Polovodičové paměti. Polovodičové paměti. - Paměti Flash ROM - použití v počítačích k uchování informací o konfiguraci, Princip zápisu a čtení

Transkript

1 Polovodičové paměti Cílem této kapitoly je seznámit s principy činnosti a základní stavbou moderních polovodičových vnějších pamětí, které jsou nezbytné pro práci počítače, dalších mobilních zařízení a dlouhodobé uchování dat. Klíčové pojmy: Flash disky, SSD disky, paměťové karty, USB Flash disky Polovodičové paměti - Paměti Flash ROM - použití v počítačích k uchování informací o konfiguraci, v přenosných počítačích pro uchování a přenášení dat, digitální fotoaparáty, telefony, pagery a digitální audio záznamníky, MP3 a MP4 přehrávače, atd. Nejčastěji se vyrábějí jako externí Flash disky pro rozhraní USB rozhraní, popřípadě jako paměťové karty pro zařízení spotřební elektroniky. V současnosti existuje několik standardů od různých výrobců. Čím dál častěji nacházíme jejich použití také v oblasti velkokapacitních pamětí pro trvalé uchování dat, jako náhrada pevných disků u přenosných počítačů. Tyto polovodičové pevné disky pak nazýváme SSD disky (Solid State Drive). Princip zápisu a čtení Struktura tranzistoru s plovoucím hradlem.

2 Data jsou ukládána v poli unipolárních tranzistorů s plovoucími hradly, zvaných buňky, každá z nich obvykle uchovává 1 bit informace. Jedno hradlo je ovládací (CG - control gate), druhé je plovoucí (FG - floating gate), izolované od okolí vrstvou oxidu. Protože je FG izolované, všechny elektrony na něj přivedené jsou zde uvězněny. Tím je uložena informace. Když jsou na FG elektrony, modifikují (částečně ruší) elektrické pole přicházející z CG, což modifikuje prahové napětí (Ut) buňky. Buňka je čtená umístěním určitého elektrického napětí na CG, elektrický proud tranzistorem pak buď teče, nebo neteče, a to v závislosti na Ut buňky, které je závislé na počtu elektronů na FG. Tato přítomnost nebo nepřítomnost elektrického proudu je přeložena na 1 a 0, představující uložená data. Flash buňka je naprogramovaná (nastavená na specifickou hodnotu) spuštěním toku elektronů ze zdroje do odvodu. Přivedení velkého napětí na CG pak poskytne dostatečně silné elektrické pole pro jejich vysátí na FG. Pro vymazání flash buňky je velký napěťový rozdíl přiveden mezi CG a zdroj, což odvede elektrony pryč kvantovým tunelem. Současné flash paměti jsou rozdělené do vymazatelných částí nazývaných buď bloky, nebo sektory. Všechny paměťové buňky v rámci jednoho bloku musí být vymazány současně. 1. SSD - Solid State Drive (Disk) Solid State Drive (Disk) disky jsou paměťová média sloužící jako náhrada za pevný disk HDD, zejména v mobilních počítačích. Od HDD se liší způsobem uchování dat namísto čtecích hlav a rotujících ploten v nich najdeme flash paměť. Stejně jako u HDD tedy nehrozí ztráta dat při výpadku napájení. Pevné disky se vyrábí v nezměněné podobě již od sedmdesátých let, kdy se objevili první vlaštovky s kapacitou pouhých několika MB. Zlepšovala se hustota zápisu, vylepšovaly se pracovní algoritmy, základní myšlenka však zůstala stejná. Jádro polovodičových disků tvoří paměti NAND schopné uchovat informaci bez nutnosti neustálého napájení elektrickým proudem, což je odlišuje od pamětí operačních. Pro přístup k datům uložených na těchto discích není potřeba otáčet plotnami a pohybovat čtecími hlavičkami, a proto mají mnohem kratší přístupovou