Wir haben Petabytes an Daten in unserer Tasche. Digitale Fotos, MP3-Dateien, Word-Dokumente, PDF-Dateien. Die Liste ist endlos. Allerdings ist das interne Laufwerk des Laptops möglicherweise nicht zum Speichern dieser Informationen geeignet. Sie möchten wahrscheinlich ein externes Backup. Vielleicht machen Sie sich Sorgen um die Sicherheit. Tragbare Speichergeräte mit Flash-Speicher sind die Antwort.
Elektronisches Gedächtnis ist kein Allheilmittel. Es liegt in einer Form vor, die für einen bestimmten Zweck konzipiert ist. Es kann auf Computern, Digitalkameras, Heimspielkonsolen usw. angezeigt werden. Es verhält sich eher wie eine Festplatte als wie ein RAM. Dies ist ein Solid-State -Speichergerät. Das bedeutet, dass es keine beweglichen Teile gibt. Alles ist elektronisch. Es gibt keine mechanische Drehung.
Diese Technik kann verwendet werden:
- Computer-BIOS-Chip
- Compact Flash (hauptsächlich in Digitalkameras verwendet)
- Smart Media (auch für Digitalkameras)
- Memory Stick (Digitalkamera funktioniert auch)
- PCMCIA-Speicherkarten vom Typ I und Typ II (Solid-State-Festplatten in älteren Laptops)
- Speicherkarte für Videospielkonsolen
Bei dieser Technologie handelt es sich um einen EEPROM -Chip. Dies steht für Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory. Es kommt auf das Raster aus Spalten und Zeilen an. Jede Verbindung verfügt über eine Zelle mit zwei Transistoren.
Die beiden Transistoren sind durch eine dünne Oxidschicht getrennt. Eines ist ein schwimmendes Tor. Das zweite ist das Kontrolltor. Der einzige Weg von einem Floating Gate zu einer Zeilen- oder Wortleitung führt durch das Steuergate. Wenn der Pfad intakt ist, ist der Wert der Zelle 1.
Das Ändern dieses Werts auf Null erfordert einen seltsamen Prozess namens Fowler-Nordheim-Tunneling.
Flash: Tunneln und Wischen
Tunneling verändert die Position der Elektronen im Floating Gate. Die verwendete Ladung beträgt typischerweise 10–13 Volt. Diese Ladung kommt von einer Spalte oder Bitleitung, geht zu einem Floating Gate und fließt dann zur Erde ab.
Diese Ladung bewirkt, dass sich der Floating-Gate-Transistor wie eine Elektronenkanone verhält. Die angeregten Elektronen werden auf die andere Seite der dünnen Oxidschicht gedrückt und eingefangen. Sie haben eine negative Ladung. Diese negativ geladenen Elektronen wirken als Barriere zwischen dem Steuergate und dem Floating Gate.
Ein spezielles Gerät namens Zellsensor überwacht den Ladezustand des Floating Gates. Bleibt der Durchfluss über dem Schwellenwert von 50 %, beträgt der Messwert 1. Wenn die Ladung unter diesen Schwellenwert fällt, ändert sich der Wert auf Null. Alle Tore eines leeren EEPROMs sind vollständig geöffnet. Jede Zelle beginnt mit der Nummer 1.
Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, können die Elektronen in der Flash-Speicherzelle in den Normalzustand („1“) zurückkehren. Dies erfordert eine Aufladung mit höherer Spannung. Um diesen Bereich abzudecken, nutzt Flash-Speicher die In-situ-Löschung. In einigen Fällen wird der gesamte Chip angegriffen, in anderen Fällen wird ein vorgegebener Teil, ein sogenannter Block, angegriffen. Dadurch wird der interessierende Bereich entfernt. Dann können Sie es umschreiben.
Flash-Speicher arbeitet viel schneller als herkömmliche EEPROMs. Es wird nicht Byte für Byte entfernt. Löschen Sie einen Block oder einen ganzen Chip und schreiben Sie den gesamten Abschnitt neu.
Denken Sie an ein Autoradio. Sie können Voreinstellungen programmieren. Das Radio merkt sich diese, wenn Sie den Motor abstellen. In der Realität kommt jedoch Flash-Speicher zum Einsatz. Dieser Unterschied ist wichtig. Flash-RAM benötigt Strom, um Inhalte aufrechtzuerhalten. Flash-Speicher benötigen keine externe Stromquelle zum Speichern von Daten. Auch bei ausgeschaltetem Motor verbraucht das Autoradio eine geringe Menge Strom, um die Daten zu speichern. Diese Voreinstellungen gehen verloren, wenn die Batterie Ihres Autos vollständig entladen ist.
