We hebben petabytes aan data in onze zakken. Digitale foto’s, MP3-bestanden, Word-documenten, PDF-bestanden. De lijst is eindeloos. Het kan echter zijn dat de interne schijf van de laptop niet geschikt is om deze informatie op te slaan. U wilt waarschijnlijk een externe back-up. Misschien maakt u zich zorgen over de veiligheid. Draagbare opslagapparaten die gebruikmaken van flashgeheugen zijn de oplossing.
Elektronisch geheugen is geen wondermiddel. Het wordt geleverd in een vorm die voor een specifiek doel is ontworpen. Het kan worden bekeken op computers, digitale camera’s, gameconsoles voor thuis, enz. Het fungeert meer als een harde schijf dan als RAM. Dit is een Solid-state opslagapparaat. Dit betekent dat er geen bewegende delen zijn. Alles is elektronisch. Er is geen mechanische rotatie.
Deze techniek kan worden gebruikt:
- Computer BIOS-chip
- Compact Flash (voornamelijk gebruikt in digitale camera’s)
- Smart Media (ook voor digitale camera’s)
- Memorystick (digitale camera werkt ook)
- PCMCIA Type I en Type II geheugenkaarten (solid state disks in oudere laptops)
- Geheugenkaart voor videogameconsoles
Deze technologie is een EEPROM -chip. Dit staat voor Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory. Het hangt af van het raster van kolommen en rijen. Elke junctie heeft een cel met twee transistors.
De twee transistors zijn gescheiden door een dunne oxidelaag. Eén daarvan is een zwevende poort. De tweede is de controlepoort. Het enige pad van een zwevende poort naar een rij of woordlijn loopt via de stuurpoort. Als het pad intact is, is de waarde van de cel 1.
Het veranderen van deze waarde naar nul vereist een vreemd proces genaamd Fowler-Nordheim-tunneling.
Flits: tunnelen en vegen
Tunneling verandert de positie van de elektronen in de zwevende poort. De gebruikte lading is doorgaans 10-13 volt. Deze lading komt van een kolom of bitlijn, gaat naar een zwevende poort en loopt vervolgens af naar de aarde.
Deze lading zorgt ervoor dat de zwevende poorttransistor zich gedraagt als een elektronenkanon. De aangeslagen elektronen worden naar de andere kant van de dunne oxidelaag geduwd en opgevangen. Ze hebben een negatieve lading. Deze negatief geladen elektronen fungeren als een barrière tussen de stuurpoort en de zwevende poort.
Een speciaal apparaat, een celsensor genaamd, bewaakt het laadniveau van de zwevende poort. Als de stroom boven de drempel van 50% blijft, is de waarde 1. Wanneer de lading onder deze drempel daalt, verandert de waarde naar nul. Alle poorten van een lege EEPROM zijn volledig open. Elke cel begint met het cijfer 1.
Wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd, kunnen de elektronen in de flashgeheugencel terugkeren naar normaal (‘1’). Dit vereist opladen met een hogere spanning. Flash-geheugen maakt gebruik van in-situ wissen om dit bereik mogelijk te maken. In sommige gevallen wordt de hele chip als doelwit genomen, en in andere gevallen wordt een vooraf bepaald gedeelte, een blok genaamd, als doelwit genomen. Hierdoor wordt het interessegebied verwijderd. Dan kun je het herschrijven.
Flash-geheugen werkt veel sneller dan traditionele EEPROM. Het wordt niet byte voor byte verwijderd. Wis een blok of een hele chip en herschrijf het hele gedeelte.
Denk aan een autoradio. U kunt voorinstellingen programmeren. De radio onthoudt ze wanneer u de motor uitzet. In werkelijkheid wordt echter gebruik gemaakt van flashgeheugen. Dat verschil is belangrijk. Flash RAM heeft stroom nodig om de inhoud te behouden. Flash-geheugen heeft geen externe voedingsbron nodig om gegevens op te slaan. Zelfs als de motor uitstaat, verbruikt de autoradio een kleine hoeveelheid stroom om gegevens vast te houden. Deze voorinstellingen gaan verloren als de accu van uw auto volledig leeg is.
