फ्लैश मेमोरी के इतिहास में एक संक्षिप्त विषयांतर

हम पहले से ही कई आधुनिक तकनीकों का उपयोग करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, वास्तव में यह सोचने के बिना कि वे कैसे काम करते हैं, उनके पीछे क्या है, उनके विकास का इतिहास क्या है। यह कंप्यूटर पर भी लागू होता है। मैंने पहले ही डेटा भंडारण प्रौद्योगिकियों के विकास के इतिहास के बारे में लिखा था जो इस उद्योग में विकास को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। इस बार मैंने एलएसआई द्वारा सक्रिय प्रौद्योगिकियों में से एक के बारे में और अधिक विस्तार से बताने का फैसला किया, ठोस राज्य या एसएसडी (सॉलिड स्टेट ड्राइव) मेमोरी के बारे में।


इसका उपयोग हर जगह किया जाता है, कंप्यूटर के BIOS कोड को स्टोर करने वाले माइक्रोक्रिकिट से शुरू होता है (पुराना वाला Win.CIH वायरस को याद करता है, जो कंप्यूटर को इस माइक्रोकिरिट की सामग्री को मिटाकर दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है) और एलआईसी निट्रो जैसे कैशिंग के साथ अल्ट्रा-मॉडर्न RAID नियंत्रक के साथ समाप्त होता है, जिसके बारे में हमने बताया)। विभिन्न बाहरी ड्राइवों का उल्लेख नहीं करना, जिसके बिना, शायद, आधुनिक तकनीक की प्रगति असंभव हो गई होगी: क्या एनाक्रोनिज़्म डिजिटल कैमरा सोनी माविका एमवीसी-एफडी 5 (और कई अन्य मॉडल) अब जैसे दिखते हैं, जो 3.5 मिमी फ्लॉपी डिस्क पर छवियों को सहेजते हैं।



फ्लैश मेमोरी का इतिहास 20 वीं शताब्दी के मध्य में वापस शुरू हुआ, बस तब, अमेरिकी बॉश अरमा कॉर्पोरेशन के अरमा डिवीजन में, बैलिस्टिक वैज्ञानिक और डिजिटल कंप्यूटिंग के अग्रणी वेन टिंग चाउ ने एटलस ई रॉकेट सिस्टम के ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के निर्देशांक के मेमोरी ब्लॉक में सुधार के काम पर काम किया। / एफ। कई वर्षों तक उन्होंने जो समाधान विकसित किया था, वह गुप्त था, क्योंकि एटलस सामरिक मिसाइल बलों के अमेरिकी एनालॉग के साथ सेवा में था, लेकिन बाद में प्रौद्योगिकी को अवर्गीकृत कर दिया गया, और प्रोएम (प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी) नामक तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया गया।

प्रौद्योगिकी प्रकृति में काफी सरल है: इस तरह की मेमोरी कंडक्टर के दो सरणियों के चौराहे है जो एक समन्वय ग्रिड बनाते हैं। इस ग्रिड के नोड्स पर, कंडक्टर एक विशेष जम्पर के साथ बंद होते हैं। जब आपको दिए गए निर्देशांक द्वारा एक सेल के मूल्य को निर्धारित करने की आवश्यकता होती है, तो यह जांचने के लिए पर्याप्त है कि क्या वर्तमान वांछित कंडक्टरों के चौराहे से गुजरता है। वर्तमान की उपस्थिति का मतलब है कि जम्पर बरकरार है, और 1 के मूल्य से मेल खाती है, विपरीत स्थिति - सांकेतिक शब्दों में बदलना। 0. डिफ़ॉल्ट रूप से, सभी कोशिकाओं का मूल्य 1 था। यह अनुमान लगाना आसान है कि इस तरह के माइक्रोक्रिस्केट्स (जिसे जलाना कहा जाता है) की प्रोग्रामिंग बहुत सरल है: उन कोशिकाओं के लिए जहां आपको आवश्यकता थी। शून्य, एक उच्च वोल्टेज लागू किया गया था, जो जम्पर को वाष्पित कर रहा था। इस प्रकार, एक बार रिकॉर्डिंग चिप्स प्राप्त किए गए थे। वास्तव में, माइक्रोक्रिचिट को "अधिलेखित" करना संभव था, लेकिन केवल कूदने वालों को मिटाने की दिशा में। इसके अलावा, अपूर्ण प्रौद्योगिकियों के कारण, जम्पर ठीक हो सकता है, मूल्यों को विकृत कर सकता है। दोनों दिशाओं में डेटा परिवर्तन का मुकाबला करने के लिए, चेकसम का उपयोग किया गया था। इसके अलावा, इस प्रकार की चिप के नुकसान में एक बहुत छोटी क्षमता शामिल थी।

