Носители информации

Первой  компанией, изготовившей флэш-память и  выпустившей её на рынок, стала Intel. В 1988 году был продемонстрирована флэш-память на 256 кбит, которая имела размеры  обувной коробки. Она была построена по логической схеме NOR (в русской транскрипции – НЕ-ИЛИ). 

NOR-флэш-память  имеет относительно медленные  скорости записи и удаления, а  число циклов записи относительно  невелико (около 100 000). Такую флэш-память  можно использовать, когда нужно почти постоянное хранение данных с очень редкой перезаписью, например, для хранения операционной системы цифровых камер и мобильных телефонов. 

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. 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. Скорость чтения и записи до 16 Мб/с, а в теории – 33 Мб/с. 

MultiMediaCard появился в 1997 г. Он был разработан  компаниями 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). Скорость передачи данных около 5 Мб/с. (до 52 Мб/с у карт ММС Plus). 

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). Скорость чтения/записи карты памяти: от 2 до 9Мб/с. 

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 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. 

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). Скорость чтения/записи составляет приблизительно 15 Мб/с. 

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 до 5Мб/с. В теории скорость может достигать и 8ГБ/с, поэтому появляются различные модификации type M, type H и так далее. Соответственно, чем дороже, тем быстрее. 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. 

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. 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. Высокая скорость чтения/записи (до 480 МВ/сек, в случае с USB 2.0), минимальная скорость чтения/записи составляет около 1,5МВ/сек. Флеш-диски, невосприимчивы к ударам, тряске, падениям и способны выдерживать значительные механические нагрузки, в 5-10 раз превышающие предельно допустимые значения для других носителей информации. 
 

Заключение 

В этой работе я попыталась представить  наиболее известные на данный момент машинные носители информации. Возможно, в ближайшее время мы увидим новые интересные образцы с большим объемом памяти, большей скоростью чтения/записи. А вот кто из них удержится на рынке, во многом будет зависеть от их цены и нас потребителей. 

Уже сейчас многие специалисты в области  оптических устройств хранения данных предполагают, что после следующего поколения DVD на сцену выйдет голографическая технология. Уже на нынешнем этапе своего развития эта технология позволяет записывать на одностороннем диске диаметром 120 мм около одного терабайта информации. На проходившей с 16 по 18 июля 2002 г выставке InterOpto’02 специалисты компании Optware продемонстрировали прототипы накопителя и носителей, использующих голографическую запись. Представленный образец голографического диска имеет емкость 200 Гбайт и позволяет производить чтение и запись данных со скоростью до 130 Мбит/с. 

Исследования  ведутся и в нанотехнологии. Летом 2002-го года в популярной околокомпьютерной  прессе было много шуму по поводу уникальной наномеханической разработки, выполненной исследователями из швейцарского подразделения корпорации IBM. Millipede (букв. многоножка) - так называлась чудо-машинка, уместившаяся на кремниевом кристалле площадью в несколько квадратных миллиметров. Главное её свойство - умение хранить невообразимые для своих крохотных габаритов объёмы информации: теоретически, Millipede позволял сохранить на квадратном дюйме особого пластика до одного терабита данных! Устройство и принцип действия революционной разработки IBM здорово напоминают те, что широко использовались в вычислительной технике в 70-е годы прошлого века (перфокарты). В настоящих перфокартах (листах картона) пробивались отверстия, кодировавшие небольшой - сотни байт - объём информации. "Модернизированный вариант" отличается прежде всего масштабами: "отверстия" в "перфокарте" Millipede измеряются единицами нанометров в диаметре. Впрочем, отверстия на самом деле - лишь углубления в пластике, а "компостером" служит миниатюрная матрица из тысячи с небольшим тончайших иголок. Недостатком же является низкая скорость чтения/записи, составлявшая лишь несколько килобит в секунду. 
 

Список  литературы