن أن تفقد معلومات حول كتل الرقاقة السيئة.

ومع ذلك، إذا كانت الدائرة الدقيقة تعمل بالفعل في الجهاز، فلا يتم استخدام هذه الطريقة لتمييز الكتل السيئة دائمًا. في بعض الأحيان، لا يتم تخزين معلومات الكتلة السيئة في ذاكرة NAND. ولكن، في أغلب الأحيان، حتى لو كان مطور برنامج الجهاز يستخدم مخططًا مختلفًا لإدارة الكتل السيئة، فإنه يفضل عدم مسح علامات المصنع.

1.6. إدارة كتلة سيئة

المطورين ناندتقترح الدوائر الدقيقة استخدام أنظمة التحكم في الكتلة السيئة التالية:

• يمركتل سيئة
• الاستخدام إضافيمنطقة

أيضًا، تتضمن طرق إدارة الكتل السيئة في بعض الأحيان استخدام تصحيح الاخطاء(إي سي سي). تجدر الإشارة إلى أن استخدام تصحيح الخطأ الفردي لا يلغي الأخطاء المتعددة ولا يزال يفرض استخدام أحد المخططات المذكورة أعلاه. وإلى جانب هذا الأغلبية ناندتتمتع الرقائق بمنطقة مضمونة خالية من الأخطاء ولا تظهر فيها الكتل التالفة. تقع المنطقة الخالية من الأعطال عادةً في بداية الشريحة.

تم وصف هذه الأساليب لإدارة الكتل السيئة بشكل جيد في الوثائق الفنية الخاصة بالشركة المصنعة ناندوتناقش على نطاق واسع في الأدبيات حول الاستخدام ناند. ومع ذلك، دعونا نتذكر بإيجاز جوهرها:

تخطي الكتل السيئة:
إذا تبين أن الكتلة الحالية معيبة، فسيتم تخطيها وتتم كتابة المعلومات إلى الكتلة المجانية التالية. هذا المخطط عالمي وسهل التنفيذ ولكنه يمثل مشكلة إلى حد ما في الحالات التي تظهر فيها كتل تالفة أثناء التشغيل. لكي يعمل هذا المخطط بشكل كامل، يجب تخزين رقم الكتلة المنطقية داخل الكتلة (في الواقع، يفترض معيار سامسونج لتخصيص منطقة احتياطية ذلك). عند العمل وفقًا لهذا المخطط، يجب على وحدة التحكم تخزين جدول المراسلات في مكان ما بين أرقام الكتل المنطقية وأرقامها الفعلية، وإلا فسيتم إبطاء الوصول إلى الذاكرة بشكل كبير.

ولذلك، فإن التطور المنطقي هو المخطط استخدام مساحة الغيار:
وفقًا لهذه الطريقة، يتم تقسيم حجم الذاكرة بالكامل إلى قسمين: رئيسي ونسخ احتياطي. عندما تظهر كتلة تالفة في الذاكرة الرئيسية، يتم استبدالها بكتلة من الذاكرة الاحتياطية، ويتم إدخال الإدخال المقابل في جدول إعادة تعيين الكتلة. يتم تخزين جدول إعادة التعيين إما في كتلة مضمونة وآمنة من الفشل أو في نسخ متعددة. يختلف تنسيق الجدول ويتم تخزينه في أماكن مختلفة. مرة أخرى، تصف شركة Samsung معيارًا لتنسيق الجدول وتخطيطه، لكن قليلًا من الناس يتبعونه.

2. الممارسة

2.1. مسح الكتل التالفة من شريحة NAND

مبرمج تشيب ستاريسمح لك بمسح الدائرة المصغرة بسرعة ناندلوجود كتل سيئة وفقًا لعلامات المصنع الخاصة بالكتل السيئة.

حدد عنصر القائمة " تشيب|ابحث عن الكتل السيئة "، سيتم فحص الشريحة للتأكد من عدم وجود كتل سيئة. وتظهر النتيجة في شكل جدول.