लेकिन EPROM (संक्षिप्त नाम का रूसी अनुवाद) के फायदे भी थे: डेटा तक पहुंच की उच्च गति और विद्युत चुम्बकीय दालों के प्रतिरोध, इसलिए उन स्थानों के लिए मूल्यवान जहां परमाणु विस्फोट असामान्य नहीं हैं।

स्थायी डेटा भंडारण की तकनीक में अगला कदम इंटेल के आंतों में बनाया गया था। Microcircuits में जांच दोष जिसमें ट्रांजिस्टर के फाटकों को नष्ट कर दिया गया था, डो फ्रोमैन-बेंटकोवस्की ने EPROM स्मृति के एक नए प्रकार का आविष्कार किया। ऐसी मेमोरी की प्रत्येक कोशिका दो गेट्स के साथ एक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर है: पहला नियंत्रण, दूसरा फ्लोटिंग, जिसका सर्किट के अन्य तत्वों के साथ कोई संबंध नहीं है। इन्सुलेशन की भूमिका सिलिकॉन ऑक्साइड की एक परत है।



डेटा को स्टोर करने के लिए, आपको आवश्यक कोशिकाओं का चयन करने और उन्हें एक उच्च वोल्टेज लागू करने की आवश्यकता है, इससे इलेक्ट्रॉनों को इन्सुलेशन परत से गुजरने और उच्च ऊर्जा के कारण गेट पर जमा होने की अनुमति मिलेगी (यह टनलिंग प्रभाव फाउलर - नोर्डहेम कहा जाता है)। नियंत्रण वोल्टेज हटा दिए जाने के बाद, इलेक्ट्रॉनों को शटर पर "लॉक" किया जाता है, लंबे समय तक जानकारी संग्रहीत करता है। इस मामले में मुख्य समस्या विद्युत रूप से सूचना को मिटाने में असमर्थता है। उन्हें मिटाने के लिए, वे शक्तिशाली पराबैंगनी लैंप का उपयोग करते हैं जो क्वार्ट्ज ग्लास से बने एक विशेष खिड़की के माध्यम से माइक्रोकिरिट को रोशन करते हैं। पराबैंगनी ऑक्साइड परत में पराबैंगनी का कारण आयनीकरण होता है, चार्ज लीक हो जाता है और डेटा मिट जाता है।

पुराने कंप्यूटरों में ऐसे चिप्स का उपयोग BIOS चिप्स के रूप में किया जाता था। मिटा खिड़की को आमतौर पर चिप के साथ निर्माता के लोगो के साथ चिप से सील कर दिया जाता था ताकि चिप को सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में सहज उन्मूलन से बचाया जा सके। उदाहरण के लिए, इस तरह के माइक्रो-सर्किट का उपयोग जेडएक्स स्पेक्ट्रम कंप्यूटर (खोज, जादू के रूसी संस्करण) में किया गया था। यह इन कंप्यूटर हैं (कई लोग इन पीसी के लिए उन पर रिकॉर्ड किए गए गेम के साथ टेप कैसेट द्वारा उत्सर्जित अजीब मॉडेम ध्वनि को याद करते हैं) कई आधुनिक इंजीनियरों और विशेषज्ञों के लिए बने, जो पहले कंप्यूटर थे जिन्होंने आईटी में अपनी यात्रा शुरू की थी।

