MEMÓRIA FLASH

(FILHO, Sylvio Godinho Maggessi Pereira;  REIS, Marina Vivas Andrade; TAVARES, Jusley Arley de Oliveira.)

INTRODUÇÃO

Memória flash teve um grande crescimento no mercado, nos trazendo uma grande curiosidade de saber o principal motivo que a levou a tal crescimento. Além disso, queríamos conhecer um pouco mais sobre a sua história, saber o porquê do seu crescimento, entender as diferenças entre os dispositivos que utilizam memória deste tipo, entre outras coisas. Assim, através de de um trabalho proposto pela matéria de Estrutura de dados II, foi possível alcançar o nosso objetivo inicial. E a pesquisa abaixo está com os resultados do trabalho proposto.

HISTÓRIA

A memória flash é um chip de memória que mantém os dados armazenados sem precisar de energia. Ela é muito utilizada em smartphones, mp3, pen drives e em diversos tipos de eletrônicos.  Ambos os tipos de flash, NOR e NAND, foram criados pelo Dr. Fujio Masuoka, na época em que trabalhava para a Toshiba, em 1980. De acordo com a Toshiba, o nome "flash", criado pelo Sr. Shoji Ariizumi, colega do Dr. Masuoka, foi sugerido porque o processo de apagar o conteúdo da memória tinha semelhanças com o flash de uma câmera fotográfica. O Dr. Masuoka apresentou a invenção no IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), realizada em San Francisco, Califórnia. A Intel viu o grande potencial da invenção e introduziu no mercado em 1988 o primeiro chip flash do tipo NOR. O primeiro dispositivo flash do tipo NAND foi introduzido um ano depois, em 1989.

O flash tipo NOR consome muito tempo para gravar e apagar, porém fornece completamente o endereço e o barramento de dados, permitindo o acesso aleatório a qualquer posição da memória. Isso o torna um substituto adequado para os antigos chips ROM (Ready-only memory), que são utilizados para armazenar o código do programa que raramente precisa ser atualizado, como a BIOS ou a firmware do set-top boxes de um computador. Sua resistência é de 10.000 a 1.000.000 de ciclos de limpeza. O dispositivo tipo NOR foi a base da mídia removível flash, e o Compact Flash foi baseado nele.

FIGURA 1: Funcionamento das estruturas flash tipo NAND e NOR, respectivamente.

DIFERENÇAS NAND E NOR

            O tipo NAND é tipicamente utilizado para armazenamento, por ter uma capacidade de armazenamento alta, e permite escrever rapidamente, mas a velocidade de leitura e de apagar arquivos é baixa. Ele só permite acesso sequencial aos dados. Já o tipo NOR é mais utilizado para execução de códigos, pois apesar de ter capacidade de armazenamento e velocidade de escrita baixa, ele possui uma velocidade alta de leitura e de apagar dados, além de permitir um acesso direto aos dados.

FIGURA 2: Avaliação das diferenças dos tipos NAND e NOR, feita pela Toshiba.

Fonte: What is the difference between NAND and NOR Flash? - EDN Network

PREÇO

Atualmente, o custo da memória flash é muito elevado comparado ao das EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) “comuns”, como, por exemplo, o HD. Já que possui inúmeras vantagens, tais como maior resistência, maior durabilidade e baixo consumo de energia, há bastante investimento dos fornecedores, tanto na área de estudos quanto na produção, o que vem fazendo com que haja uma queda dos preços e um aumento cada vez maior da capacidade de armazenamento.

Na imagem abaixo, segue uma tabela mostrando a grande diferença entre os preços de um SSD e um HD com a mesma capacidade de armazenamento.

FIGURA 3: Tabela comparativa de preços do SSD e do HD.

Fonte: Vale a pena trocar um HD por um SSD? - Tecmundo (Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/memoria/1951-vale-a-pena-trocar-um-hd-por-um-ssd-.htm>)

TEMPO DE VIDA

Um dos pontos negativos da memória flash é sua longevidade, já que, diferente dos HDs, onde a vida útil está relacionada a tempo de uso e a danos físicos, a dele está relacionada a número de regravações, permitindo aproximadamente 100.000 regravações. No caso de pen drives ou mesmo de um cartão de memória, isso não é importante, pois o número de operações é muito pequeno.

Porém, levando em conta um SSD, a longevidade é preocupante, devido à importância dos dados armazenados. Para evitar a inutilização do disco, os fabricantes usam sistemas de wear leveling (distribuição de uso). O sistema altera os setores usados cada vez que arquivos são criados ou modificados. Então, com 10.000 operações por bloco, um SSD de 64GB teria 640TB de gravações. Além disso, existe o write amplification, que é quando o dispositivo apaga e reescreve dados mais vezes que o requerido pela quantidade de novas informações, o que reduz a vida útil do dispositivo. Atualmente, os fabricantes estimam que a vida útil de um SSD seja de 5 a 10 anos.

DIFERENTES DISPOSITIVOS, TAXAS DE TRANSFERÊNCIAS E CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO

·        PEN DRIVES:

Também conhecido como “flash drives”, onde o número de vezes que o computador pode ler seus arquivos gravados na sua memória é ilimitado, diferentemente da quantidade de vezes que o dispositivo pode ser reprogramado. Os arquivos só podem ser apagados e reescritos um número limitado de vezes, mesmo assim, é uma quantidade limitada muito grande (entre 100.000 e 1 milhão de vezes).

Os pen drives utilizam a interface USB para poder interagir com o computador. A maioria dos pen drives atualmente são USB 2.0, ou seja, eles têm uma velocidade máxima de gravação e leitura de 30MB por segundo. Apesar disso, já existem pen drives que utilizam a interface USB 3.0 (velocidade de leitura e gravação podem chegar a 600MB), mas para isso é necessário que pelo menos uma das portas USB do seu computador seja compatível com essa tecnologia.
Em relação a capacidade de armazenamento, eles variam entre 1 GB e 32 GB. E alguns deles chegam a suportar 256 GB de dados.