يجب تنفيذ هذا الإجراء فقط إذا كنت تريد فقط عرض قائمة الكتل السيئة. وفي جميع الحالات الأخرى، يتم إجراء البحث عن الكتل التالفة تلقائيًا عند الضرورة.

2.2. كتل سيئة في صورة NAND

عند قراءة صورة شريحة NAND، يقوم المبرمج أيضًا بتخزين معلومات حول حجم الصفحة وكتلة الشريحة. يتم حفظ المعلومات في ملف منفصل. لذلك، إذا قمت بحساب صورة الشريحة وحفظتها في ملف <имя_файла>.nbin سيقوم البرنامج بإنشاء ملف آخر: <имя_файла>.cfs . عند فتح ملف <имя_файла>.nbin ملف <имя_файла>.cfs سيتم قراءتها بنفس الطريقة. في الملف <имя_файла>.cfs يتم تسجيل معلومات حول حجم الصفحة وكتلة الشريحة. بعد قراءة الشريحة أو فتح ملف مثل .nbin ، يتم إجراء فحص الخلفية للصورة بحثًا عن وجود كتل تالفة بناءً على معلومات حول الصفحة وحجم الكتلة.

خيارات ناندويمكن العثور على معلومات حول الكتل السيئة في "علامة التبويب" ناند"محرر مبرمج:

صورة ثنائية نانديمكن مشاهدتها في "علامة التبويب" الذاكرة الرئيسية ":

في وضع المحرر نانديتم تخصيص المساحة الاحتياطية للصفحة لون باهت، تتوفر أيضًا أزرار للتنقل عبر الصفحات والكتل والانتقال بسرعة إلى بداية المساحة الاحتياطية للصفحة الحالية. بالإضافة إلى عنوان المؤشر، يتم عرض سطر حالة المحرر بالإضافة إلى ذلك رقم الصفحةو حجب الرقمحيث يقع المؤشر. كل هذا يسمح لك بمشاهدة محتويات الدائرة المصغرة بسهولة أكبر.

2.3.محو ناند

المبرمج الافتراضي لا يمحوكتل سيئة، ولكن إذا قمت بتعطيل الخيار " فحص وتخطي الكتل السيئة "قد يتم مسح الكتل السيئة وقد يتم فقدان علامات الكتلة السيئة. قم بتعطيل هذا الخيار فقط إذا لزم الأمر.

يتم تخطي الكتل السيئة التي تم وضع علامة عليها وفقًا لعلامات المصنع فقط. إذا كان الجهاز يستخدم علامة مختلفة للكتل السيئة، فسيتم مسحها لأن برنامج المبرمج لن يراها. للعمل مع تخطيطات الكتلة السيئة غير القياسية، يمكن للمبرمج استخدام المكونات الإضافية الخارجية.

2.4. اختبار الدائرة الدقيقة لعدم وجود تسجيل

افتراضيًا، يتجاهل المبرمج جميع الكتل السيئة عند التحقق، ولكن إذا قمت بتعطيل الخيار " مسح وتخطي الكتل السيئة "سيتم اختبار الكتل السيئة التي ستؤدي بطبيعة الحال إلى أخطاء الاختبار.

2.5. كتابة الصورة النهائية على الشريحة

حرق صورة ناندفي الدائرة الدقيقة يختلف قليلاً عن تلك التقليدية فلاشالدوائر الدقيقة بادئ ذي بدء، يجب أن يتطابقوا أحجام الصفحاتالصورة وشريحة الهدف. إذا تم استخدام التحكم، يجب أن تتطابق الكتل السيئة أحجام الكتلةالصورة والدوائر الدقيقة.