1978 में, इंटेल इंजीनियर जॉर्ज पेरेलगोस ने EPROM से तकनीक के समान Intel 2816 चिप पेश की, लेकिन इन्सुलेशन की एक पतली परत के साथ, चिप पराबैंगनी विकिरण के बिना अपनी सामग्री को मिटा सकता है। यह EEPROM या Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) तकनीक की शुरुआत थी। इस तकनीक द्वारा बनाए गए माइक्रोक्रिस्कुट के मुख्य नुकसान सीमित साइकल हैं (हालांकि आधुनिक चिप्स ने इस राशि को एक मिलियन में कहीं लाया है) और डेटा के सहज उन्मूलन (वर्तमान औद्योगिक-ग्रेड माइक्रोकैक्रूटी के लिए, डेटा भंडारण कम से कम 3 साल की गारंटी है)।

चूंकि मिटाने के लिए EEPROM माइक्रोकैरिकट्स में पर्याप्त रूप से पतली ढांकता हुआ परत में एक उच्च-वोल्टेज विद्युत क्षेत्र बनाना आवश्यक था, इसलिए इसने उच्च स्तर के लेआउट के साथ पुन: लिखने योग्य मेमोरी माइक्रोकिरेट्स को बनाना असंभव बना दिया। यह, बदले में, दो वर्गों के उपकरणों के विकास के लिए नेतृत्व किया: उच्च क्षमता के लेखन-एक बार माइक्रो-सर्किट को मिटाए जाने की संभावना के बिना और कम क्षमता के माइक्रोकैक्रिट्स को फिर से लिखना। इस समस्या का समाधान तोशिबा के इंजीनियर फुजियो मसुओका ने किया, इसकी खोज का नाम उनके सहयोगी शोजी अरिज़ुमी ने दिया था, जिसे मिटाने की प्रक्रिया एक फ्लैश के समान थी। यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है कि उन्होंने इन फ्लैश-मेमोरी माइक्रोक्रिस्केट्स को क्या कहा है। आविष्कार 1984 में जनता के लिए प्रस्तुत किया गया था, और 1988 में - इंटेल ने NOR फ्लैश सिद्धांत के आधार पर वाणिज्यिक मेमोरी चिप्स पेश किया और 1989 में तोशिबा ने NAND मेमोरी की घोषणा की।

स्मृति तत्वों के रूप में, फ्लोटिंग गेट के साथ समान क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है, जबकि मिटाने और रिकॉर्डिंग के लिए, वोल्टेज में वृद्धि का उपयोग किया जाता है, जो परिचित टनलिंग प्रभाव का कारण बनता है। फ्लैश माइक्रोक्रिस्केट्स का मुख्य अंतर यह है कि पढ़ना, लिखना और मिटाना बड़े ब्लॉकों में किया जाता है, जबकि लेखन ब्लॉक आकार में रीडिंग ब्लॉक से छोटा नहीं होता है, और मिटाने वाला ब्लॉक हमेशा लेखन ब्लॉक से बड़ा होता है। यह मेमोरी कोशिकाओं को एक श्रेणीबद्ध संरचना में संयोजित करने की आवश्यकता है, आमतौर पर: ब्लॉक - सेक्टर - पृष्ठ।