dobu (přibližně stonásobně). Zatímco u běžného disku závisí výkon na umístění dat na disku, u SSD je zcela jedno, kde jsou data uložena, zda jsou uložena pohromadě či roztrhána. Odpadá proto potřeba defragmentace, zatímco výkon se drží neustále na stejné úrovni. Výhodou je i životnost, která bývá často zpochybňována, neboť jak známo, NAND paměti jsou limitovány maximálním počtem zápisů. Toto číslo se u nových modelů pohybuje okolo hodnoty Mylná představa je taková, že frekventovaně využívaný disk bude zapisovat data vždy na konec obsazeného prostoru, stejně jako to dělají magnetické disky. SSD však nemá potřebu řadit data za sebe co nejblíže začátku disku, neplyne z toho žádná výhoda. Místo toho může data zapisovat po celé ploše paměti tak, aby byla využívána celá kapacita disku rovnoměrně. Proto je reálná životnost vyšší než u klasických disků. 21/5/2012 Polovodičové paměti 2

3 SSD disky byly a jsou vyráběny s perspektivou, že postupně nahradí pevné disky. Používají stejné rozhraní SATA, pro vyšší přenosové rychlosti PCI Express, popřípadě ATA v rozhraní PCMCIA, ExpressCard, a podobně (tj. stejný konektor i typ komunikace). - Výhody SSD: Rychlost SSD rychle startují (není potřeba roztáčet plotny), mají rychlost čtení až 120 MB/s, zápisu až 100 MB/s. Počítač rychleji bootuje, spouští aplikace; Spotřeba 2 až 5 W, u HDD díky pohyblivým součástím 5 až 15 W; Spolehlivost Jsou spolehlivější, neboť HDD mají pohyblivé mechanické součásti, které se opotřebovávají a hrozí zničení disku při vibracích a vyšších teplotách; Životnost Nepřítomnost pohyblivých částí disku prodlužuje střední délku života disku až na hodin. - Nevýhody: Vyšší cena. 21/5/2012 Polovodičové paměti 3

4 Počátky SSD disků Přestože pro mnoho lidí může být SSD disk naprostou novinkou, první použití technologie flash disků sahá do sedmdesátých let. Společnosti IBM, Amdahl a Cray zavádějí tento druh paměti, ale vzhledem k neúměrně vysoké ceně se flash nedočká většího rozšíření. Až v roce 1978 uvedla společnost Texas Memory Systems moderní SSD paměti v podobě, jak je známe dnes. Jde o 16kB RAM SSD, které použily ropné společnosti pro jejich vysokou odolnost vůči vysokým teplotám a otřesům. V polovině osmdesátých let představila společnost Santa Clara BatRam 1MB DIP (Dual In-line Package) RAM čip s vlastním řadičem, který napodobil pevný disk. Balení zahrnovalo dobíjecí baterii pro uchování obsahu paměti v okamžicích, kdy paměť nebyla napájena systémem. Sharp PC-5000 s kapacitou 128 kb, zavedený v roce 1983, používá technologii paměťových bublin. Tento název je odvozen od tvaru tenké vrstvy magneticky citlivého materiálu, který obsahuje malé oblasti, známé jako bubliny nebo domény. V roce 1987 vstupuje na trh EMC Corporation s SSD diskem použitým u minipočítačů. RAM paměti byly populární jako zaváděcí média v roce 1980, protože pevné disky byly drahé a disketové mechaniky pomalé. Několik počítačových systémů, například Amiga či Apple s počítačem Macintosh Portable, jich využívá coby bootovací paměť. Nedávná historie V roce 1995 představuje společnost M-Systems, kterou v listopadu 2006 získal SanDisk, SSD disk založený na technologii flash. Od té doby byly SSD úspěšně používány jako náhrady pevných disků armádou a leteckým průmyslem, podobně jako v jiných vysoce náročných provozech. Tyto provozy mají vysoké požadavky na MTBF. MTBF lze jednoduše