برامج لجميع المبرمجين تشيب ستاريدعم ثلاث طرق لإدارة الكتل السيئةأدوات مدمجة وعدد غير محدود باستخدام المكونات الإضافية. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك ضبط عدد الكتل القابلة للكتابة في بداية الشريحة، وهو ما يحدث بالفعل الرابعطريقة لإدارة الكتل السيئة.

الطريقة الأولى: تجاهل الكتل السيئة

النسخ البسيط، وتجاهل الكتل السيئة (تتم كتابة الكتل السيئة بنفس طريقة كتابة الكتل العادية).

الصورة الأصلية		رقاقة (الحالة الأولية)		رقاقة (نتيجة)
كتلة 0 جيد		حاجز ينظف		كتلة 0 جيد
كتلة 1 سيء		حاجز ينظف		كتلة 1 خطأ شنيع
بلوك 2 جيد	حاجز ينظف		بلوك 2 جيد
بلوك 3 جيد	حاجز سيء		بلوك 3 متعطل
بلوك 4 جيد	حاجز ينظف		بلوك 4 جيد
سجل الحدود
بلوك 5 جيد	حاجز ينظف		حاجز ينظف

الأنسب لنسخ رقائق NANDدون الخوض في بنيتها الداخلية، بشرط أن تكون الشريحة مكتوبة لا يحتوي على كتل سيئة . إذا كان في الصورة الأصلية كانت هناك كتل سيئة ، تشكل في نهاية المطاف كتل سيئة كاذبة . لن يؤثر ظهور الكتل السيئة الزائفة على عمل الجهاز. ومع ذلك، إذا كانت الشريحة تحتوي بالفعل على كتل تالفة، فعندما تحاول الكتابة إلى مثل هذه الشريحة، ستظهر كتل تالفة مع عواقب غير متوقعة. نصيحة: يمكنك محاولة مسح الشريحة بأكملها، بما في ذلك الكتل التالفة، ثم نسخها. إذا اكتملت الكتابة إلى كتلة تالفة بنجاح (يحدث هذا غالبًا)، فسيعمل جهازك بشكل صحيح في المستقبل، وسيحدد برنامج الجهاز الكتلة التالفة ويستبدلها بأخرى جيدة وفقًا لخوارزمية التشغيل الخاصة به.

الطريقة الثانية: تجاوز الكتل السيئة

الصورة الأصلية		رقاقة (الحالة الأولية)		رقاقة (نتيجة)
كتلة 0 جيد	حاجز ينظف		كتلة 0 جيد
كتلة 1 سيء	حاجز ينظف		حاجز ينظف
بلوك 2 جيد	حاجز ينظف		بلوك 2 جيد
بلوك 3 جيد	حاجز سيء		حاجز سيء
بلوك 4 جيد	حاجز ينظف		بلوك 4 جيد
سجل الحدود
بلوك 5 جيد	حاجز ينظف		حاجز ينظف

عند تجاوز الكتل السيئة لا تتم كتابة الكتل السيئة من الصورة المصدرو لا تتم كتابة المعلومات إلى كتل الرقائق السيئة. هذه ليست أفضل سياسة نسخ، ولكنها آمنة ضد عمليات حظر الشرائح السيئة: يتم فقدان أية معلوماتحول كتل رقاقة سيئة و لا تظهر الكتل السيئة الكاذبة. في بعض الحالات، يمكن أن تساعد سياسة النسخ هذه في استعادة وظائف جهاز غير معروف.

الطريقة الثالثة: تخطي الكتل السيئة

الصورة الأصلية		رقاقة (الحالة الأولية)		رقاقة (نتيجة)
كتلة 0 جيد		حاجز ينظف		كتلة 0 جيد
كتلة 1 سيء		حاجز ينظف		بلوك 2 جيد
بلوك 2 جيد		حاجز ينظف		بلوك 3 جيد
بلوك 3 جيد		حاجز سيء		حاجز سيء
بلوك 4 جيد	حاجز ينظف		بلوك 4 جيد
سجل الحدود
بلوك 5 جيد	حاجز ينظف		حاجز ينظف

الكتابة عن طريق تخطي الكتل السيئةيفترض أن الجهاز يستخدم هذه الخوارزمية بالضبط لإدارة الكتل السيئة، وليس أي خوارزمية أخرى. في ظل هذه الظروف، يتم ضمان النسخ الصحيح للمعلومات.