माइक्रोचिप्स जिसमें एक सेल स्टोर की गई एक बिट जानकारी को सिंगल-लेवल सेल या एसएलसी के रूप में जाना जाता है, और उनका विकल्प, जिसमें प्रत्येक सेल 4 चार्ज स्तरों को स्टोर करने की क्षमता के कारण दो बिट्स को स्टोर करता है, मल्टी-लेवल सेल या एमएलसी के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार, एमएलसी चिप्स एसएलसी से सस्ता है, लेकिन वे धीमी और कम विश्वसनीय हैं। हाल ही में, आप संक्षिप्त नाम eMLC (एंटरप्राइज क्लास MLC) भी देख सकते हैं। आमतौर पर, यह उन उपकरणों का पदनाम है जिन्होंने MLC की तुलना में पढ़ने-लिखने के प्रदर्शन में सुधार किया है, साथ ही एक विस्तारित सेवा जीवन भी। मूल्य विशेषताओं का विश्लेषण करते हुए, आधुनिक eMLCs SLC पर आधारित उपकरणों से गति और विश्वसनीयता में लगभग दो गुना सस्ता और केवल थोड़ा हीन हैं।

NOR और NAND के बीच मुख्य अंतर चिप्स का लेआउट है। NOR पंक्तियों और स्तंभों के शास्त्रीय मैट्रिक्स का उपयोग करता है, जिसके चौराहे पर कोशिकाएँ हैं, NAND त्रि-आयामी सरणी है। इस स्थिति में, आप लेआउट क्षेत्र को बहुत बढ़ा सकते हैं, लेकिन आपको कोशिकाओं तक पहुँचने के लिए एल्गोरिदम को जटिल करके इसके लिए "भुगतान" करना होगा। पहुँच की गति भी भिन्न होती है, उदाहरण के लिए, NOR के लिए, पढ़ने की गति नैनो के दसियों, NAND के लिए, दसियों माइक्रोसेकंड की है।



एनओआर के आवेदन का मुख्य क्षेत्र छोटी मात्रा वाले माइक्रोक्रिस्केट्स हैं, लेकिन विश्वसनीयता के लिए बढ़ती आवश्यकताओं के साथ: भंडारण: कंप्यूटर बूट चिप्स, एकल-चिप नियंत्रकों की स्मृति में निर्मित, आदि। नंद अधिकतम आकार का एक पारंपरिक डेटा वेयरहाउस है: मेमोरी कार्ड, एसएसडी ड्राइव और इतने पर। ऐसे मामलों में जहां NAND का उपयोग किया जाता है, आमतौर पर विफलताओं से बचाने के लिए डेटा अतिरेक और चेकसम का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, माइक्रोकिरुकेट आमतौर पर "स्पेयर" इकाइयों से लैस होते हैं, जो कि पहले से ही "खराब" होने के बजाय ऑपरेशन में आते हैं।

सर्विस चिप्स के उपयोग के बिना आधुनिक फ्लैश ड्राइव संभव नहीं है जो NAND चिप्स पर डेटा के भंडारण को नियंत्रित करते हैं। इन चिप्स को एफएसपी (फ्लैश स्टोरेज प्रोसेसर) या प्रोसेसर कहा जाता है जो फ्लैश स्टोरेज को नियंत्रित करते हैं। सैंडफोर्स (अब एलएसआई का एक प्रभाग), चिप्स के इस वर्ग के उत्पादन में एक नेता है। दिलचस्प है, ऐसे प्रोसेसर की प्रसंस्करण शक्ति बहुत, बहुत अधिक है। आधुनिक पीढ़ी के पास 2 कोर हैं, जिसमें चेकबुक की गणना के साथ डेटा की रक्षा करने की क्षमता होती है, जिसे हम आमतौर पर RAID 50/60 कहते हैं और डिजिटल "कचरा" इकट्ठा करने की प्रक्रिया का प्रबंधन करते हैं, स्मृति कोशिकाओं के समान पहनने की निगरानी करते हैं, और अन्य कार्य करते हैं सेवा कार्य। ऐसे बुद्धिमान नंद स्मृति प्रबंधन की शुरुआत के साथ, आधुनिक उपकरणों में अनुमानित जीवन और प्रोग्राम करने योग्य विश्वसनीयता है। आंकड़ों के साथ, एसएसडी बनाना बहुत आसान है जिसमें दिए गए प्रदर्शन और विश्वसनीयता पैरामीटर हैं। इस तरह की सेवा के माइक्रोक्रिस्केट्स में लंबे समय तक विकास चक्र होते हैं, और अब चिप्स विकसित किए जा रहे हैं जो फ्लैश मेमोरी माइक्रोकैक्रिट्स के साथ काम करेंगे, जो केवल 2-3 वर्षों के बाद उत्पादित किया जाएगा।