popsat jako střední dobu mezi poruchami nebo výpadky systému či komponentu. Současnost Rok 2008 odstartoval používání SSD v levných netboocích a od roku 2009 jej výrobci začali používat i v noteboocích. Na veletrhu CeBIT 2009 demonstruje OCZ 1TB SSD flash s PCIe rozhraním. Tento disk dosahuje maximální rychlosti zápisu 654 MB/s a čtení 712 MB/s. Dnešní trh nabízí SSD disky s kapacitou použitelnou pro hlavní disk v počítačích. Velká síla SSD je v rychlém sekvenčním zápisu a čtení, proto jsou vhodné jako systémové disky. Cena 64GB disků kolem Kč umožňuje uvažovat o jejich použití i běžnými uživateteli. Dostupné jsou již i objemnější disky, a to s kapacitami 256 GB i 512 GB. Společnosti Toshiba a již zmíněná OCZ mají v nabídce 1TB SSD. V tuto chvíli se ale jedná spíše o teoretickou záležitost. Cena 1TB disku okolo Kč jej vymezuje převážně pro podnikovou oblast. SSD disk je pro uživatele v podstatě shodným komponentem jako standardní pevný disk, a to včetně způsobu připojení do systému přes SATA, případně PCIe konektor. Při prvním setkání zaujme nižší hmotností. Většina výrobců používá SSD disky pro jejich robustnost a kompaktnost. SSD disky založené na flash pamětích nepotřebují baterie. Díky rozměrům samostatných flash čipů jsou nabízeny ve standardních rozměrech 1,8", 2,5" a 3,5". Kromě toho SSD non-volatility umožňuje flash diskům 21/5/2012 Polovodičové paměti 4

5 zachovat paměť i při náhlém výpadku napájení a tím zamezit ztrátě dat. Hlavní rozdíl SSD oproti HDD je nulový hluk, velmi malá spotřeba energie, nízká hmotnost, několikanásobná rychlost zápisů i čtení, téměř nulová latence, vysoká odolnost proti vysokým teplotám, nárazům a vibracím, ale bohužel i prozatím vysoká cena a nízká kapacita. Nejčastěji se setkáme s disky pracujícími s flash typem paměti. Nalezneme ale i disky s DDRAM či hybridní disky, kombinující dva druhy NAND pamětí. Ty se liší podle programovatelných buněk, a to MLC (Multi Level Cell) a SLC (Single Level Cell). Rychlost samostatných NAND čipů není vysoká, ale díky velkému počtu těchto čipů v rámci jednoho SSD a rozložení operací mezi všechny čipy, se jejich nízká rychlost eliminuje. Intel pro své ultrarychlé SSD flash disky používá Striping (obdoba RAID) a prokládání. Tím zajistí velmi rychlý a efektivní zápis až 250 MB/s. Klasické SSD nejvíce využívají posledně zmíněné technologie MLC a SLC. Obě mají své výhody i nevýhody. SLC umožňují zápis jednoho bitu, tedy dvou stavů (1 nebo 0). MLC dokáží zapsat dva bity, tedy čtyři stavy. Možné jsou ale i tři bity, které odpovídají osmi stavům. Díky tomu nabízí SLC sice vyšší rychlost, ale bohužel nižší kapacitu oproti MLC. DRAM technologie SSD disky využívají i paměti DRAM. Tyto disky charakterizuje ultra rychlý přístup k datům, obvykle menší než 10 ms. Jsou používány především k urychlení aplikací, které jinak brzdí latence flash SSD nebo tradičních HDD. DRAM SSD mají buď vlastní napájení z interní baterie, nebo jsou napájeny externě z nezávislého zdroje, aby nedošlo ke ztrátě dat při výpadku napájení. Baterie zajistí napájení disku do doby, než se zazálohují data z DRAM. Po obnovení standardního napájení se zkopírují všechna data ze zálohy zpět a SSD obnoví normální provoz. DRAM SSD jsou obzvláště užitečné v počítačích, které mají již maximální množství podporované operační paměti. Například některé počítačové systémy postavené na architektuře x86-32 lze efektivně rozšířit nad 4GB limit tím, že se použije DRAM SSD pro swapovací soubor. I když DRAM SSD není tak rychlý jako hlavní RAM, je stále mnohem rychlejší než mechanický pevný disk. Proto toto řešení významně navyšuje výkon. 21/5/2012 Polovodičové paměti 5

