フラッシュメモリとは

フラッシュメモリは、コンピュータで使用される不揮発性メモリの一種です。不揮発性とは、デバイスの電源がオフになっていてもメモリに情報を保存できることを意味します。揮発性メモリ ( RAM など) は、マシン自体の電源が切れるたびに、そこに保存されているすべてのものを失います。不揮発性メモリは、PC がオフのときでも情報を保存できる必要があるため、ハードドライブや SSD などに使用されます。

フラッシュメモリには、NOR フラッシュと NAND フラッシュの 2 種類があります。それらは、それぞれの論理ゲートにちなんで名付けられています。論理ゲートはバイナリチェックを実行する操作です。入力と出力は常に 0 または 1 です。NOR と NAND の場合、生成される結果に基づいて名前が付けられます。

NAND ゲートは、すべての入力が正確な場合にのみ値 0 または「false」を返します。NOR ゲートは正反対です。すべての入力が false の場合にのみ、1 または 'true' の値を返します。両方のタイプのフラッシュメモリの設計は非常に似ており、同じセル設計を使用しています。違いは回路レベルから始まります。データの最初のビットが真か偽か(1 または 0、高または低と呼ばれることもあります)、データライン間の関係は NOR ゲートまたは NAND ゲートに似ているため、タイプが決まります。

ヒント: NAND は Not-AND の略で、両方の入力が無効であることを確認します。NOR は Not-OR の略で、どちらの情報も正確でない場合にのみ真となるチェックです。両方の論理ゲートの重要な有用性は、入力の正確な組み合わせを決定できる場合があることです。

フラッシュメモリの歴史

フラッシュは、1980 年に東芝によって最初に開発されました。同社は、EPROM メモリの改良版として 1987 年に販売を開始しました。EPROM は、書き換えて再利用する前に消去する必要がありました。一方、NAND フラッシュは、ストレージの小さなチャンクで読み取り、書き込み、および消去できるため、高速で応答性が高くなります。

NOR フラッシュを使用すると、1 つのマシンワードを個別に書き込み、読み取り、または消去できるため、速度と可用性が向上するという同じ効果が得られます。フラッシュメモリデバイスは通常、フラッシュメモリチップと呼ばれ、多数のフラッシュメモリセルとフラッシュメモリコントローラで満たされた物理チップで構成されます。コントローラーは、配信および通信センターとして機能します。データと要求を割り当て、必要に応じてセルとの間でデータを配信します。

注:マシンワードは、コンピューターが処理できるメモリアドレスの最大サイズの尺度です。32 ビットコンピュータの場合、マシンワードは 32 ビットです。64 ビットコンピュータの場合、マシンワードは 64 ビットです。

NOR と NAND

最新のフラッシュメモリは、ほぼすべての最新のコンピューティングデバイスで使用されています。NAND メモリは、主にメモリカード、USB ドライブ、2009 年以降に製造された SSD、スマートフォン、およびその他の小型モバイルデバイスで使用されます。NAND は通常、一般的なストレージとして機能し、データ転送にも使用されます。

さまざまなデジタル製品が、構成データの保存に NOR または NAND フラッシュメモリを使用しています。この特定の使用例は、以前は EPROM または静的 RAd によって処理されていました。ほとんどの場合、フラッシュメモリの方が優れています。唯一の欠点は、各メモリセルが消耗するまでに非常に多くの書き込みしかできないことです。メモリセルが消耗すると、それが含まれるブロック全体が信頼できなくなります。最新のデバイスは、ウェアレベリングアルゴリズムとオーバープロビジョニングを使用してこの問題に対処しています。

NOR メモリは主に、データの整合性を長期間保持する必要がある場合に使用されます。通常、最大 20 年間データを安全に維持でき、データの個々のマシンワードを頻繁に読み書きする必要がある場合に使用されます。

NAND はより一般的なタイプのフラッシュメモリであり、一度に大きなデータブロックにアクセス、読み取り、(再)書き込み、または消去する必要がある場合に使用されます。実際、読み取り、書き込み、および消去の速度は、NOR メモリよりも高速です。これにより、NAND フラッシュはほとんどのユースケースで優れた選択肢となります。

さらに、NAND ストレージセルは NOR セルよりも物理的に小さいです。同様に機能し、セルごとに同じプライマリストレージスペースを提供するにもかかわらず、使用する領域は約 40% 少なくなります。これは、NAND フラッシュがより高いストレージ密度とより高いパフォーマンスを提供できることを意味します。ただし、NOR フラッシュには 1 つの利点があります。マシン語でアドレス指定できるため、ランダムアクセスが高速で、RAM に似ています。

結論

フラッシュメモリは、不揮発性の電気的に消去可能な読み取り専用メモリまたは EEPROM の一種です。これは、論理 NAND ゲートまたは論理 NOR ゲートに基づくことができます。NAND フラッシュは、そのストレージ密度とパフォーマンスの利点により、NOR フラッシュよりもはるかに人気があります。他の EEPROM の前任者に対するフラッシュの重要な利点は、完全に消去する必要がないことです。

代わりに、フラッシュメモリは消去が必要なブロックに分割されますが、サイズがはるかに小さいため、パフォーマンスコストが大幅に低下します。フラッシュの主な弱点は、メモリセルが消耗する前に数回しか書き込まれないことです。この問題は、レベリングアルゴリズムの着用とオーバープロビジョニングのおかげで、最新のデバイスでは一般的に解決されています。