Daarom is het belangrijk voor de gegevensintegriteit om het verschil tussen vluchtig RAM en niet-vluchtig flashgeheugen te begrijpen.
Het geheugen is vergroot!
-
Hoe computergeheugen werkt
-
Hoe het geheugen werkt
-
Hoe virtueel geheugen werkt
-
Hoe ROM werkt
-
Hoe verwijderbare opslag werkt
-
Hoe het BIOS werkt
Lees meer
Verwijderbare flash-geheugenkaart
Flash-geheugen heeft duidelijke fysieke voordelen ten opzichte van roterende roest. Het is stil. Het heeft geen bewegende delen die kunnen slijten of rammelen. Het verkort ook aanzienlijk de latentie. De fysieke voetafdruk is klein en het gewicht verwaarloosbaar. Het is niet groot, zelfs als je het in je zak stopt.
Dus waarom zou je niet voor alles flash gebruiken?
Het antwoord is eenvoudig. Prijs per megabyte. Harde schijven zijn veel goedkoper voor de opslagruimte die ze bieden. Voor hetzelfde geld is de capaciteit veel groter. Flash-geheugen biedt snelheid en duurzaamheid. Harde schijven winnen vanwege schaalvoordelen.
Deze economische realiteit definieerde het tijdperk van draagbare technologie. Verwijder de Solid State Floppy (SSFDC). De meeste mensen noemen het gewoon SmartMedia. Ontwikkeld door Toshiba. Het werd eind jaren negentig en begin jaren 2000 de standaard voor digitale camera’s en PDA’s.
Smartmedia-formaat
SmartMedia-kaarten zijn kleiner van formaat. 2 MB 4 MB Maximaal 128 MB. Dat was de limiet.
Fysieke kaarten zijn klein. Lengte ongeveer 45 mm. Breedte: 37 mm. De dikte is minder dan 1 mm. Het voelt aan als dik plastic. Het is lichter dan een gewone diskette.
Het interne ontwerp is heel eenvoudig. Er zijn geen ingewikkelde printplaten. Geen ingewikkelde driver nodig. Het heeft slechts één flash-geheugenchip. De vlakke elektroden zijn met behulp van verbindingsdraden met de chip verbonden. Alles is ingebed in hars.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van een technologie genaamd Overmolded Thin Package (OMTP). Hars kan rond onderdelen en elektroden worden gespoten. Het hardt uit tot één stevig stuk. Geen solderen vereist. U hoeft zich geen zorgen te maken over de technologie voor oppervlaktemontage. Het enige wat je nodig hebt is een chip, draad en plastic.
SmartMedia is eenvoudig en daardoor goedkoper te vervaardigen. Maar dat betekent ook dat het kwetsbaar is. Als het plastic barst, is de kaart defect.
Deze ontwerpkeuze verklaart de verdwijning ervan. Als de hars breekt, is de verbinding verbroken. En je kunt het niet repareren. Harde schijven hebben een foutcorrectiefunctie. Smartmedia is niets anders dan chips en draden.
Waarom eenvoud faalt
Het ontbreken van een controlechip is een fatale fout. Moderne SSD’s en USB-drives worden geleverd met stuurprogramma’s. Controle op slijtage-nivellering. Ze behandelen slechte blokken. Versleutel uw gegevens indien nodig. Smartmedia doet dit niet. Dit is een verzameling onbewerkte herinneringen die aan de wereld zijn vrijgegeven.
Dat is de reden waarom 128 MB SmartMedia-kaarten tegenwoordig zelden worden gebruikt. ze zijn verouderd. Dit formaat is vervangen door SD en CompactFlash. Deze formaten hebben besturingselementen. Ze zijn sterker. Naarmate de prijs van flash-geheugen is gedaald, is de behoefte aan aparte kleine, kwetsbare kaartjes verdwenen.
Interne opslag is standaard. Telefoons zuigen geheugen op. De camera heeft een grote kaart. Er is geen plek meer om een kaart van 1 mm dik te plaatsen.
Flitser staat nog aan. Echter voor gebruik binnenin het apparaat. Het is geen verwijderbare en breekbare harsplaat. De prijs van een megabyte is zo sterk gedaald dat de goedkoopste vormfactor niet langer nodig is. Betrouwbaarheid is vereist. Smartmedia biedt het simpelweg niet aan.
