Память NOR-флэш от Intel

Второй тип флэш-памяти был изобретён в 1989 году компанией Toshiba. Она построена по логической схеме NAND (в русской транскрипции Не-И). Новая память должна была стать менее дорогой и более скоростной альтернативой NOR-флэш. По сравнению с NOR, технология NAND обеспечила в десять раз большее число циклов записи, а также более высокую скорость как записи, так и удаления данных. Да и ячейки памяти NAND имеют в два раза меньший размер, чем у памяти NOR, что приводит к тому, что на определённой площади кристалла можно размещать больше ячеек памяти.

Название "флэш" (flash) было введено фирмой Toshiba, так как имеется возможность мгновенно стереть содержимое памяти (англ. "in a flash"). В отличие от магнитной, оптической и магнитооптической памяти она не требует применения дисководов с использованием сложной прецизионной механики и вообще не содержит ни одной подвижной детали. В этом состоит ее основное преимущество перед всеми остальными носителями информации и поэтому будущее - за ней. Но самым главным преимуществом такой памяти, конечно, является сохранение данных без подачи энергии, т.е. энергонезависимость.

Flash-память - это микросхема на кремниевом кристалле. Она построена на принципе сохранения электрического заряда в ячейках памяти транзистора в течение длительного времени с помощью так называемого "плавающего затвора" при отсутствии электрического питания. Ее полное название Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) переводится как "быстро электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство". Ее элементарная ячейка, в которой хранится один бит информации, представляет собой не электрический конденсатор, а полевой транзистор со специально электрически изолированной областью – "плавающим затвором" (floating gate). Электрический заряд, помещенный в эту область, способен сохраняться в течение неограниченно долгого времени. При записи одного бита информации, элементарная ячейка заряжается, электрический заряд помещается на плавающий затвор. При стирании этот заряд снимется с затвора и ячейка разряжается. Flash-память – энергонезависимая память, позволяющая сохранять информацию при отсутствии электрического питания. Она не потребляет энергии при хранении информации.

Четыре самых известных форматов флэш-памяти - CompactFlash, MultiMediaCard (MMC), SecureDigital и Memory Stick.

CompactFlash появился в 1994 г. Он был выпущен компанией SanDisk. Его размеры составляли 43х36х3,3 мм, а емкость составляла 16 Мб флэш-памяти. В 2006 г. было объявлено о выпуске карт CompactFlash объемом 16 Гб.

MultiMediaCard появился в 1997 г. Он был разработан фирмами Siemens AG и Transcend. По сравнению с CompactFlash карты типа MMC имели меньшие размеры — 24x32x1,5 мм. Их применяли в мобильных телефонах (особенно в моделях со встроенным МР3-проигрывателем). В 2004 г. появился стандарт RS-MMC (т.е. "Reduced size MMC" — "ММС уменьшенного размера). Карты RS-MMC имели размер 24x18x1,5 мм и могли с помощью адаптера использоваться там, где раньше применялись старые карты MMC.

Существуют стандарты карт MMCmicro (размеры всего - 12x14x1.1 мм) и MMC+, отличающийся увеличенной скоростью передачи информации. В настоящее время выпущены карты ММС объемом 2 Гб.

Компании Matsushita Electric Co, SanDick Co и Toshiba Co разработали карты flash-памяти SD - Secure Digital Memory Card. В ассоциацию с этими компаниями входят такие гиганты как Intel и IBM. Выпускает эту память SD фирма Panasonic, входящая в концерн Matsushita.

Как и два описанных выше стандарта, SecureDigital (SD) является открытым. Он был создан на основе стандарта MultiMediaCard, переняв от ММС электрическую и механическую составляющие. Различие есть в количестве контактов: у MultiMediaCard их было 7, а у SecureDigital стало 9. Тем не менее, родство двух стандартов позволяет использовать карты ММС вместо SD (но не наоборот, поскольку карты SD имеют другую толщину - 32х24х2,1 мм).

Наряду со стандартом SD, появились miniSD и microSD. Карты данного формата могут быть установлены как в разъем стандарта miniSD, так и в разъем стандарта SD, правда, при помощи специального адаптера, позволяющего использовать мини-карту так же, как обычную SD-карту. Размеры карты miniSD составляют 20x21,5x1,4 мм.

