Memoria Flash

De Departamento de Informatica
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Colección de memorias flash

Contenido

Memoria Flash

La memoria flash es una forma desarrollada de la memoria EEPROM[1] que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello, flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes puntos de esta memoria al mismo tiempo.


¿Por qué surge la memoria flash?

Al pasar los años la tecnología va cambiando y surgen computadoras que requieren de mayor memoria, cuyos archivos son más grandes, sus programas utilizan mucho más espacio que antes y/o los discos duros son insuficientes. Es por esto que nace la necesidad de contar con un dispositivo de memoria portátil para trasladar información de una computadora a otra. Además se necesitaba una memoria más rápida que sus antecesores ya que integra la capacidad de borrar y escribir en una misma operación y sin necesidad de estar conectado a la corriente para mantener la información.

Antecesores y su extinción

Disquetes

Disquetes

En la época de los 80 y los 90, los discos flexibles denominados también como disquetes eran muy populares, ya que se utilizaban para transferir información de una computadora a otra o para ejecutar programas de cómputo.

Formatos

  • Disquetes de 5¼ pulgadas, que guardaban como máximo 1.2 MB y a causa de su flexibilidad había que tener mucho cuidado para que no se doblaran por accidente y se perdiera toda la información almacenada.
  • Disquetes de 3½ pulgadas, mas resistentes y con una capacidad para almacenar archivos de hasta 1.44 megabytes.

¿Será suficiente?

A medida que los programas iban mejorando, llegaban a ser necesarios de 3 a 4 disquetes para poder instalar un programa y/o guardar los archivos de trabajo, estos empezaban a ser mayores de 1 MB por lo que un disquete empezó a ser insuficiente.

CD's

Discos Compactos

Para resolver el problema de la cantidad de disquetes llegaron los discos compactos grabables, cuya capacidad para guardar información dejo obsoleto al disquete, pasando de poder guardar 1 MB a 700 MB pero sin permitir el acceso a escritura. Al principio, sólo se podían grabar los discos una sola vez. Luego, aparecieron otros en los que la información se podía grabar varias veces, aunque en algunos casos, eran incompatibles en otras computadoras si no se grababan en el formato adecuado, en la actualidad se siguen utilizando pero su uso se hace cada vez en menor medida dado en gran parte a que lo ha sustituido el DVD.

DVD's

Cuando salen a la venta los DVDs grabables, la capacidad de almacenamiento subió a 4.7 gigabytes pero sin ser tan práctico para compartir archivos de manera rápida y su función es más utilizada para reproducir videos, o respaldar archivos.

Discos Duros externos

Son discos duros portátiles, los cuales usualmente se conectan a través del puerto USB o el puerto SATA, puede ser desde un micro disco hasta un disco duro interno adaptado para que sea portátil, se usa a menudo para realizar respaldos de la información importante fuera de la computadora que pueden ser transferidos a otra, a través de un cable.

¿Desventajas?

Los discos a pesar de ser los que dan mayor capacidad de almacenamiento comparados con los antecesores, son más delicados físicamente por las características propias del disco. Si se llega a caer al piso accidentalmente, lo más probable es que se dañe y se pierda toda la información almacenada por lo que requieren estar fijos en un lugar designado o transportarse con mucho cuidado al compartir información entre dos computadoras.

Funcionamiento

Las memoria flash utilizan puertas lógicas NOR y NAND para almacenar los 0’s ó 1’s correspondientes. La memoria Flash contiene una matriz de filas y columnas con celdas que tienen dos transistores en cada intersección. Tradicionalmente sólo almacenan un bit de información, pero las más actuales, pueden almacenar más de un bit por celda dependiendo del número de electrones que almacenan. Los dos transistores están separados por una fina capa de óxido. Uno de los transistores recibe el nombre de floating gate (FG). El floating gate esta conectado a la fila (wordline) a través del otro transistor, control gate (CG). Cuando se inicia la conexión, el valor de la celda cambia a 0, pues el valor por defecto es 1, cuando ambos transistores no esta unidos. Para modificar los valores de las celdas como borrar o escribir se le debe aplicar una descarga eléctrica (que va de los 0 a los 13 [V]) que transfiere (0) o no (1) electrones, dependiendo del estado de unión de los transistores. En cambio, para leer, la memoria flash tiene sensores de celda que detectan el contenido de las mismas, ya sea un 1 o un 0. El conjunto de estos bits formaran luego el archivo a recuperar.