الطريقة الرابعة: اكتب فقط المنطقة الخالية من الفشل المضمونة

الصورة الأصلية		رقاقة (الحالة الأولية)		رقاقة (نتيجة)
كتلة 0 جيد	حاجز ينظف		كتلة 0 جيد
بلوك 2 جيد	حاجز ينظف		كتلة 1 جيد
سجل الحدود
حاجز سيء	حاجز ينظف		حاجز ينظف
بلوك 3 جيد	حاجز سيء		حاجز سيء
بلوك 4 جيد	حاجز ينظف		حاجز ينظف
بلوك 5 جيد	حاجز ينظف		حاجز ينظف

في معظم الحديثة ناندالدوائر الدقيقة، الكتل الأولى (واحدة على الأقل) مضمونة لعدم وجود أي فشل. في العديد من الأجهزة، يوجد في بداية الشريحة رمز لمحمل التشغيل ونظام التشغيل الخاص بالجهاز. غالبًا ما يكون نسخ هذه المناطق فقط كافيًا.

في مربع حوار إعدادات وضع التسجيل، حدد حجم التسجيل في الكتل.

طرق أخرى لإدارة الكتل السيئة

برمجة مبرمجي تشيب ستاريدعم أي خوارزميات إدارة الكتلة السيئة ناندباستخدام المكونات الإضافية الخارجية. إذا قمت بتثبيت المكونات الإضافية، فستظهر أوصاف الطرق الإضافية في القائمة " إدارة كتل NAND السيئة ". يمكنك تكوين معلمات الطريقة المحددة بالنقر فوق الزر " البرنامج المساعد الخارجي ".

استخدام رموز تصحيح الأخطاء (ECC)

يسمح باستخدام رموز تصحيح الخطأ استعادة الأخطاء الفرديةعلى صفحة NAND.

يمكن استخدام خوارزميات مختلفة لاستعادة الأخطاء الفردية في القطاع. اعتمادا على الخوارزمية إي سي سي، يمكن استرداد عدد مختلف من الأخطاء لكل قطاع (512+16 بايت). تحت مصطلح " أعزب "مفهوم خطأ في بت واحد فقطبيانات. بالنسبة لـ NAND بحجم صفحة 512+16 بايت، المفهوم " قطاع" و " صفحة" تطابق. بالنسبة لـ NAND ذات أحجام الصفحات الكبيرة، يستخدم مبرمج ChipStar نظام تخطيط صفحة القطاع كما هو موضح. في إعدادات التسجيل أو التحقق، يمكنك تحديد عدد الأخطاء لكل قطاع التي يمكن للخوارزمية المستخدمة في جهازك تصحيحها. وفقا لذلك، لن يتم رفض الدوائر الدقيقة التي تحتوي على عدد مقبول من الأخطاء في نافذة الإحصائيات:

يمكن العثور على معلومات حول عدد الأخطاء المسموح بها لكل قطاع لكل شريحة محددة في توثيقلكل شريحة. يتم إدخال جميع شرائح NAND المضافة حديثًا في قاعدة بيانات المبرمج، مع مراعاة عدد الأخطاء المسموح بها.

عند الإضافة بشكل مستقلالدوائر الدقيقة:

• لو دعم ONFI، ثم العدد المسموح به من الأخطاء لكل قطاع يقرأمن جدول معلمات الدائرة الدقيقة و تم تنصيبهإلى القيمة المطلوبة.
• إذا كانت الدائرة الدقيقة لا يدعم ONFI، مستخدم يجب أن تحدد القيمة بنفسكباستخدام الوثائق الخاصة بالشريحة.