Daher ist es für die Datenintegrität wichtig, den Unterschied zwischen flüchtigem RAM und nichtflüchtigem Flash-Speicher zu verstehen.
Der Speicher hat zugenommen!
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Herausnehmbare Flash-Speicherkarte
Flash-Speicher haben klare physikalische Vorteile gegenüber rotierendem Rost. Es ist ruhig. Es gibt keine beweglichen Teile, die verschleißen oder klappern könnten. Es verkürzt auch die Latenzzeit erheblich. Der Platzbedarf ist gering und das Gewicht vernachlässigbar. Es ist nicht groß, selbst wenn man es in die Tasche steckt.
Warum also nicht für alles Flash verwenden?
Die Antwort ist einfach. Preis pro Megabyte. Festplatten sind für den gebotenen Speicherplatz deutlich günstiger. Für den gleichen Geldbetrag ist die Kapazität viel höher. Flash-Speicher bietet Geschwindigkeit und Haltbarkeit. Festplatten gewinnen aufgrund von Skaleneffekten.
Diese wirtschaftliche Realität bestimmte die Ära der tragbaren Technologie. Entfernen Sie die Solid-State-Diskette (SSFDC). Die meisten Leute nennen es einfach SmartMedia. Entwickelt von Toshiba. In den späten 1990er und frühen 2000er Jahren wurde es zum Standard für Digitalkameras und PDAs.
Smartmedia-Format
SmartMedia-Karten sind kleiner. 2 MB 4 MB Bis zu 128 MB. Das war die Grenze.
Physische Karten sind klein. Länge ca. 45 mm. Breite: 37 mm. Die Dicke beträgt weniger als 1 mm. Es fühlt sich an wie dickes Plastik. Sie ist leichter als eine normale Diskette.
Das interne Design ist sehr einfach. Es gibt keine komplizierten Platinen. Kein komplizierter Treiber erforderlich. Es verfügt nur über einen Flash-Speicherchip. Die flächigen Elektroden werden über Bonddrähte mit dem Chip verbunden. Alles ist in Harz eingebettet.
Dabei kommt eine Technologie namens Overmolded Thin Package (OMTP) zum Einsatz. Harz kann um Teile und Elektroden gesprüht werden. Es verfestigt sich zu einem festen Stück. Kein Löten erforderlich. Sie müssen sich keine Gedanken über die Oberflächenmontagetechnik machen. Alles, was Sie brauchen, ist ein Chip, Draht und Kunststoff.
SmartMedia ist einfach und daher günstiger in der Herstellung. Das bedeutet aber auch, dass es zerbrechlich ist. Wenn der Kunststoff reißt, ist die Karte defekt.
Diese Designwahl erklärt sein Verschwinden. Wenn das Harz reißt, ist die Verbindung unterbrochen. Und man kann es nicht reparieren. Festplatten verfügen über eine Fehlerkorrekturfunktion. Smartmedia besteht aus nichts anderem als Chips und Drähten.
Warum Einfachheit scheitert
Das Fehlen eines Kontrollchips ist ein fataler Fehler. Moderne SSDs und USB-Laufwerke werden mit Treibern geliefert. Kontrollieren Sie den Verschleißausgleich. Sie verarbeiten fehlerhafte Blöcke. Verschlüsseln Sie Ihre Daten bei Bedarf. Smartmedia tut dies nicht. Dies ist eine Sammlung von Rohspeicher, der der Welt zugänglich gemacht wird.
Aus diesem Grund werden 128-MB-SmartMedia-Karten heute nur noch selten verwendet. sie sind veraltet. Dieses Format wurde durch SD und CompactFlash ersetzt. Diese Formate verfügen über Steuerelemente. Sie sind stärker. Da der Preis für Flash-Speicher gesunken ist, ist der Bedarf an separaten kleinen, zerbrechlichen Karten verschwunden.
Interner Speicher ist Standard. Telefone verbrauchen Speicher. Die Kamera verfügt über eine große Karte. Es gibt keinen Platz mehr für eine 1 mm dicke Karte.
Der Blitz ist immer noch an. Allerdings für den Einsatz im Inneren des Gerätes. Es handelt sich nicht um eine abnehmbare und zerbrechliche Harzplatte. Der Preis für ein Megabyte ist so stark gesunken, dass der günstigste Formfaktor nicht mehr benötigt wird. Zuverlässigkeit ist gefragt. Smartmedia bietet es einfach nicht an.