6 Rychlost a její stabilita Princip zápisu dat na SSD má velikou výhodu oproti dosavadním pevným diskům. Vše probíhá pouze na elektronické bázi. Není třeba pohybu ploten a hlaviček. Z toho vyplývá jejich rychlost a menší náchylnost na poškození. Prakticky to znamená přístupové doby kolem 0,1 až 0,2 ms, což jsou neporovnatelně kratší časy než u klasických HDD a zhruba jen 2-3 krát delší čas než u DDR3 RAM paměti. Podobná situace je i při zápisu a čtení dat. I když současné SSD disponují rychlostmi zápisu od 80 MB/s do 160 MB/s a čtení od 150 MB/s do 250 MB/s, je teoretická rychlost výrazně vyšší. Špičkové modely jsou schopny překonávat rychlosti přes 600 MB/s při zápisu a přes 700 MB/s při čtení. To jsou naprosto úžasné hodnoty. Bohužel to není tak ideální, jak by se na první pohled mohlo zdát. SSD disky trpí nepříjemnou vlastností. V okamžiku, kdy disk zapisuje data na prázdná místa, vše probíhá v uváděných rychlostech. Bohužel pouze do okamžiku, kdy je potřeba na buňky označené jako vymazané zapsat nová data. To není tak jednoduché, jako u standardních pevných disků. Systém má sice informaci o tom, že daný blok paměťových buněk lze použít pro zápis dat, ale pro SSD disk to znamená, že musí nejprve provést vyčištění buněk, upravit je pro zápis a teprve potom provést zápis nových dat. Navíc data, která mají být zapsána na toto místo, musí být do doby, než je lze zapsat, uchovány v cache. Cyklus čtení-smazání-upravení-zapsání pak rychlost celé operace zápisu dat výrazně snižuje. Tento jev je známý jako write amplification (zesilování zápisu). Popsaný fenomén se projevuje hlavně při zápisu malých souborů dat. Výrobci SSD disků používají řadu nástrojů, kterými potlačují tuto nepříjemnost. Za prvé samotnou správou vyváženého zápisu dat po celé kapacitě paměti. To zároveň zajistí rovnoměrné stárnutí všech paměťových buněk. Dalším způsobem potlačujícím zmíněné zpomalení zápisu, je TRIM. TRIM příkaz informuje systém o tom, které buňky jsou volné a mohou být připraveny k zápisu již předem interně. Většina operačních systémů na této úrovni se správcem paměťového média nekomunikuje. TRIM tedy zajišťuje přípravu buněk s již nepotřebnými daty na nový zápis ještě dříve, než tento zápis bude potřeba provést. Nicméně účinnost těchto technik do značné míry závisí na správné komunikaci mezi operačním systémem a SSD řadičem. V OS Windows 7 je příkaz TRIM již implementován, nicméně u OS, které TRIM neobsahují, je lze díky různým utilitám doplnit. Výhody SSD nízká latence 21/5/2012 Polovodičové paměti 6

7 tichý provoz díky absenci pohyblivých částí nízká spotřeba energie a díky tomu i minimální zahřívání vysoká mechanická odolnost díky absenci pohyblivých částí, která téměř eliminuje riziko mechanického selhání schopnost snášet silné nárazy a vibrace, vysokou nadmořskou výšku, extrémní teploty malá velikost, ale hlavně nízká hmotnost - poměr kapacita vs. hmotnost je od roku 2008 výhodnější u SSD disků než u pevných disků hustota zápisu dat je u flash disků dvakrát vyšší, a tak lze na menší ploše zaznamenat více informací flash disky mají mnohem