للدوائر الدقيقة الجديدة ناندإنتاج سامسونجيتم ترميز قيمة العدد المسموح به من الأخطاء لكل قطاع كجزء من معرف الشريحة. لذلك، بالنسبة لهذه الدوائر الدقيقة، سيتم أيضًا تعيين العدد المسموح به من الأخطاء لكل قطاع بشكل صحيح.

عند قراءة محتويات الدائرة المصغرة بغرض حفظها أو نسخها بشكل أكبر، لا يمكن اكتشاف الأخطاء الفردية بشكل موثوق. يمكن بعد ذلك تحليل الأخطاء في الصورة الناتجة بشكل منفصل عن طريق حساب رموز فحص ECC بواسطة تطبيق خارجي، بشرط أن يكون الخوارزمية المستخدمة وتخطيط الصفحة معروفة .

يقدم برنامج المبرمج ChipStar طريقة إحصائية غير مباشرة لتحديد الأخطاء الفردية وإزالتها. تسمح الطريقة بالتعرف فقط غير مستقرأخطاء مع غير مضمونمصداقية. لإجراء القراءة مع اكتشاف الأخطاء، تحتاج إلى تحديد " قراءة انتقائية" وفي علامة التبويب "NAND"، حدد المربع " تمكين وضع تصحيح الخطأ"

يمكنك تكوين عدد مرات إعادة محاولة القراءة للمقارنة والعدد الإجمالي لمحاولات القراءة عند حدوث خطأ. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن استخدام هذه الطريقة يبطئ عملية القراءة.

تعمل خوارزمية اكتشاف الأخطاء الإحصائية على النحو التالي:

1. تتم قراءة صفحة NAND عدة مرات متتالية (ثلاث مرات على الأقل).
2. تتم مقارنة بيانات القراءة بالبايت.
3. إذا لم يتم اكتشاف أي أخطاء في المقارنة، فمن المفترض أن تكون الصفحة خالية من الأخطاء.
4. إذا تم الكشف عن أخطاء أثناء المقارنة، تتم قراءة الصفحة عدة مرات.
5. لكل خطأ، يتم حساب عدد القراءات. وحداتو أصفار.
6. تعتبر القيمة الصحيحة ("0" أو "1") هي القيمة التي يوجد المزيد منها.

تعمل الخوارزمية بشكل جيد إذا كان احتمال حدوث خطأ في جزء معين من الدائرة الدقيقة أقل من 0.5. عند قراءة الدائرة الدقيقة، يتم حساب الأخطاء "المصححة" واحتمال القراءة الصحيحة.

2.6. تحويل صورة ثنائية إلى صورة NAND

كل ما هو موضح أعلاه كان يتعلق أكثر بالنسخ ناندوالتسجيلات تعتمد على نموذج الدائرة الدقيقة، ولكنها ضرورية في كثير من الأحيان كتابة الصورة الثنائية الأصلية للبرنامج على شريحة نظيفة. قبل الكتابة، تحتاج إلى تحويل الصورة الثنائية إلى صورة NAND عن طريق إضافتها إلى كل صفحة منطقة الغياروتعبئتها بشكل صحيح. للقيام بذلك، افتح الملف الثنائي الخاص بك، حدد عنصر القائمة " ". سيظهر مربع حوار:

اضبط وضع التحويل NAND: " صورة ثنائية... "، حدد حجم الصفحة وكتلة NAND أو حدد الشريحة المطلوبة. حدد تنسيق المنطقة الاحتياطية. يدعم المبرمج التعبئة البسيطة للمنطقة بقيم FF ​​​​​​​بأدوات مدمجة وطرق أخرى باستخدام المكونات الإضافية. يتم توفير البرنامج الإضافي مع المبرمج الذي ينفذ تعيينات منطقة الغيار الموصى بها من قبل Samsung.

