A era da super memória flash: a revolução da memória não volátil que você não conhece!

introdução

O desenvolvimento de sistemas computacionais é inseparável do progresso da tecnologia de armazenamento. Por muito tempo, usamos principalmente memória volátil (memória volátil), como memória de acesso aleatório (RAM). No entanto, com o avanço contínuo da tecnologia, o surgimento da memória não volátil (memória não volátil) inaugurou uma nova era de tecnologia de armazenamento. Este blog discutirá em profundidade o conceito, princípio de funcionamento, cenários de aplicação, etc. de memória não volátil para ajudar os leitores a compreender melhor esta tecnologia inovadora.

O que é memória não volátil?

Memória não volátil, ou NVM, abreviadamente, refere-se a uma tecnologia de memória que retém dados mesmo quando há falta de energia. Comparada com a memória volátil tradicional, a NVM tem as características de não perder dados após falha de energia e possui as características de velocidade de acesso rápida, baixo consumo de energia, apagamento e gravação programáveis. Devido a essas vantagens, o NVM tem amplas perspectivas de aplicação em sistemas computacionais.

princípio de trabalho

A memória não volátil funciona de maneira diferente das tecnologias de armazenamento tradicionais. O tipo mais comum de NVM é a memória flash. O seguinte usa a memória flash como exemplo para apresentar seu princípio de funcionamento:

1. unidade de armazenamento

   A memória flash consiste em uma série de células de armazenamento, cada uma das quais pode armazenar um ou mais bits de dados. Uma unidade de armazenamento comum é a Célula de Memória Flash, que consiste em uma porta flutuante (Floating Gate) e uma porta de controle (Control Gate). Ao alterar a distribuição das cargas na porta flutuante, diferentes dados podem ser representados.

2. operação de gravação

   Ao escrever dados, uma tensão de controle é aplicada à porta de controle e um pulso de tensão com a direção apropriada também é aplicado à porta flutuante. Desta forma, os elétrons na porta flutuante passarão pelo dielétrico através do efeito túnel e entrarão no interior da porta flutuante. Neste processo, a carga na porta flutuante é alterada, armazenando assim novas informações.

3. operação de leitura

   Ao aplicar uma tensão apropriada à porta de controle durante a leitura dos dados, a quantidade de carga dentro da porta flutuante pode ser determinada. Dependendo da quantidade de carga, pode-se avaliar se os dados na célula de memória são “0” ou “1”. Este método de leitura torna a velocidade de leitura dos dados extremamente rápida.

4. operação de apagamento

   Apagar refere-se a restaurar os dados em uma unidade de armazenamento ao seu estado original. A operação de apagamento é realizada em todo o bloco (Block), e não em uma única unidade de armazenamento. As operações de apagamento são relativamente longas, normalmente demorando milissegundos ou mais.

5. Vida e Durabilidade

   A vida útil da memória flash é uma consideração importante. Os tempos de apagamento e programação de cada célula de memória são limitados e ocorrerão erros de leitura e gravação após o limite ser excedido. Portanto, é muito importante gerenciar adequadamente o uso da memória, implementar equilíbrio de dados e outras estratégias para prolongar a vida útil da memória flash.

Cenário de aplicação

A memória não volátil possui uma ampla gama de aplicações em vários campos. Aqui estão alguns cenários de aplicação comuns:

1. Otimização da hierarquia de memória

   A memória não volátil, como uma memória entre a memória principal e o disco, pode ser usada para armazenar dados acessados ​​com frequência e acelerar a operação de sistemas de computador. Ao armazenar dados importantes no NVM, ele pode reduzir o tempo de espera da CPU para E/S de disco e melhorar o desempenho do sistema.

2. armazenamento de dispositivos móveis

   A memória não volátil é amplamente utilizada no armazenamento de dispositivos móveis, como smartphones, tablets, etc. Seu baixo consumo de energia, alta velocidade e persistência de dados permitem que dispositivos móveis iniciem aplicativos com mais rapidez, armazenem grandes quantidades de dados e garantam a integridade dos dados após falha de energia.

3. Internet das Coisas (IoT)

   A memória não volátil tem amplas perspectivas de aplicação no campo da Internet das Coisas. Os dispositivos IoT geralmente enfrentam desafios como falta de energia, baixo consumo de energia, etc., e o NVM pode atender a esses requisitos. Ao usar NVM, os dispositivos IoT podem lidar melhor com o armazenamento e o gerenciamento de dados, melhorando efetivamente o desempenho e a confiabilidade do sistema.

para concluir

Como uma nova tecnologia de armazenamento, a memória não volátil está mudando gradualmente a direção do desenvolvimento dos sistemas de computador. Seu baixo consumo de energia, alta velocidade, confiabilidade de dados e persistência fazem dele uma escolha popular em vários campos. Com uma compreensão profunda do princípio de funcionamento e dos cenários de aplicação da memória não volátil, podemos aplicar melhor esta tecnologia, promover o desenvolvimento de sistemas informáticos e trazer mais comodidade e eficiência às nossas vidas.