menší poruchovost a tím se snižuje pravděpodobnost ztráty dat defragmentace SSD je zbytečná vzhledem k možnosti paralelního čtení dat Nevýhody flash paměti mají omezenou životnost - MLC typ umožňuje až cyklů (1 000 až cyklů pro jednu buňku), SLC typ umožňuje až cyklů ( cyklů pro jednu buňku) - to v praxi může vypadat například tak, že pokud na 80GB disk denně zapíšete 100 GB dat, začne disk hlásit chyby zhruba po šesti letech provozu v současné době je stále 1 GB kapacity SSD disku dražší než na standardním pevném disku kapacita SSD disků je nižší než u pevných disků, nicméně se předpokládá, že rychle poroste - 1TB disky jsou již k dispozici pro podnikové a průmyslové aplikace asymetrický poměr mezi zápisem a čtením, což může způsobit problémy u některých funkcí, kdy zápis i čtení mají být dokončeny v podobném časovém rámci v důsledku opotřebení se degraduje výkon SSD SSD disky využívající SATA rozhraní obecně vykazují pomalejší rychlost zápisu - tento problém řeší PCIe rozhraní - Flash paměti Polovodičové paměti Flash EPROM data lze elektrickými impulsy opakovaně přepisovat. Používají se jako výměnné medium pro přenášení dat. Kapacita je až desítky GB. 21/5/2012 Polovodičové paměti 7

8 2. Paměťové karty Elektronické zařízení, sloužící k ukládání dat Používá se v digitálních fotoaparátech, PDA, laptopech, mobilních telefonech, přehrávačích, video hrách a jiných elektronických zařízeních. Obvykle je založena na paměti typu flash EEPROM Je to malé, kompaktní zařízení s relativně vysokou kapacitou, je odolné vůči magnetickým a elektrickým polím. Pro připojení k PC jsou zapotřebí čtečky. Ukládání dat zde probíhá na stejném principu jako u všech zařízení využívajících technologu Flash, přesto se jednotlivá zařízení a jejich rozhraní od sebe významně liší. Z toho vyplývá, že pokud chcete na počítači pracovat s fotografiemi uloženými přímo na paměťové kartě, budete potřebovat čtečku pro příslušný typ karty. V některých počítačích jsou čtečky pro určité druhy paměťových karet již integrovány, takže můžete s daty na těchto kartách pracovat okamžitě. Cenově zajímavé jsou i čtečky paměťových karet, které se prodávají jako samostatná zařízení a která se k počítači připojují většinou přes rozhraní USB. Pokud váš počítač obsahuje interní čtečku karet (Icy Box), pak i ona je do počítačové sestavy integrována přes rozhraní USB. Tato zařízení sice nazýváme čtečkami paměťových karet, nicméně kromě čtení dat umí data na paměťové karty zapisovat. Tabulka ukazuje nejvýznamnější parametry paměťových karet Flash. Až na kartu Smart Media Card mají všechny typy vlastní řadič, který odpovídá za správu paměťového čipu a také u daného zařízení vytváří hardwarové i softwarové rozhraní. U karty Smart Media Card jsou nároky na elektroniku zařízení o něco vyšší a není divu, že se tyto typy karet v současnosti již příliš nepoužívají. Jednotlivé paměťové karty se od sebe neliší jen cenou, ale i maximální dostupnou kapacitou, 21/5/2012 Polovodičové paměti 8