वैसे, आप अभी भी एक काफी आम गलत धारणा पा सकते हैं कि जब आप रिकॉर्डिंग पर सीमा तक पहुंचते हैं, तो एसएसडी डिवाइस डेटा हानि के साथ मर जाते हैं। ऐसा नहीं है। पुनर्लेखन के लिए कुछ सीमा तक पहुँचने पर, पहले तो सर्वर व्यवस्थापक को डिवाइस के जीवन की आसन्न समाप्ति के बारे में चेतावनी दी जाती है, और जब एक महत्वपूर्ण सीमा तक पहुँच जाता है, तो डिवाइस पर रिकॉर्डिंग बंद हो जाती है और डिवाइस केवल रीड मोड में स्विच हो जाता है, केवल-पढ़ने के लिए। सभी आधुनिक भंडारण नियंत्रक इस एसएसडी कार्यक्षमता के साथ काम कर सकते हैं, और एसएसडी उपयोगकर्ताओं को केवल अपने कार्यों के वर्ग के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को खरीदने की आवश्यकता है। यदि यह एक सर्वर है, तो आपको 24x7 मोड में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए औद्योगिक-ग्रेड एसएसडी खरीदने की आवश्यकता है, अगर यह लैपटॉप या डेस्कटॉप है, तो सस्ता डिवाइस काम करेगा।



तो, आधुनिक एसएसडी या फ्लैश डिवाइस आज एसडी, यूएसबी-फ्लैश, एसएटीए (एसएएस) एसएसडी प्रारूपों में प्रस्तुत किए जाते हैं - समान 2.5 '' और 3.5 '' फॉर्म कारकों में एचडीडी। सर्वर की दुनिया में, PCIe-SSD गति प्राप्त कर रहा है - एक प्रारूप जहां SSD एक बोर्ड पर माउंट किया जाता है जो सीधे PCI स्लॉट में प्लग होता है।

निट्रो वॉरड्राइव

कैशिंग और डिस्क रहित बूटिंग के लिए, SSD को RAID नियंत्रक कार्ड पर रखा जाता है।
निट्रो मेगाडे

बाहरी भंडारण प्रणालियां अब कई वर्षों से एचडीडी के बजाय एसएसडी विकल्प प्रदान कर रही हैं। इसके अलावा, विशेष बाहरी फ्लैश स्टोरेज सिस्टम हैं, उदाहरण के लिए, वायलिन और रामसन।

यहाँ फ्लैश मेमोरी के इतिहास में एक त्वरित विषयांतर है। "ओवरबोर्ड" कई दिलचस्प सवाल थे, आधुनिक फ़ाइल सिस्टम के साथ शुरू हुई जो फ्लैश मेमोरी की ख़ासियत को ध्यान में रखते हुए विकसित हुई, और भविष्य के विकास के साथ समाप्त हुई जो बहुत सारी दिलचस्प चीजों का वादा करती है। हमें उम्मीद है कि आपको कहानी पसंद आई होगी, और हम भविष्य में इस विषय पर लौटेंगे।

व्यक्तिगत अनुभव, एलएसआई (सैंडफोर्स) के आंतरिक संसाधनों, हॉफ स्टाफ वर्क्स, विकिपीडिया, एमआईटी पाठ्यक्रमों के संसाधनों के आधार पर।