2.7.1.10. Будова і принцип дії nrom (Nitrid rom).

Комірка NROM за своєю структурою є також транзистором з плаваючим затвором. Управляючий затвор підключається до лінії слів, а витік і стік до двох незалежних ліній біт. Плаваючий затвор виконаний не з металу, а з нітриду кремнію Si₃N₄ (див. рис. 2.39).

Нітрид кремнію локалізує заряд в обмеженому просторі плаваючого затвору, не дозволяючи електронам „розтікатись” по всьому його об’єму. Фактично це дозволяє зберігати два інформаційних біта в одному транзисторі. Запис бітів проводиться за допомогою інжекції „гарячих” електронів за допомогою двох стоків/витоків. Електрони, інжектуючись в плаваючий затвор, локалізуються там в області близькій до відповідного стоку/витоку. Видалення заряду з плаваючого затвору відбувається шляхом інжекції дірок, для чого на стік/витік подається позитивна напруга. Дірки тунелюють в плаваючий затвор, рекомбінуючи там з електронами.

2.7.2. Пам’ять типу RAM (енергозалежна пам’ять). RAM поділяється на DRAM і SRAM.

2.7.2.1. DRAM (динамічна оперативна пам’ять) використовується в більшості систем оперативної пам’яті сучасних ПК. Основна перевага пам’яті такого типу полягає в великій щільності інформації, яка може в ній зберігатись.

Комірки пам’яті в мікросхемах DRAM – це маленькі конденсатори, які утримують заряд. Саме так (наявністю або відсутністю заряду) і кодуються біти. Фізично для зберігання одного біта інформації в комірці DRAM знаходиться один транзистор і один (рідше – декілька) конденсатор. Сукупність таких комірок утворюють умовний „прямокутник”, який складається із певної кількості рядків і стовпців (див. рис. 2.40). Один такий „прямокутник” називається сторінкою, а сукупність сторінок - банком.

Ще одним недоліком DRAM є низька швидкодія, зазвичай DRAM набагато „повільніша” процесора. Тому існує велика кількість різних типів організації DRAM, що дозволяють покращити цю характеристику: SDRAM, DDR SDRAM (Double Data Rate three Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, RDRAM та інші.

2.7.2.2. SRAM (статична оперативна пам’ять). На відміну від DRAM, для зберігання в ній інформації не потрібна періодична регенерація. Крім того, SRAM має більш високу швидкодію ніж DRAM і може працювати на тій же частоті, що і сучасні процесори.

Суттєвим недоліком SRAM є набагато менша в порівнянні із DRAM щільність інформації, яка може в ній зберігатись. Це викликане тим, що для збереження біта інформації використовується схема із шести транзисторів Завдяки цьому габарити мікросхеми SRAM такої ж ємності як DRAM приблизно в 30 разів більші. Приблизно у стільки ж разів вища і її вартість.

В SRAM комірки пам’яті побудовані на різних варіантах тригерів – транзисторних схемах з двома стійкими станами. Після запису біта в таку комірку тригер може знаходитись в одному з цих станів і зберігати записаний біт як завгодно довго за умови електричного живлення.

2.3. Твердотільні накопичувачі.

Твердотільний накопичувач (Solid State Drive) — це напівпровідниковий накопичувач, що складається з мікросхем пам’яті і контролера (подібно до флеш-пам’яті). Існують два види SSD - накопичувачів, які базуються на використанні енергозалежної (RAM SSD) і незалежної (NAND або Flash SSD) пам’яті. Перші характеризуються швидким читанням, записом і пошуком інформації в пристрої пам’яті і використовуються в основному для прискорення роботи великих систем управління базами даних і потужних графічних станцій. Основним їх недоліком є надзвичайно висока вартість. Інші ж мають набагато нижчу вартість (від $2 за ГБ) і характеризуються відносно невеликими розмірами і низьким енергоспоживанням, і саме вони є найбільш перспективними.

Використовується дві технології для виробництва твердотільної пам’яті:

1. NAND SSD (SLC);

2. MLC.

SLC (Single Level Cell) — технологія, при якій кожна комірка пам’яті використовується для зберігання одного біта даних. У свою чергу MLC (Multi Layer Cell) дозволяє зберігати у комірці 4 біта даних. Зрозуміло, що на основі MLC можна створювати більш місткі SSD - диски. Недоліком є те, що вони при цьому програють в швидкості читання/запису в порівнянні з технологією SLC (приблизно в півтора рази).

Найочевидніша перевага SSD перед звичними жорсткими дисками полягає в його монолітності. Якщо HDD мають рухомі частини (в більшості вінчестерів диски обертаються зі швидкістю 7200об/с), то в SSD рухомих частин немає. Це гарантує вищу надійність роботи пам’яті — адже чим менше рухомих деталей, тим надійніший пристрій. Це також гарантує повну безшумність флеш-дисків.

Окрім очевидних, SSD має також ряд інших переваг. Зокрема, варто відзначити, що твердотільні накопичувачі мають в 2-3 рази меншу вагу ніж вінчестери. Але часто найбільше значення має на порядок менше енергоспоживання SSD - дисків в порівнянні з HDD.

Окрім переваг, на зразок пониженої шумності і надійності, в SSD - накопичувачів є свої переваги при читанню/запису даних. Твердотільні накопичувачі працюють на абсолютно однакових фізичних елементах - елементах пам’яті. При читанні файлу, що займає декілька блоків, весь процес фактично займає час, потрібний для доступу до одного блоку, оскільки SSD може працювати паралельно з декількома елементами пам’яті. Магнітна головка HDD працює послідовно з кожною коміркою пам’яті, тому вона буде послідовно проходити блоки і читати з них інформацію. Швидкість зчитування при цьому досить суттєво падає, оскільки потрібна інформація знаходиться в різних секторах диску. І тому HDD витрачає в середньому 12-13мс на позиціювання головки і дообертання диску до потрібного місця. В SSD же на весь процес витрачається близько 0,01мс.

Серйозною проблемою у них є життєвий цикл. Так, час життя комірки пам’яті SSD в середньому складає біля 10 тис. перезаписів (хоча деякі виробники заявляють про більшу кількість). Крім того, у SSD неможливо записати нову інформацію поверх старої без всяких попередніх дій як у жорстких дисків. Інший суттєвий недолік, який і є визначальним для користувача, — висока ціна SSD - накопичувачів..