Die eigentliche SmartMedia-Karte ist mehr als nur Speicher. Dies erfolgt durch Aufkleben des NAND-Moduls auf die Grundplatine. Sie schieben einen einfachen Kontakt in das Gerät und es erhält Strom und Daten. Die Kerbe in der Ecke zeigt Ihnen genau an, welche Spannung Sie benötigen. Schauen Sie sich die Karte mit den Kontakten nach oben an. Befindet sich die Kerbe auf der linken Seite, werden 5 Volt benötigt. Die rechte Seite repräsentiert 3,3 Volt.
Wie SmartMedia Datenblöcke verwaltet
SmartMedia-Karten löschen oder schreiben nicht alle Daten auf einmal. Sie arbeiten in kleinen Einheiten. Wir sprechen von 256- oder 512-Byte-Inkrementen. Dieser Ansatz ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Leistung. Sie können bestimmen, welche Informationen gespeichert werden. Das ist nützlich.
Sie sind jedoch zerbrechlich. Weniger langlebig als andere austauschbare Solid-State-Speicheroptionen. Vorsichtig behandeln. Bewahren Sie es sicher auf. Toshiba hat die Produktion der neuen kleineren Karten aufgrund ihrer höheren Kapazität praktisch eingestellt. xD-Picture Card und Secure Digital Card haben übernommen. SmartMedia ist heutzutage sehr schwer zu finden.
Wie unterscheiden sich CompactFlash-Karten?
SanDisk führte 1994 CompactFlash -Karten ein. Sie unterscheiden sich in zweierlei Hinsicht von SmartMedia.
- Es ist dick.
- Verwendet einen Controller-Chip.
Im Inneren des stabilen Gehäuses befindet sich eine kleine Platine. Es verfügt über einen integrierten Flash-Speicherchip und einen separaten Controller. Deshalb ist die Karte dicker als SmartMedia. Es ist 43 mm breit und 36 mm lang. Es gibt 2 Arten davon.
Typ I Die Dicke der Karte beträgt 3,3 mm. Typ II Die Dicke der Karte beträgt 5,5 mm.
Warum ist die Dicke wichtig? Passt in das Gerät. Typ-II-Karten enthalten normalerweise eine Festplatte oder einen zusätzlichen Speichercontroller. Typ I bleibt schlank und eignet sich daher für leichte Kameras und ältere Laptops.
Warum der Kontrollchip alles verändert hat
Für die Datenverwaltung ist der Controller-Chip im Inneren der CompactFlash-Karte zuständig. SmartMedia verlässt sich bei der Speicherverwaltung auf das Hostgerät. Dies bedeutet, dass es große Kompatibilitätsprobleme mit älteren Systemen gibt. CompactFlash erleichtert diese Aufgabe.
Diese Änderung verbessert die Leistung. Sie können die Kapazität auch im Laufe der Zeit erhöhen. Benutzer können mehr Fotos speichern, ohne sich Gedanken über die Rechenleistung ihres Geräts machen zu müssen.
Wo werden diese älteren Standards heute angewendet?
Diese sind in neuen Produkten nicht zu finden. Allerdings dominieren sie den Gebrauchtmarkt. Sammler wollen es. Retro-Gamer sind auf der Suche danach. Der Archivar sucht nach einer alten Digitalkamera.
Wenn Sie noch eine SmartMedia-Karte haben, überprüfen Sie die Kerbe. Stellen Sie sicher, dass die Spannung Ihres Geräts übereinstimmt. Nicht verbiegen. Werfen Sie es nicht weg. Der interne Chip liegt frei.
CompactFlash-Karten sind leicht zu finden. Viele Adapter wandeln sie in SD-Steckplätze um. Mit ein wenig Anpassung können Sie es auf modernen Geräten verwenden.
Bei der Umstellung von SmartMedia auf CompactFlash kommt es nicht nur auf die Größe an. Es geht um Kontrolle. Controller-Chips geben Herstellern mehr Flexibilität. Dies erhöht auch die Kosten für die Herstellung der Karten. Smartmedia ist immer noch günstig. Deshalb ist es gestorben.
Die Logik gilt jedoch. Kleiner ist nicht unbedingt besser. In einigen Fällen kann eine zusätzliche physische Größe erforderlich sein. Manchmal wünscht man sich Einfachheit ohne bewegliche Teile.
