Флеш-память

EEPROM (англ. Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) – тип энергонезависимой компьютерной памяти. Также обозначается как E²PROM. Память EEPROM, в отличие от памяти EPROM, может быть стерта только с помощью электрического тока. Количество записей и стираний ограничено, в зависимости от типа и производителя памяти, составляет до 100,000 циклов. После превышения этого значения память выходит из строя. Количество чтений памяти неограниченно. Используется для хранения небольшого объема данных, которые должны быть доступны после отключения питания. Развитием памяти EEPROM является память типа Flash, в которой благодаря использованию буферов увеличена скорость записи в память.

Классификация флеш-памяти в зависимости от используемого типа логической схемы:

• флеш-память типа NOR – использует функцию логического отрицания (NOR)
• флеш-память типа NAND – использует функцию логического сложения (NAND)

Флеш-память типа NOR обеспечивает прямой доступ к каждой ячейке памяти, но имеет относительно длительное время записи и стирания. По этой причине она подходит для хранения данных, которые не требуют частого обновления, например, прошивки различных устройств. Выдерживает от 10 до 100 тыс. циклов программирования. Ее использовали в первых версиях карт памяти CompactFlash, но позже заменили более дешевыми флеш-памятью типа NAND.

Флеш-память типа NAND, по сравнению с памятью типа NOR, имеет более короткое время записи и стирания, большую плотность упаковки данных, более выгодное соотношение цены к емкости и в десять раз большую долговечность. Однако главной особенностью памяти этого типа является последовательный доступ к данным. Это ограничивает область применения только как массовую память, например, в картах памяти. Первой картой памяти, основанной на флеш-памяти типа NAND, была карта SmartMedia. Позже их начали использовать также в других типах карт памяти, например, MultiMedia Card, Secure Digital, Memory Stick и xD Picture Card, а также в USB-накопителях (флешках).

Чтобы записать ячейку флеш-памяти, ее необходимо предварительно стереть. Невозможно перезаписать данные в уже записанную ячейку. Хотя можно прочитать и записать любую ячейку памяти, операция стирания позволяет стереть только целые блоки ячеек. Невозможно стереть отдельную ячейку. По этой причине запись данных не является полностью свободной. Эти памяти позволяют читать и записывать любую ячейку, но уже не свободно записывать/читать содержимое, как в случае с оперативной памятью (RAM).

Вышеуказанные ограничения создают определенные трудности в управлении доступом к данным в массовых хранилищах. Запись должна быть скоординирована с операцией стирания блоков памяти. Обычно, если файл должен быть обновлен или перезаписан, система управления памятью создает новую копию файла в другом месте, помечая только предыдущую версию как ненужную. Такая версия файла по-прежнему занимает свободное место, оно освобождается, если операция стирания возможна, то есть в данном блоке памяти нет фрагмента другого файла. Для более эффективного стирания блоков памяти также возможно перемещение части других файлов (не требующих модификации) в другое место, чтобы блок подходил для стирания. Дополнительной сложностью является тот факт, что операция стирания значительно дольше, чем операция записи и чтения.

Стандартные EEPROM позволяют записывать или стирать только одну ячейку памяти за раз, что означает, что флеш-память значительно быстрее, если система, ее использующая, записывает и читает ячейки с различными адресами одновременно. Все виды EEPROM, включая флеш-память, имеют технологически ограниченное количество циклов стирания (записи) – превышение этого числа приводит к необратимым повреждениям.

Флеш-память широко используется во всех картах памяти, USB-накопителях (флешках) и SSD (твердотельных накопителях).

В настоящее время в использовании находятся следующие карты памяти, использующие в качестве носителя данных флеш-память:

• MultiMedia Card (MMC)
• Secure Digital (SD)
• Memory Stick (MS)
• CompactFlash (CF)
• SmartMedia (SM)
• xD Picture Card (xD)

Кроме того, они используются для хранения программ и данных в встроенных устройствах (англ.)embedded, где они применяются вместо когда-то популярных типов памяти EPROM и PROM.