Карты miniSD

Карты microSD являются на данный момент одними из самых маленьких флэш-карт — их размеры составляют 11x15x1 мм. Основной сферой применения этих карт являются мультимедийные мобильные телефоны и коммуникаторы. Через адаптер карты microSD можно использовать в устройствах со слотами для флэш-носителей стандартов miniSD и SecureDigital.

Карта microSD

Объем флэш-карт SD увеличился до 8 и более Гбайт.

Memory Stick - типичный пример закрытого стандарта, разработанного компанией Sony в 1998 г. Разработчик закрытого стандарта берет на себя все заботы о его продвижении и обеспечении совместимости с портативными устройствами. Это означает существенное сужение распространения стандарта и его дальнейшего развития, поскольку слоты (то есть места для установки) Memory Stick есть только в продукции под марками Sony и Sony Ericsson.

Помимо карт Memory Stick, в семейство входят карты Memory Stick PRO, Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo, Memory Stick PRO-HG и Memory Stick Micro (M2).

Размеры Memory Stick - 50х21,5х2,8 мм, вес — 4 грамма, а объем памяти — технологически не мог превышать 128 Мб. Появление Memory Stick PRO в 2003 г. было продиктовано желанием Sony дать пользователям больше памяти (теоретический максимум карт этого типа — 32 Гб).

Карты Memory Stick Duo отличаются уменьшенным размером (20х31х1,6 мм) и весом (2 грамма); ориентированы они на рынок КПК и мобильных телефонов. Вариант с повышенной емкостью носит название Memory Stick PRO Duo — в январе 2007 г. была анонсирована карта емкостью 8 Гб.

Memory Stick Micro (размер — 15х12.5х1.2 мм) предназначены для современных моделей мобильных телефонов. Размер памяти может достигать (теоретически) 32 Гб, а максимальная скорость передачи данных — 16 Мб/с. Карты M2 можно подключать к устройствам, поддерживающим Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo и SecureDigital, при помощи специального адаптера. Уже есть модели с 2 Гб памяти.

xD-Picture Card - еще один представитель закрытого стандарта. Представлен в 2002 г. Активно поддерживается и продвигается компаниями Fuji и Olympus, в цифровых камерах которых используется xD-Picture Card. xD расшифровывается как extreme digital. Емкость карт данного стандарта уже достигла 2 Гб. Карты xD-Picture Card не имеют встроенного контроллера, в отличие от большинства других стандартов. Это положительно сказывается на размере (20 х 25 х 1.78 мм), но дает невысокую скорость передачи данных. В перспективе предусмотрено увеличение емкости этого носителя до 8 Гбайт. Столь значительный рост емкости миниатюрного носителя стал возможен благодаря использованию многослойной технологии.

В условиях жесткой конкуренции, существующей сегодня на рынке сменных карт флэш-памяти, необходимо обеспечивать совместимость новых носителей с уже имеющимся у пользователей оборудованием, рассчитанным на другие форматы флэш-памяти. Поэтому одновременно с картами флэш-памяти выпуск адаптеров-переходников и внешних считывающих устройств, так называемых карт-ридеров, подключаемых ко входу USB персонального компьютера. Выпускаются индивидуальные (для определенного типа карт флэш-памяти, а также универсальные карт-ридеры на 3,4,5 и даже 8 различных типов карт флэш-памяти). Они представляют собой USB–накопитель - миниатюрную коробочку, в которой имеются слоты для одного или сразу для нескольких типов карт, и разъем для присоединения ко входу USB персонального компьютера.

Универсальный карт-ридер для чтения нескольких типов флэш-карт

Фирма Sony выпустила USB-накопитель со встроенным сканером отпечатков пальцев для защиты от несанкционированного доступа.

Наряду с флэш-картами выпускаются и флэш-накопители, так называемые "флэшки". Они снабжены стандартным USB-разъемом и могут непосредственно присоединяться к USB-входу компьютера и ноутбука.

Флэш-накопитель с USB-2 разъемом

Их емкость достигает 1, 2, 4, 8, 10 и более гигабайт, а цена на последнее время резко снизилась. Они почти полностью вытеснили стандартные дискеты, требующие использования дисковода с вращающимися деталями и обладающими емкостью всего 1,44 Мбайт.

На основе флэш-карт созданы цифровые фоторамки, представляющие собой цифровые фотоальбомы. Они снабжены жидкокристаллическим дисплеем и позволяют рассматривать цифровые фотографии, например, в режиме слайд-фильма, при котором фотографии сменяют друг друга через определенные промежутки времени, а также увеличивать фотографии и рассматривать их отдельные детали. Они снабжаются пультами дистанционного управления и динамиками, позволяющими слушать музыку и голосовые пояснения к фотографиям. При объеме памяти 64 Мбайт они позволяют хранить 500 фотографий.