De eigenlijke SmartMedia-kaart is meer dan alleen geheugen. Dit wordt gebouwd door de NAND-module op de basisplaat te lijmen. Je schuift een eenvoudig contact in het apparaat en het krijgt er stroom en data uit. De inkeping in de hoek vertelt je precies welke spanning je nodig hebt. Bekijk de kaart met de contacten naar boven gericht. Als de inkeping aan de linkerkant zit, is er 5 volt nodig. De rechterkant vertegenwoordigt 3,3 volt.
Hoe SmartMedia datablokken beheert
SmartMedia-kaarten wissen of schrijven niet alle data in één keer. Ze werken in kleine eenheden. We hebben het over stappen van 256 of 512 bytes. Deze aanpak zorgt voor snelle en betrouwbare prestaties. U kunt zelf bepalen welke informatie wordt opgeslagen. Dit is nuttig.
Ze zijn echter kwetsbaar. Minder duurzaam dan andere verwijderbare solid-state opslagopties. Ga voorzichtig om. Houd het veilig. Toshiba stopte vrijwel met de productie van de nieuwe kleinere kaarten vanwege hun hogere capaciteit. xD-Picture Card en Secure Digital Card hebben het overgenomen. SmartMedia is tegenwoordig erg moeilijk te vinden.
Waarin verschillen CompactFlash-kaarten?
SanDisk introduceerde CompactFlash -kaarten in 1994. Deze verschilt op twee manieren van SmartMedia.
- Het is dik.
- Maakt gebruik van een controllerchip.
In de stevige behuizing bevindt zich een kleine printplaat. Het heeft een ingebouwde flash-geheugenchip en een aparte controller. Daarom is de kaart dikker dan SmartMedia. Het is 43 mm breed en 36 mm lang. Er zijn 2 soorten.
Type I De dikte van de kaart is 3,3 mm. Type II De dikte van de kaart is 5,5 mm.
Waarom is dikte belangrijk? Past in het apparaat. Type II-kaarten bevatten meestal een harde schijf of een extra geheugencontroller. Type I blijft slank, waardoor hij geschikt is voor lichtgewicht camera’s en oudere laptops.
Waarom de controlechip alles veranderde
De controllerchip in de CompactFlash-kaart is verantwoordelijk voor het gegevensbeheer. SmartMedia vertrouwt op het hostapparaat voor geheugenbeheer. Dit betekent dat er grote compatibiliteitsproblemen zijn met oudere systemen. CompactFlash maakt deze taak eenvoudiger.
Deze wijziging verbetert de prestaties. U kunt de capaciteit in de loop van de tijd ook vergroten. Gebruikers kunnen meer foto’s opslaan zonder zich zorgen te hoeven maken over de verwerkingskracht van hun apparaat.
Waar worden deze oudere normen tegenwoordig toegepast?
Deze zijn niet terug te vinden in nieuwe producten. Ze domineren echter de gebruikte markt. Verzamelaars willen het. Retro-gamers zijn er naar op zoek. De archivaris is op zoek naar een oude digitale camera.
Als u nog een SmartMedia-kaart heeft, controleer dan de inkeping. Zorg ervoor dat de spanning van uw apparaat overeenkomt. Buig niet. Gooi het niet weg. De interne chip is zichtbaar.
CompactFlash-kaarten zijn gemakkelijk te vinden. Veel adapters zetten ze om naar SD-slots. Met een beetje aanpassingen kun je het op moderne apparaten gebruiken.
Bij de overstap van SmartMedia naar CompactFlash gaat het niet alleen om de grootte. Het gaat om controle. Controllerchips geven fabrikanten meer flexibiliteit. Dit verhoogt ook de productiekosten van de kaarten. Smartmedia is nog steeds goedkoop. Daarom stierf het.
De logica is echter van toepassing. Kleiner is niet noodzakelijkerwijs beter. In sommige gevallen kan extra fysieke omvang vereist zijn. Soms wil je eenvoud zonder bewegende delen.