9 neboť výrobci na trh uvádí stále nové a menší karty. Například karta Memory Stick, používaná zejména v zařízeních firmy Sony, je stavěna pouze na 128 MB dat, ale vzhledem ke konkurenci, nabízející kapacity daleko větší (např. Compact Flash může mít kapacitu až 16 GB), musela kapacitu svých karet navýšit. Integrací dvou paměťových bank se podařilo kapacitu zdvojnásobit na 256 MB. Nevýhodou je skutečnost, že se mezi jednotlivými bankami musí přepínat pomocí speciálního přepínače. I proto se objevil nový typ karty Memory Stick, který s předchozím standardem není kompatibilní a nedá se ve starších zařízeních použít, jedná se o tzv. Memory Stick Pro, s maximální kapacitou 4 GB, který mimochodem existuje i v miniaturizované podobě (Duo). Pro tyto karty je pak určen speciální adaptér do slotu Memory Stick Pro. Novější paměťové karty, jako jsou například xd Picture, TransFlash/micro SD mají skutečně miniaturní podobu a v obyčejných čtečkách je použít nemůžete. Karty xd Picture Cards se používají převážně v digitálních fotoaparátech firmy Fuji a Olympus a pro manipulaci ve standardních čtečkách potřebujete speciální adaptér. Problém s tím, že některé paměťové karty Flash prostě nelze používat v určité čtečce paměťových karet (ať externí nebo interní) většinou spočívá v tom, že je kapacita takové paměťové karty příliš vysoká a že výrobce paměťové karty mezitím (nepatrně) změnil rozhraní nebo i protokol pro přenos dat. Tyto úpravy jsou v samotných zařízeních (fotoaparátech, přenosných PDA) již integrovány, bohužel tomu tak není u čteček paměťových karet. Ty je pak nutno nahradit novějšími typy - samozřejmě pokud pro ně výrobce nevydává nějakou aktualizaci softwaru. U malých paměťových karet se doporučuje, aby se z mobilního telefonu nebo digitálního fotoaparátu pokud možno vůbec nevyndávaly. Nejen, že je lze snadno ztratit, ale při častém vyndávání se velmi opotřebovávají a špiní kontakty. Dosti často se stává, že se na paměťové kartě z nějakého důvodu poškodí systém souborů. Dochází k tomu většinou při používání čtečky paměťových karet v počítači, přestože čtečka zdánlivě komunikuje se všemi kartami v pořádku. Zatím se intenzivně zkoumá, proč k tomu dochází pouze u některých typů karet a u jiných nikoliv, Je docela možné, že příčinou je nekompatibilita takového druhu, že s ní prakticky nejde nic dělat. I to je důvod k tomu, abyste pokud možno paměťovou kartu ze zařízení vůbec nevyndávali a například fotografie nenačítali přes čtečku paměťových karet. Pokud totiž nejsou čtečka a paměťová karta navzájem kompatibilní, může stačit 21/5/2012 Polovodičové paměti 9

10 jeden přístup ze čtečky na paměťovou kartu, a dojde ke zničení jedné nebo více fotografií. 3. USB flash disk Paměťové zařízení, používané převážně jako náhrada diskety Je vybaveno pamětí typu flash, která umožňuje uchování dat i při odpojení napájení Data se do disku nahrávají přes sběrnici USB V základu je u všech klasický USB konektor a malá destička s integrovaným obvodem. Obvykle se setkáte s kapacitami kolem 2 GB, ovšem na trhu je možné pořídit i modely s kapacitou celých 64 GB. Paměť zpravidla umožňuje provést až 1 milion zapisovacích cyklů a data vydrží uložená zpravidla i více než deset let. Technologie flash disků Přenosný disk má plastový kryt (u značkových a speciálních modelů se jedná například i o kovové krytí apod.) a jeden USB konektor. Uvnitř se skrývá drobná elektronika, která se stará o samotný přenos dat a o jejich fyzické uložení: USB konektor pro spojení s počítačem USB řídicí jednotku - zajišťuje funkci všech ovladačů, obsahuje mikroprocesor (čip USB mass storage controller, malý procesor RISC starající se o správu paměti a komunikaci s počítačem prostřednictvím konektoru USB) a malou ROM a RAM NAND flash