FIGURA 4: Memória flash utilizada em um flash drive (ou pen drive).

Fonte: Flash Memory? - Wikipedia

·        CARTÕES SD:

Eles compartilham com os pen drives uma série de características, como a não-volatilidade e o número limitado de vezes que a memória pode ser reprogramada. A principal diferença encontrada entre eles é a interface. Em vez de se comunicar com outros dispositivos por portas USB, eles precisam ser inseridos em portas específicas para cartões SD, seja no smartphone, no tablet ou no computador.

Já que sua interface é diferente, a velocidade de leitura e gravação também será. A taxa de transferência de dados depende da classe na qual o cartão SD se encontra e, quanto maior o número da classe, maior a taxa de transferência de informações. Eles são divididos em 4 classes: de classe 2, que pode ter uma velocidade mínima de 2MB por segundo; de classe 4, que pode ter 4MB por segundo; e assim sucessivamente. Mas existem, também, cartões SD com um tipo de barramento especial chamado UHS (Ultra High Speed), que podem ser UHS classe I, o que permite transferir mais de 104MB por segundo, ou II, que transfere mais de 312MB por segundo.
  Sua capacidade de armazenamento está entre 2 GB até 512 GB (modelo com maior capacidade já lançado, ele foi desenvolvido para ser usado em câmeras de vídeo com capacidade de gravar 4 K ou Full HD, e, consequentemente, para fazer fotos consecutivas).

FIGURA 5: Cartão SD de 16GB da Toshiba.

·        SSD:

Os SSDs conseguem misturar o que tem de melhor nos HDs e nos dispositivos que possuem a memória flash. Eles são menores, não utilizam componentes móveis e possuem capacidades mais semelhantes às dos HDs do que pen drives ou cartões SD.

Eles conseguem atingir velocidades de leitura superior a 500MB por segundo e a velocidade de gravação não fica muito abaixo disso. E, assim como os pen drives e os cartões SD, eles têm um número limitado de reprogramações, e por causa da sua miniaturização dos componentes, esse número é ainda menor. Mas, com sua tecnologia wear leveling, ele consegue revezar todos os seus blocos de memória flash, não degastando excessivamente nenhum deles.

FIGURA 6: SSD da Intel.

Fonte: X25-M? - Wikipedia (Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/X25-M>)

REFERÊNCIAS

- DIAS, Guilherme. Coisas que você precisa saber antes de comprar um pendrive. Tecmundo. 17 jul. 2014. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/pendrive/59227-coisas-voce-precisa-saber-comprar-pendrive.htm>. Acesso em: 24 nov. 2015.
- FLASH Memory. Wikipedia. Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory#Distinction_between_NOR_and_NAND_flash>. Acesso em: 29 out.. 2015.

- HAMANN, Renan. Quanto realmente dura um SSD?. Tecmundo. 17 jun. 2014. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/ssd/57969-realmente-dura-ssd.htm>. Acesso em: 29 out. 2015.

- HAMMERSCHMIDT, Roberto. O que é memória Flash?. Tecmundo. 05 jul. 2012. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/hardware/198-o-que-e-memoria-flash-.htm>. Acesso em: 29 out. 2015.

- HIGA, Paulo. Qual a vida útil de um SSD na prática?. Tecnoblog. Disponível em: <https://tecnoblog.net/170763/qual-vida-util-de-um-ssd/>. Acesso em: 29 out. 2015.

- KURTZ, João. Calor pode aumentar vida útil de memória flash, diz empresa. Techtudo. 03 dez. 2012. Disponível em: <http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2012/12/calor-pode-aumentar-vida-util-de-memoria-flash-diz-empresa.html>. Acesso em: 29 out. 2015.
- KURTZ, João. Cartão de memória de 512GB da SanDisk suporta duas horas de filme em 4K. Techtudo. 12 set. 2014. Disponível em: <http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2014/09/cartao-de-memoria-de-512-gb-da-sandisk-suporta-duas-horas-de-filme-em-4k.html>. Acesso em: 24 nov. 2015.
- LANDIM, Wikerson. Tudo o que você precisa saber sobre cartões de memória. 18 out. 2012. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/cartoes-de-memoria/31521-tudo-o-que-voce-precisa-saber-sobre-cartoes-de-memoria.htm>. Acesso em: 24 nov. 2015.

- MORIMOTO, Carlos E.. Memória Flahs. Hardware. 01 out. 2007. Disponível em: <http://www.hardware.com.br/livros/hardware/memoria-flash.html>. Acesso em: 29 out. 2015.

- MORIMOTO, Carlos E.. Entendendo os SSDs. Hardware. 09 out. 2010. Disponível em: <http://www.hardware.com.br/tutoriais/entendendo-ssd/ciclos-gravacao-longevidade.html>. Acesso em: 29 out. 2015.- SUMARES, Gustavo. Guia: Conheça as diferenças entre os dispositivos de armazenamento. Olhar Digital. 31 mar. 2015. Disponível em: <http://olhardigital.uol.com.br/noticia/saiba-mais-sobre-os-diferentes-tipos-de-dispositivos-de-armazenamento-de-dados/47689>. Acesso em: 29 out. 2015.

   - WHAT is the difference between NAND and NOR Flash?. EDN Network. 29 mar. 2006. Disponível em: < http://www.edn.com/design/systems-design/4321127/What-is-the-difference-between-NAND-and-NOR-Flash->. Acesso em: 29 out. 2015.