Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 95

Такие трудности при загрузке данных на диск четности могут быть препятствием для достижения высокой производительности. Эта проблема устраняется в RAID-массиве уровня 5, в котором биты четности распределяются равномерно по всем дискам и записываются по кругу, как показано на рис. 2.19, е. Однако в случае сбоя диска восстановить содержание утраченного диска достаточно сложно, хотя и возможно.

Твердотельные накопители

Устройства на базе энергонезависимой флэш-памяти, часто называемые твердотельными накопителями или SSD-дисками (Solid State Disk), постепенно начинают рассматриваться как высокоскоростная альтернатива традиционным технологиям магнитных дисков. История изобретения SSD — классическое воплощение принципа «Если тебе дают лимон, сделай лимонад». Современная электроника кажется абсолютно надежной, но в действительности транзисторы постепенно изнашиваются в процессе использования. При каждом переключении они ненамного приближаются к состоянию неработоспособности. Один из вероятных путей отказа транзисторов обусловлен эффектом «инжекцией горячих носителей» — механизмом сбоя, при котором в некогда работавший транзистор внедряется электронный заряд, который навсегда оставляет его во включенном или выключенном состоянии. Хотя обычно такая ситуация рассматривается как смертный приговор для транзистора, Фудзио Масуока (Fujio Masuoka) в ходе своей работы для фирмы Toshiba открыл способ использования этих сбоев для создания новой энергонезависимой памяти. В начале 1980-х годов он изобрел первую флэш-память.

Программирующее напряжение

12V
Диагностический ответ
ЗаземлениеРис. 2.20. Ячейка флэш-памяти

Флэш-память образуется из множества твердотельных ячеек, состоящих из одного специального флэш-транзистора. Строение ячейки флэш-памяти показано на рис. 2.20. В транзистор встроен плавающий затвор, который может заряжаться и разряжаться при помощи высоких напряжений. До программирования плавающий затвор не влияет на работу транзистора, фактически являясь дополнительным изолятором между управляющим затвором и каналом транзистора. В этом состоянии ячейка ведет себя как простой транзистор.

Для программирования ячейки флэш-памяти на управляющий затвор подается высокое напряжение (в компьютерном мире напряжение в 12 В считается высоким), ускоряющее процесс инжекции горячих электронов в плавающий затвор. Электроны внедряются в плавающий затвор, что приводит к появлению отрицательного заряда внутри транзистора. Внедренный отрицательный заряд увеличивает напряжение, необходимое для включения транзистора; проверяя, включается ли канал при высоком или низком напряжении, можно определить, заряжен ли плавающий затвор, и таким образом получить результат 0 или 1 для ячейки флэш-памяти. Внедренный заряд остается в транзисторе даже при отключении питания, в результате чего ячейка флэш-памяти становится энергонезависимой.