История MР3-плееров

Толчком к появлению МР3-плееров явилась разработка в середине 80-х годов формата сжатия звука в институте Фраунгофера (Fraunhofer) в Германии. В 1989 году Fraunhofer получила патент на MP3 сжатия формат в Германии и несколько лет спустя он был представлен Международной организацией по стандартизации (ISO). MPEG (Moving Pictures Experts Group) — это название экспертной группы ISO, которая работает над созданием стандартов кодирования и сжатия видео- и аудио- данных. Стандарты, подготовленные комитетом, получают такое же название. МР3 получил официальное название MPEG-1 Layer3. Этот формат позволил хранить звуковую информацию, сжатую в десятки раз, без заметной потери качества воспроизведения.

Вторым наиболее важным толчком к появлению МР3-плееров явилась разработка портативной флэш-памяти. Институт Фраунгофера разработал в начале 90-х годов и первый плеер МР3. Затем появились плеер от фирмы Eiger Labs MPMan F10 и плеер Rio PMP300 от фирмы Diamond Multimedia. Все первые плееры использовали встроенную флэш-память (32 или 64 Мбайт) и подключались через параллельный порт, а не через USB.

MP3 стал первым массово признанным форматом хранения аудио после CD-Audio. Были разработаны МР3-плееры и на базе жестких дисков, в том числе на базе миниатюрного жёсткого диска IBM MicroDrive. Одним из пионеров использования жестких дисков (HDD) стала компания Apple. В 2001 году она выпустила первый образец МР3-плеера iPod с жестким диском 5 Гбайт, вмещающий запись около 1000 песен.

Он обеспечивал 12 часов автономной работы благодаря литий-полимерному аккумулятору. Размеры первого iPod составляли - 100x62x18 мм, вес был 184 грамма. Первый iPod был доступным только пользователям компьютеров Macintosh. следующая версия iPod, появившаяся спустя полгода после выхода первого, уже включала два варианта - iPod for Windows и iPod for Mac OS. Новые iPod получили сенсорное колесо прокрутки вместо механического и стали доступны в версиях 5Гб, 10Гб и чуть позже 20Гб.

Сменилось несколько поколений iPod, в каждом из них характеристики постепенно улучшались, например экран стал цветным, но, по-прежнему применялся жесткий диск.

В дальнейшем стали применять флэш-память для МР3-плееров. Они стали более миниатюрными, надежными, долговечными и дешевыми, приобрели форму миниатюрных брелков, которые можно носить на шее, в нагрудном кармане рубашки, в дамской сумочке. Функцию МР3-плеера стали выполнять многие модели сотовых телефонов, смартфоны, КПК.

Компания Apple представила новый МР3-плеер iPod Nano. В нем жесткий диск заменен на флэш-память.

Это позволило:

- Сделать плеер значительно компактнее — флэш-память по размерам меньше жесткого диска;
- Уменьшить риск сбоев и поломок, полностью исключив подвижные части в механизме плеера;
- Сэкономить на аккумуляторе, ведь флеш-память потребляет значительно меньше электроэнергии, чем жесткий диск;
- Увеличить скорость передачи информации.

Плеер стал гораздо легче (42 грамма вместо 102) и компактнее (8.89 x 4.06 x 0.69 против 9.1 x 5.1 x 1.3 см), появился цветной дисплей, позволяющий просматривать фотографии и показывать изображение альбома во время его воспроизведения. Объем памяти составляет 2 Гб,4 Гб, 8 Гб.

В конце 2007 года Apple представила новую линейку плееров iPod:

- iPod nano, iPod classic, iPod touch.
- iPod nano с флэш-памятью может теперь проигрывать видео на 2-дюймовом дисплее с разрешением 320х204 мм.
- iPod classic с жестким диском имеет объем памяти 80 или 160 Гб позволяет в течение 40 часов слушать музыку и 7 часов демонстрировать кино.
- iPod touch с 3,5 - дюймовым широкоформатным сенсорным экраном позволяет управлять плеером движениями пальцев (англ. touch) и смотреть кино и телепередачи. С этим плеером можно выходить в Интернет и скачивать музыку и клипы. Для этого в него встроен Wi-Fi модуль.