Tipos

Hay dos formas de clasificar a las Memorias Flash, mediante su funcionamiento interno de NAND y NOR o según su formato físico (tarjetas de memoria, pendrive, etc)

Según su formato

Tarjetas de memorias

Las diferentes tarjetas SD

Entre las más importantes destacan:

  • Compact flash o CF: Es una de las primeras memorias y es uno de los modelos antiguos y exitosos que se fabricó originalmente a partir de memorias flash basadas en NOR de Intel,aunque finalmente se pasó a usar NAND, es barata pero muy voluminosa.
  • Multimedia Card o MMC: : Son ligeras y pequeñas y su única desventaja es la poca resistencia en comparación a las otras tarjetas.
  • Secure Digital o SD: : Son la evolución de las anteriores MMC. Incluyen circuitos adicionales destinados a la gestión de derechos digitales. Sus principales características son su precio razonable y su gran capacidad de almacenamiento, ademas sus variantes son la MiniSD y MicroSD enfocados principalmente a celulares y aparatos más pequeños.
  • Memory Stick o MS: Tarjeta de memoria comercializada por Sony, es más cara con respecto a sus pares. Lleva incorporado un sistema de control de derechos digitales.

Pendrive

O tambien llamado Memoria USB, es una memoria pensada para ser usada como un disco duro portátil, contiene una memoria flash en su interior y un conector usb, la ventaja de estos dispositivos es que se conectan directamente al computador y no requieren instalación de un software adicional, ademas de ser bastante resistentes contra golpes.

Según su funcionamiento interno

Tipo NOR

La memoria flash NOR proporciona capacidades de acceso aleatorio de alta velocidad, permitiendo leer y escribir datos en ubicaciones especificas de la memoria sin tener que acceder de manera secuencial. Con respecto a NAND, NOR permite la recuperación de datos de tamaño tan pequeños como el de un solo byte. Generalmente se integran en teléfonos celulares (sistema operativo de este) y en computadoras para almacenar el programa de la BIOS que se ejecuta para proporcionar la funcionalidad de arranque.

Tipo NAND

La memoria flash NAND se invento posteriormente a NOR, tambien lee y escribe a alta velocidad pero lo hace en modo secuencial, manejando los datos en tamaños de bloque pequeños. Contraria a NOR, NAND puede recuperar o escribir datos como paginas sencillas pero no es capaz de recuperar bytes pequeños como NOR. Esta se encuentra generalmente en las unidades de disco duro, camaras digitales, telefonos celulares(almacenamiento de datos), etc. Es ideal para el almacenamiento de datos ya que es secuencial por lo que es mas rápida, ademas es mas economica que NOR.

Comparación entre memorias Tipo NOR y Tipo NAND

Comparación memorias NOR vs memorias NAND

-La memoria Nor es mucho más costosa.

-La velocidad de lectura de las memorias NOR es mucho mayor.

-Las memorias NAND son mucho más susceptibles que en la memorias NOR, es casi imposible que en las memorias NOR exista corrupción de datos, en cambio en las memorias NAND hay corrección de datos y hay bloques que pueden quedar marcados como erróneos.

-Las memorias NAND tienen mayor velocidad de escritura.

-El acceso NOR es orientado a bloques para su modificación.

Resumiendo podemos decir que las memorias NAND son menos costosas y al mismo tiempo son más rápidas, pero están más propensas a que exista una corrupción de los datos, cosa que en las memorias NOR es casi imposible que suceda. Es por esto que a la hora de usar memorias NAND se recomienda usar un buen sistema de archivos para tener la rapidez de las memorias NAND y al mismo tiempo minimizar las posibilidades de que exista alguna corrupción de los datos.

Futuro

Memoria Kingstone 256Gb

La memoria flash va en alza, hasta que aparezcan nuevos sistemas que lo superen tanto en características como en coste, pero con la aparición de memristor, que puede ser formada una como memoria de estado sólido no volátil, que permitiría una mayor densidad de datos que los discos duros con tiempos de acceso similares a la DRAM , la memoria flash comienza a opacarse a largo plazo. Aunque igual se sigue trabajando fuertemente en la memoria flash, las empresas de semiconductores intentan constantemente incrementar tanto la capacidad como la velocidad de las memorias flash. Para ello trabajan en la integración de varias funciones de estos dispositivos en un solo chip, que reduciría la cantidad de partes y sobretodo el coste total de la memoria flash. Además se estaría desarrollando un nuevo puerto Usb 3.0 con un consumo más bajo y una velocidad 10 veces mayor que el 2.0. Como datos curiosos podemos decir que la capacidad de la memoria flash es bastante elevada, por ejemplo, a finales del 2009 Kingston lanzo una memoria flash de una capacidad de 256[Gb], además Apple en el 2010 lanzo la MacBook Air que en vez de disco duro contenía memoria flash, lo que la hace una máquina más rápida y ligera.

Referencias

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