Was vermisst du mehr? Kleine SmartMedia oder große CompactFlash? Die Antwort kann von der verwendeten Kamera abhängen
Vorteile von CompactFlash
CompactFlash kümmert sich nicht um den Stromverbrauch. Es kann 3,3-V- und 5-V-Logikpegel verarbeiten. Diese Dual-Voltage-Flexibilität erleichtert die Integration mit älteren Geräten. Sie müssen sich keine Gedanken darüber machen, ob das Motherboard Ihres Geräts neuem oder altem Standard entspricht. Die Karte funktioniert einwandfrei.
Größer als SmartMedia
Hier kommt es auf die Größe an. CompactFlash-Karten sind dicker als SmartMedia. Dieser zusätzliche Platz ist mehr als nur Plastik. Dadurch können mehr NAND-Flash-Chips verwendet werden. Auf diese Weise erhalten Sie eine größere Speicherkapazität. Während SmartMedia schon früh an seine Grenzen stieß, hat CompactFlash deutlich zugenommen. Sie finden Karten mit Kapazitäten von 8 MB bis 100 GB.
Controller-Unterschiede
Hier wird Technologie interessant. CompactFlash enthält einen internen Treiber. Smartmedia ist nicht so. Dieser kleine Chip übernimmt die schwere Arbeit. Behandelt das Debuggen. Kontrollieren Sie den Verschleißausgleich. Übersetzen Sie die Befehle.
Dies ist vor allem bei Geräten mit langsamen Prozessoren wichtig. Der Controller lädt die Arbeit des Hauptprozessors. Kameras und Scanner benötigen keine leistungsstarken Prozessoren, um Daten schnell zu schreiben. Die Karte kommuniziert mit dem Host, die komplexen Details übernimmt jedoch der Controller.
Kompromisse für Komplexität
Controller-Chips erhöhen die Komplexität. Es fügt Dimension hinzu. Gewicht hinzufügen. Vergleichen Sie dies mit der grundlegenden Natur intelligenter Medien. Letzteres ist lediglich der Speicher des Tablets. Es gibt keine beweglichen Teile. Kein zusätzliches Silikon. Der Kompaktblitz ist größer. Die Situation ist noch komplizierter. Aber mit dieser Komplexität gehen auch Leistung und Kapazität einher. Bezahlen Sie nach Volumen und Gewicht. Das kann man in der Praxis nachvollziehen.
Die Landschaft des Wechselspeichers wird durch ein Tauziehen zwischen offenen Standards und privaten, ummauerten Gärten bestimmt. Wenn man sich die Hardware früherer Digitalkameras und mobiler Geräte ansieht, erkennt man den Einfluss von PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Die Verwaltung von PCMCIA Typ I- und Typ II -Steckplätzen und Standards wie CompactFlash und SmartMedia basiert auf diesen spezifischen Regeln. Ergebnis? Gleiche Wettbewerbsbedingungen, bei denen Sie für Ihre grundlegenden Speicheranforderungen nicht an ein Ökosystem gebunden sind.
Diese Interoperabilität ist ein Game Changer. Sie können auch eine CompactFlash -Karte in die Kamera einsetzen, sie herausziehen und in einen normalen PCMCIA -Kartensteckplatz Ihres Laptops oder einen an einen USB-Anschluss angeschlossenen Adapter einsetzen. Einige Adapter können diese Karten auch über ein Diskettenlaufwerk lesen. Das klingt zwar altmodisch, ist aber für Benutzer älterer Maschinen eine kluge Wahl.
„Durch den standardisierten Wechselspeicher haben Sie die Welt immer zur Hand.“
Aber lassen Sie uns klarstellen: Standards gewinnen nicht jede Schlacht. Der Memory Stick von Sony ist ein hervorragendes Beispiel für ein Format, das seinen Ursprung in einem einzigartigen ummauerten Garten hat. Es ist eng in das Sony-Ökosystem integriert, wird aber irgendwann auch auf Geräte von Drittanbietern durchsickern. Noch isolierter sind Speicherkarten für Videospielkonsolen. Diese sind in der Regel völlig einzigartig. Nehmen Sie als Beispiel die ursprüngliche PlayStation und PlayStation 2. Es verwendet eine spezielle Speicherkarte, um den Spielfortschritt zu speichern. Als die PlayStation 3 auf den Markt kam, bot sie Abwärtskompatibilität für die Spiele selbst, entfernte jedoch den Hardware-Steckplatz von älteren Speicherkarten.