Welke mis je meer? Kleine SmartMedia of grote CompactFlash? Het antwoord kan afhangen van de camera die wordt gebruikt
Voordelen van CompactFlash
CompactFlash maakt zich geen zorgen over het stroomverbruik. Het kan logische niveaus van 3,3 V en 5 V verwerken. Deze dubbele spanningsflexibiliteit vergemakkelijkt de integratie met oudere apparaten. U hoeft zich geen zorgen te maken of het moederbord van uw apparaat nieuw of oud is. De kaart werkt prima.
Groter dan SmartMedia
Grootte is hier belangrijk. CompactFlash-kaarten zijn dikker dan SmartMedia. Deze extra ruimte is meer dan alleen plastic. Hierdoor kunnen meer NAND-flashchips worden gebruikt. Zo krijg je een grotere opslagcapaciteit. Hoewel SmartMedia al vroeg zijn limieten bereikte, is CompactFlash aanzienlijk uitgebreid. Er zijn kaarten te vinden met een capaciteit variërend van 8 MB tot 100 GB.
Controllerverschillen
Dit is waar technologie interessant wordt. CompactFlash bevat een interne driver. Smartmedia is niet zo. Deze kleine chip doet het zware werk. Verzorgt debuggen. Controle op slijtage-nivellering. Vertaal de commando’s.
Dit is het belangrijkst voor apparaten met trage processors. De controller laadt het werk van de hoofdprocessor. Camera’s en scanners hebben geen krachtige processors nodig om snel gegevens te schrijven. De kaart communiceert met de host, maar de controller regelt de complexe details.
Afwegingen voor complexiteit
Controllerchips voegen complexiteit toe. Het voegt dimensie toe. Voeg gewicht toe. Vergelijk dit met het fundamentele karakter van slimme media. Dit laatste is slechts het geheugen van de tablet. Er zijn geen bewegende delen. Geen extra siliconen. De compactflitser is groter. De situatie is nog ingewikkelder. Maar met die complexiteit komen prestaties en capaciteit. Betaal per volume en gewicht. Dat kun je in de praktijk begrijpen.
Het landschap van de verwijderbare opslag wordt bepaald door een touwtrekken tussen open standaarden en ommuurde privétuinen. Als je kijkt naar de hardware die werd gebruikt in vroege digitale camera’s en mobiele apparaten, zie je de invloed van PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Het beheer van PCMCIA Type I en Type II slots en standaarden zoals CompactFlash en SmartMedia is gebaseerd op deze specifieke regels. resultaat? Een gelijk speelveld waarbij u voor uw basisopslagbehoeften niet gebonden bent aan één ecosysteem.
Deze interoperabiliteit is een game changer. U kunt ook een CompactFlash -kaart in de camera plaatsen, deze eruit trekken en in een gewone PCMCIA -kaartsleuf op uw laptop plaatsen of in een adapter die op een USB-poort is aangesloten. Sommige adapters kunnen deze kaarten ook via een diskettestation lezen. Dit klinkt ouderwets, maar het is een slimme keuze voor gebruikers van oudere machines.
“Gestandaardiseerd verwijderbaar geheugen brengt de wereld binnen handbereik.”
Maar laten we duidelijk zijn: normen winnen niet elke strijd. Sony’s Memory Stick is een uitstekend voorbeeld van een formaat dat zijn oorsprong vond in een unieke ommuurde tuin. Het is nauw geïntegreerd in het ecosysteem van Sony, maar zal uiteindelijk ook doorsijpelen naar apparaten van derden. Geheugenkaarten voor videogameconsoles zijn zelfs nog meer geïsoleerd. Deze zijn meestal volledig uniek. Neem de originele PlayStation en PlayStation 2 als voorbeeld. Het gebruikt een specifieke geheugenkaart om de voortgang van het spel op te slaan. Toen PlayStation 3 werd gelanceerd, bood deze achterwaartse compatibiliteit voor de games zelf, maar werd de hardwaresleuf van oudere geheugenkaarten verwijderd.
Moet u opgeslagen gegevens overdragen? U kunt de kaart niet rechtstreeks plaatsen. U moet een speciale adapter kopen. Dit is een knelpunt, maar het onderstreept ook waarom gemeenschappelijke normen zo waardevol zijn. Zonder hen wordt elk apparaat een eiland. Naarmate componenten steeds meer uitwisselbaar worden (via draadloze technologieën zoals Bluetooth ), bevrijdt gestandaardiseerd geheugen u van hardwarebeperkingen.