paměti - ukládají data oscilátor - generuje primární 12MHz frekvenci pro funkci celého mikroprocesoru a ukládání LED - indikuje aktivitu disku propojky a testovací vývody - nejsou obvykle viditelné navenek, ale jsou zabudovány uvnitř disku pro nahrání programu do mikroprocesoru ochrana proti zápisu - přepínač, kterým je možné povolit či zamezit zápis na disk volný prostor - uvnitř bývá často volné místo, které umožňuje přidat další paměť. Výrobce tak u větších kapacit použije zcela stejné vnější provedení a nemusí vyrábět více podobných krytů Pro ukládání dat je použit souborový systém v podobě FAT či FAT32. Díky tomuto formátuje možné USB flash paměť připojit prakticky k jakémukoliv zařízení, které podporuje USB rozhraní. Jelikož se ale tyto disky v systému jeví jako další nezávislý pevný disk, je možné je naformátovat na libovolný souborový systém. Dokonce je možné je defragmentovat, což ale nemá ve své podstatě jakýkoliv význam - v těchto klíčenkách" se neotáčí žádná mechanická část a tím pádem žádná zapisovací hlava, která by roztroušená data hledala po disku. 21/5/2012 Polovodičové paměti 10

11 Ve vyměnitelném disku USB Flash od firmy Apacer (na obrázku) najdeme dva čipy Flash v provedení NAND, přičemž každý z nich má kapacitu 32 Mbit x 8. Každý blok (stránka) se skládá z bitů (těch 16 je na ECC), které potřebují na naprogramování (vlastně zápis) 200 ps. Mazání zabere 2 ms. Trvanlivost dat je 10 let a lze provést cyklů zápis/smazání. Jak vybrat kvalitní USB flash disk USB flash disk lze dnes získat i zdarma formou různých reklamních akcí ve tvaru klíčenek, kreditních karet nebo třeba kostiček lega. Tyto disky zcela určitě nebudou špičkou dostupných možností z hlediska kapacity nebo třeba rychlosti čtení/zápisu. 21/5/2012 Polovodičové paměti 11

12 Nulová cena je, ale určitě dobrým důvodem ctít pravidlo darovanému koni na zuby nehleď". Pokud si však vybíráte za své peníze kvalitní USB flash disk, měli byste znát několik pravidel pro dobrý výběr: Rychlost čtení/zápisu - mnohé USB flash disky jsou příliš pomalé pro přenášení většího objemu dat. K čemu by člověku byly desítky gigabytů paměti, když by je měl zapisovat několik desítek hodin. Špičkové rychlosti čtení se dnes pohybují v desítkách MB/s, u zápisu pak v jednotkách MB/s. Čtení bývá rychlejší a pohybuje se od 14 do 30 MB/s, rychlostní hodnoty při zápisu jsou od 7 do 20 MB/s. Cena za MB - cena zařízení je určitě důležitá, ale zároveň platí, že nejlevnější disky většinou patří do nejpomalejší kategorie. Běžná cena za 1 MB se dnes pohybuje v několika desítkách haléřů. Rozměry, hmotnost, praktičnost - efektní vzhled USB flash disku by neměl být překážkou v jeho užívání. Z hlediska praktického použití je nejlepší klasický tenký tvar, který nebrání v přístupu k dalším USB portům. Bezpečnost dat - bezpečnost je v tomto případě myšlena nejenom z hlediska ochrany mechanického poškození, ale v případě uchovávání důležitých dat i možností ochrany heslem, šifrováním nebo třeba diskem se čtečkou otisku prstů. Výbava - k dodávanému disku mohou být k dispozici i ovladače pro starší verze operačních systémů (např. Windows 98), prodlužovací kabel, obal, LED dioda ukazující činnost disku apod. Použití Flash disky se používají pro nespočet různých úkonů při práci s daty. Podívejme se na ty základní z nich. - Přenos osobních dat - nejčastější použití, pro které byly