Как работает система хранения данных во флэш-накопителях?

Система хранения данных во флэш-накопителях работает на основе технологии хранения заряда в изолированных ячейках. ssl-team.com Каждая ячейка может хранить один или несколько битов информации в зависимости от типа памяти: ruscard.org

• SLC (Single-Level Cell) — хранит 1 бит (0 или 1). ruscard.org
• MLC (Multi-Level Cell) — хранит 2 бита (4 возможных состояния). ruscard.org
• TLC (Triple-Level Cell) — хранит 3 бита (8 состояний). ruscard.org
• QLC (Quad-Level Cell) — хранит 4 бита (16 состояний). ruscard.org

Основные компоненты флеш-памяти: ruscard.org

• Транзисторы с плавающим затвором — ключевой элемент хранения данных. ruscard.org
• Контроллер — управляет чтением, записью и удалением информации. ruscard.org
• Буфер обмена — временно хранит данные перед записью. ruscard.org

Ячейки объединены в страницы (обычно по 4 КБ), а страницы — в блоки (от 128 КБ до нескольких МБ). ruscard.org Запись происходит на уровне страниц, а стирание — только целыми блоками. ruscard.org

Принцип работы флеш-памяти: ruscard.org

1. Запись данных. ruscard.org Когда нужно сохранить информацию, контроллер подаёт напряжение на транзистор. ruscard.org Электроны проходят через изолятор и попадают на плавающий затвор, изменяя его заряд. ruscard.org Это определяет, будет ли ячейка читаться как «0» или «1». ruscard.org
2. Чтение данных. ruscard.org При чтении контроллер измеряет уровень заряда плавающего затвора. ruscard.org Если заряд превышает пороговое значение, ячейка считается запрограммированной («0»), если нет — стёртой («1»). ruscard.org
3. Удаление данных. ruscard.org Чтобы стереть данные, контроллер подаёт высокое напряжение в обратном направлении, «вытягивая» электроны с плавающего затвора. ruscard.org

Процессы записи и стирания данных связаны с постепенным износом ячеек памяти. ssl-team.com Каждая ячейка имеет ограниченное количество циклов перезаписи, поэтому для равномерного износа флеш-память требует особого алгоритма управления (wear leveling). ssl-team.com ruscard.org