إذا كنت بحاجة إلى تنفيذ أي خيار توزيع مختلف - أخبرنا وسنقوم بإعداد الإضافة المناسبة، أو يمكنك تنفيذ الإضافة المطلوبة بنفسك.

2.7. متوافق مع صور NAND التي يقرأها المبرمجون الآخرون

اذا كنت تمتلك صورة ناندأو قراءتها من قبل مبرمج آخر أو استلامها من مصدر آخر، فيجب أن تكون كذلك يتحولإلى صيغة مناسبة للتسجيل مبرمج تشيب ستار.

لكي تفعل هذا، اتبع هذه الخطوات:

• افتح ملفك، حدد عنصر القائمة " تحرير|تبديل وضع محرر NAND ". سيظهر مربع حوار كما هو موضح أعلاه.
• اضبط وضع التحويل على التنسيق ناند: "الصورة بالفعل NAND ... "، يشير مقاس الصفحهو حاجز ناندأو قم باختيار الشريحة المطلوبة. انقر " يكمل".
• ستظهر علامة تبويب في المحرر " ناند " وستبدأ الصورة في البحث عن الكتل التالفة.
• يمكن حفظ الملف الناتج بالتنسيق ناند، سوف يتلقى الملف الامتداد .nbin تقصير.

هناك نوعان رئيسيان من ذاكرة الفلاش: NOR وNAND. ولكل منها مزاياها وعيوبها، والتي تحدد مجالات استخدام كل تقنية. يتم عرض خصائصها الرئيسية في الجدول.

ولا ذاكرة فلاش

ذاكرة NOR، التي تحمل اسم علامة البيانات الخاصة (Not OR - Not-OR المنطقية)، هي ذاكرة فلاش عالية السرعة. توفر ذاكرة NOR وصولاً عشوائيًا عالي السرعة إلى المعلومات، كما أنها تتمتع بالقدرة على كتابة وقراءة البيانات في موقع محدد دون الحاجة إلى الوصول إلى الذاكرة بشكل تسلسلي. على عكس ذاكرة NAND، يمكن لذاكرة NOR الوصول إلى البيانات التي يصل حجمها إلى بايت واحد. تستفيد تقنية NOR من المواقف التي تتم فيها كتابة البيانات أو قراءتها بشكل عشوائي. لذلك، يتم دمج NOR غالبًا في الهواتف المحمولة (لتخزين نظام التشغيل) والأجهزة اللوحية، ويستخدم أيضًا في أجهزة الكمبيوتر لتخزين BIOS.

ذاكرة فلاش ناند

تم اختراع ذاكرة NAND على اسم NOR، وتم تسميتها أيضًا على اسم علامة بيانات خاصة (Not AND). تقوم ذاكرة NAND بكتابة البيانات وقراءتها بسرعة عالية، في وضع القراءة التسلسلية، وتنظيم البيانات في كتل صغيرة (صفحات). يمكن لذاكرة NAND قراءة المعلومات وكتابتها صفحة تلو الأخرى، ولكن لا يمكنها الوصول إلى بايت معين مثل NOR. لذلك، يتم استخدام NAND بشكل شائع في محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD)، ومشغلات الصوت والفيديو، وأجهزة فك التشفير، والكاميرات الرقمية، والهواتف المحمولة (لتخزين معلومات المستخدم) والأجهزة الأخرى التي عادةً ما تتم كتابة البيانات فيها بشكل تسلسلي.

على سبيل المثال، تستخدم معظم الكاميرات الرقمية تقنية NAND لأنه يتم التقاط الصور وتسجيلها بشكل تسلسلي. تعد تقنية NAND أيضًا أكثر كفاءة عند القراءة، حيث يمكنها نقل صفحات كاملة من البيانات بسرعة كبيرة. باعتبارها ذاكرة تسلسلية، تعتبر NAND مثالية لتخزين البيانات. السعر لاجل