Müssen Sie gespeicherte Daten übertragen? Sie können die Karte nicht direkt einführen. Sie müssen einen speziellen Adapter kaufen. Dies ist ein Knackpunkt, verdeutlicht aber auch, warum gemeinsame Standards so wertvoll sind. Ohne sie wird jedes Gerät zu einer Insel. Da Komponenten immer austauschbarer werden (durch drahtlose Technologien wie Bluetooth ), befreit Sie der standardisierte Speicher von Hardware-Einschränkungen.
Die nächste Generation: PRAM und Phasenwechselspeicher
Während wir Flash optimiert haben, waren die Ingenieure auf der Suche nach etwas Schnellerem. Im September 2006 kündigte Samsung mutig PRAM oder Phase Change Random Access Memory an.
Dies ist nicht nur ein inkrementelles Update. PRAM versucht, die Lücke zwischen zwei verschiedenen Speichertypen zu schließen:
– RAM : Schnell, aber instabil (Daten gehen verloren, wenn der Strom ausfällt).
– Flash : Nichtflüchtig (speichert Daten für immer), aber langsamer.
PRAM kombiniert die Geschwindigkeit von RAM mit der Nichtflüchtigkeit von Flash-Speicher. Einige Insider nannten es „Das perfekte RAM “, weil es das Beste aus beiden Welten zu bieten versprach.
Insbesondere ist es ziemlich aggressiv. Samsung behauptet, dass PRAM 30-mal schneller ist als herkömmlicher Flash-Speicher. 10x längere Lebensdauer**. Dabei handelt es sich nicht nur um Marketing-Schlagworte. Sie adressieren zwei der größten Probleme bei der heutigen Speicherung: Schreibgeschwindigkeit und Haltbarkeit.
Kommerzielle Verfügbarkeit und zukünftige Auswirkungen
Samsung plant, 2010 seinen ersten kommerziellen PRAM -Chip auf den Markt zu bringen. Wie hoch ist die anfängliche Kapazität? 512 MB. Auf den ersten Blick mag dies im Vergleich zu den derzeit verwendeten Terabytes klein erscheinen, aber denken Sie daran, wo alles begann. Diese Chips richten sich an Mobiltelefone und andere mobile Geräte. Das Ziel besteht nicht darin, die Festplatte über Nacht auszutauschen. Es soll den Flash-Speicher tragbarer Geräte ersetzen.
Kann PRAM den Flash-Speicher vollständig ersetzen? Das ist eine großartige Gelegenheit. Wenn die Geschwindigkeits- und Haltbarkeitsanforderungen in realen Tests eingehalten werden, könnten sich die Architekturen mobiler Geräte dramatisch verändern. Kein Warten mehr auf das Speichern von Dateien. Machen Sie sich keine Sorgen mehr über SSD-Verschleißgrenzen. Sofortige und kontinuierliche Aufnahme.
Häufig gestellte Fragen
Ist Flash-Speicher dasselbe wie RAM?
Nein, der Zweck ist ein anderer. RAM ist flüchtig, was bedeutet, dass Daten gelöscht werden, wenn der Strom ausgeschaltet wird. Wird für die aktive Verarbeitung verwendet. Der Flash-Speicher ist nichtflüchtig und speichert die Daten auch dann, wenn der Strom ausgeschaltet ist. Es dient der Lagerung.
Was genau ist Flash-Speicher?
Auch als Flash-Speicher bekannt, handelt es sich um eine Art nichtflüchtigen Speicher, der elektrisch gelöscht und neu programmiert werden kann. Dieser versorgt USB-Laufwerke, SD-Karten und moderne Solid-State-Laufwerke mit Strom.
Wohin als nächstes
Wenn Sie besser verstehen möchten, wie diese Komponenten zusammenpassen, stehen Ihnen zahlreiche Ressourcen zur Verfügung. Der Speicher hat eine komplizierte Geschichte und hat sich von einfachen ROMs zu komplexen virtuellen Speichersystemen entwickelt.
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Nützliche Links:
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– Kingston: Der ultimative Speicherführer
– Transtronics: Wie EPROM funktioniert
– Eine kurze Geschichte der Mikroprogrammierung
Quelle:
– UK Gizmodo. „Pretec veröffentlicht 100-GB-CompactFlash-Karte: OMG!“ 26. September 2008.
– Kontinuierliches Yi. „Intel und STMicroelectronics stellen den branchenweit ersten Phase-Change-Speicher-Prototyp vor.“ 6. Februar 2008.
– supermediastore.com. „Was sind SmartMedia-Flashkarten?“
– Techtree.com. „Phasenwechsel statt Blitz?“ 11. Dezember 2006.
