Cosè la memoria flash?

La memoria flash è un tipo di memoria non volatile utilizzata nei computer. Non volatile significa che la memoria può memorizzare informazioni anche quando il dispositivo è spento. La memoria volatile ( come la RAM ) perde tutto ciò che è memorizzato in essa ogni volta che la macchina stessa si spegne. La memoria non volatile viene utilizzata per cose come dischi rigidi e SSD, poiché devono essere in grado di archiviare informazioni anche quando il PC è spento.

La memoria flash è disponibile in due tipi distinti: flash NOR e flash NAND. Prendono il nome dalle rispettive porte logiche. Una porta logica è un'operazione che esegue controlli binari: ingressi e uscite che sono sempre e solo 0 o 1. Nel caso di NOR e NAND, prendono il nome dal risultato che producono.

Una porta NAND restituisce sempre il valore 0 o "falso" solo se tutti gli input sono accurati. Una porta NOR è l'esatto opposto: restituisce solo un valore uno o "vero" se tutti gli input sono falsi. Entrambi i tipi di design della memoria flash sono piuttosto simili: utilizzano lo stesso design della cella. Le differenze iniziano a livello di circuito. Indipendentemente dal fatto che il primo bit di dati sia vero o falso (1 o 0, a volte chiamato high o low ), la relazione tra le linee di dati assomiglierà a una porta NOR o a una porta NAND, determinando così il tipo.

Suggerimento: NAND sta per Not-AND, un controllo che entrambi gli input non siano validi. NOR sta per Not-OR, un controllo che è vero solo se nessuna delle informazioni è accurata. L'utilità critica di entrambe le porte logiche è che esiste un caso in cui è possibile determinare le combinazioni esatte degli input.

La storia della memoria flash

Flash è stato sviluppato per la prima volta nel 1980 da Toshiba. Hanno iniziato a commercializzarlo nel 1987 come una versione migliorata della memoria EPROM. Le EPROM dovevano essere cancellate prima di poter essere riscritte e quindi riutilizzate. D'altra parte, il flash NAND può essere letto, scritto e cancellato in blocchi di memoria più piccoli, rendendolo più veloce e reattivo.

NOR flash consente di scrivere, leggere o cancellare una singola parola macchina in modo indipendente, ottenendo lo stesso effetto di maggiore velocità e disponibilità. I dispositivi di memoria flash sono generalmente chiamati chip di memoria flash e sono costituiti da un chip fisico riempito con molte celle di memoria flash e un controller di memoria flash. Il controllore funge da centro di distribuzione e comunicazione: alloca i dati, le richieste e fornisce i dati necessari da e verso le celle.

Nota: una parola macchina è una misura della dimensione massima dell'indirizzo di memoria che un computer può gestire. Per un computer a 32 bit, una parola macchina è di 32 bit. Per un computer a 64 bit, una parola macchina è di 64 bit.

NOR e NAND

La moderna memoria flash viene utilizzata in quasi tutti i moderni dispositivi informatici. La memoria NAND viene utilizzata principalmente in schede di memoria, unità USB, SSD prodotti dopo il 2009, smartphone e altri dispositivi mobili più piccoli. La NAND di solito funge da memoria generale e viene utilizzata anche per il trasferimento dei dati.

Vari prodotti digitali utilizzano la memoria flash NOR o NAND per memorizzare i dati di configurazione. Questo caso d'uso specifico era precedentemente gestito da EPROM o RAd statico. La memoria flash è superiore nella maggior parte dei casi: l'unico inconveniente è che ogni cella di memoria può richiedere solo un numero limitato di scritture prima di esaurirsi. Quando una cella di memoria si esaurisce, non ci si può più fidare dell'intero blocco in cui è contenuta. I dispositivi moderni affrontano questo problema con algoritmi di livellamento dell'usura e over-provisioning.

La memoria NOR viene utilizzata principalmente nei casi in cui l'integrità dei dati deve essere preservata per periodi prolungati. In genere, può conservare i dati in modo sicuro per un massimo di 20 anni e viene utilizzato quando singole parole di dati della macchina devono essere scritte e lette frequentemente.

NAND è il tipo più popolare di memoria flash e viene utilizzato quando è necessario accedere, leggere, (ri)scrivere o cancellare contemporaneamente blocchi di dati più grandi. In effetti, le velocità di lettura, scrittura e cancellazione sono più veloci della memoria NOR. Ciò rende il flash NAND la scelta migliore per la maggior parte dei casi d'uso.

Inoltre, le celle di storage NAND sono fisicamente più piccole delle celle NOR. Utilizzano circa il 40% in meno di area, nonostante funzionino in modo simile e forniscano lo stesso spazio di archiviazione principale per cella. Ciò significa che il flash NAND può offrire una maggiore densità di archiviazione e prestazioni più elevate. Tuttavia, il flash NOR ha un vantaggio. Essendo indirizzabile dalla parola macchina, è più veloce ad accesso casuale e più simile alla RAM.

Conclusione

La memoria flash è una variante della memoria di sola lettura non volatile cancellabile elettricamente o EEPROM. Può essere basato su porte logiche NAND o porte logiche NOR. Il flash NAND è significativamente più popolare del flash NOR grazie alla sua densità di archiviazione e al vantaggio in termini di prestazioni. Il vantaggio fondamentale di Flash rispetto agli altri suoi predecessori EEPROM è che non ha bisogno di essere completamente cancellato.

La memoria flash è invece suddivisa in blocchi che devono essere cancellati, ma questo ha un costo di prestazioni molto inferiore, grazie alle loro dimensioni molto più ridotte. Il principale punto debole di Flash è che le celle di memoria possono essere scritte solo diverse volte prima che si esauriscano. Questo problema è generalmente risolto nei dispositivi moderni grazie all'uso di algoritmi di livellamento e over-provisioning.