De volgende generatie: PRAM en faseveranderingsgeheugen
Terwijl we de flitser optimaliseerden, waren ingenieurs op zoek naar iets snellers. In september 2006 kondigde Samsung stoutmoedig PRAM of Phase Change Random Access Memory aan.
Dit is niet zomaar een incrementele update. PRAM probeert de kloof tussen twee verschillende opslagtypen te overbruggen:
– RAM : Snel maar onstabiel (gegevens gaan verloren als de stroom uitvalt).
– Flash : niet-vluchtig (slaat gegevens voor altijd op), maar langzamer.
PRAM combineert de snelheid van RAM met de niet-vluchtigheid van flash-geheugen. Sommige insiders noemden het “The Perfect RAM ” omdat het beloofde het beste van twee werelden te bieden.
Het is vooral behoorlijk agressief. Samsung beweert dat PRAM 30 keer sneller is dan traditioneel flashgeheugen. 10x langere levensduur**. Dit zijn niet alleen marketing-buzzwoorden. Ze pakken twee van de grootste pijnpunten op het gebied van opslag vandaag de dag aan: schrijfsnelheid en duurzaamheid.
Commerciële beschikbaarheid en toekomstige implicaties
Samsung is van plan zijn eerste commerciële PRAM -chip in 2010 op de markt te brengen. Wat is de initiële capaciteit? 512MB. Op het eerste gezicht lijkt dit misschien klein vergeleken met de terabytes die momenteel in gebruik zijn, maar onthoud waar het allemaal begon. Deze chips zijn gericht op mobiele telefoons en andere mobiele apparaten. Het doel is niet om de harde schijf van de ene op de andere dag te vervangen. Het is bedoeld om het flashgeheugen van draagbare apparaten te vervangen.
Kan PRAM het flashgeheugen volledig vervangen? Dit is een geweldige kans. Als de snelheids- en duurzaamheidseisen bij praktijktesten blijven gelden, kunnen de architecturen van mobiele apparaten dramatisch veranderen. U hoeft niet meer te wachten tot bestanden zijn opgeslagen. U hoeft zich geen zorgen meer te maken over SSD-slijtagelimieten. Directe en continue opname.
Veelgestelde vragen
Is flashgeheugen hetzelfde als RAM?
Nee, het doel is anders. RAM is vluchtig, wat betekent dat gegevens worden gewist wanneer de stroom wordt uitgeschakeld. Gebruikt voor actieve verwerking. Flash-geheugen is niet-vluchtig en bewaart gegevens, zelfs als de stroom is uitgeschakeld. Het wordt gebruikt voor opslag.
Wat is flashgeheugen precies?
Het wordt ook wel flashgeheugen genoemd en is een soort niet-vluchtig geheugen dat elektrisch kan worden gewist en opnieuw kan worden geprogrammeerd. Deze voedt USB-drives, SD-kaarten en moderne solid-state drives.
Waar de volgende
Als u beter wilt begrijpen hoe deze componenten in elkaar passen, zijn er veel bronnen beschikbaar. Geheugen heeft een ingewikkelde geschiedenis, evoluerend van eenvoudige ROM’s tot complexe virtuele geheugensystemen.
Gerelateerde artikelen:
– Hoe computergeheugen werkt
– Hoe het geheugen werkt
– Hoe virtueel geheugen werkt
– Hoe ROM werkt
– Hoe verwijderbare opslag werkt
– Hoe het BIOS werkt
Nuttige links:
– CompactFlash-associatie
– Kingston: de ultieme geheugengids
– Transtronica: hoe EPROM werkt
– Een korte geschiedenis van microprogrammering
Bron:
– Britse Gizmodo. “Pretec brengt CompactFlash-kaart van 100 GB uit: OMG!” 26 september 2008.
– Continu Yi. “Intel en STMicroelectronics onthullen het eerste faseveranderingsgeheugenprototype van de industrie.” 6 februari 2008.
– supermediastore.com. “Wat zijn SmartMedia-flashkaarten?”
– Techtree.com. “Faseverandering in plaats van bliksem?” 11 december 2006.