flash disky vlastně i vytvořeny. Přenášení či zálohování osobních dat v podobě dokumentů, multimédií nebo čehokoliv, co lze uložit na normální pevný disk. - Zabezpečení dat - v rizikovém prostředí, kde hrozí únik dat je možné na USB flash disk uložit klíč k jejich zaheslování. - Systémový administrátor - uživatel spravující několik počítačů může na svůj flash disk nahrát často potřebné soubory či dokumenty. - Přenos aplikací - na tento disk můžete nahrát aplikace, které potřebujete na různých počítačích, ale přitom dané aplikace nepotřebují instalaci. - Bootování operačního systému - například některé distribuce operačního systému Linux je možné nahrát na USB a následně bootovat celý operační systém z USB paměti. - Vista ReadyBoost - ve Windows Vista můžete svůj flash disk využít pro rozšíření operační paměti - systém může k tomuto disku přistupovat podle aktuálního zatížení. V tomto případě přestává být disk použitelný pro klasická data. - Ukládání hudby - mnoho hudebních přehrávačů podporuje připojení flash disků s nahranými skladbami ve formátu MP3, které následně umí přehrávat. 21/5/2012 Polovodičové paměti 12

13 Klady a zápory Z pohledu hlavních výhod bychom měli zmínit především velmi vysokou odolnost vůči mechanickému poškození - může vám spadnout na zem, můžete na něm sedět a přitom budou vaše data stále dostupná. V současnosti se navíc prodávají disky, které desetinásobně přesahují kapacity běžných DVD disků. Velkou výhodou je i jejich opravdu nízká hmotnost a kompaktní rozměry. Několik společností se snažilo zničit data na flash disku, kdy po klíčence jezdili těžkými auty, polévali ji kyselinou nebo ji nechali topit pod vodní hladinou. Po všech těchto testech byla data stále čitelná. Mezi hlavní nevýhody pak patří především omezený počet zapisovacích a čtecích cyklů. Obecně se většinou setkáte s několika stovkami tisíc těchto změn v paměti, ovšem s pokročilým stářím je potřeba počítat se snižující se rychlostí zápisu. Těchto problémů si všimnete například tehdy, když máte na své flash paměti uložené aplikace nebo dokonce nějaký operační systém. Z toho důvodu se několik výrobců aplikací určených pro tyto přenosné paměti rozhodlo navrhnout své programy tak, že se po spuštění načtou na lokální disk a nezatěžují tak čtením a zápisy samotnou flash paměť. Další nevýhoda plyne z velmi kompaktních rozměrů - pokud paměť nosíte stále s sebou, může se snadno stát, že ji někde zapomenete nebo prostě ztratíte. Nakonec je pak potřeba zmínit cenu za jeden gigabajt prostoru pro data - ve srovnání s klasickými pevnými disky je nesrovnatelně vyšší. Shrnutí: Moderní polovodičové vnější paměti jsou nezbytné pro práci počítače, dalších mobilních zařízení a dlouhodobé uchování dat. Použité zdroje informací: [1] BLATNÝ, J. a kol. Číslicové počítače. 1.vyd. Praha, SNTL, 1980, 496s. [2] JANSEN, H. a kol. Informační a telekomunikační technika. 1.vyd. Praha, Europa-Sobotales cz.s.r.o, 2004, 400s. ISBN [3] HÄBERLE, G. a kol. Elektrotechnické tabulky pro školu i praxi. 1.vyd. Praha, Europa-Sobotales cz.s.r.o, 2006, 460s. ISBN [4] HORÁK, J. Hardware: učebnice pro pokročilé. 4.vyd. Brno, Computer Press, 2007, 360s. ISBN [5] DEMBOWSKI, K. Mistrovství v hardware. 1.vyd. Brno, Computer Press, 2009, 712s. ISBN [6] KUCHAŘ, M. a kol. Bible hardwaru. 1.vyd. Brno, Extra Publishing, 2008, 296s. ISBN /5/2012 Polovodičové paměti 13