Pamięci optyczne Do grupy pamięci optycznych zaliczamy napędy wykorzystujące do zapisu i odczytu wiązkę światła laserowego. Najczęściej nośnikiem jest plastikowy krążek (poliwęglan) pokryty warstwą odbijającą promień lasera. Napęd CD-ROM W 1980 roku firmy Philips i Sony wspólnie opracowały standard zapisu cyfrowego dźwięku CD-DA (ang. Compact Disk — Digital Audio) na poliwęglanowych płytach. Szybko zauważono, że technologię można wykorzystać do zapisu komputerowych danych cyfrowych. W 1984 roku zmodyfikowano oryginalną specyfikację standardu CD-DA, rozszerzając ją o techniki wykrywania i korekcji błędów. Powstał standard CD-ROM (ang. CD Read Only Memory— CD pamięć tylko do odczytu). W kolejnych latach pojawiały się rozszerzone wersje specyfikacji wprowadzające nowe możliwości napędów CD.

Pamięci optyczne Układ optyczny stanowiący istotę napędu CD/DVD składa się z kilku podstawowych elementów: • dioda laserowa emituje wiązkę światła laserowego; • półprzezroczyste lustro i pryzmat przepuszczają światło tylko w jedną stronę, a wracającą wiązkę kierują na fotodetektor; • soczewki skupiają wiązkę na powierzchni płyty CD i fotodetektorze; • fotodetektor zamienia fale świetlne na impulsy elektryczne

Pamięci optyczne Działanie układu optycznego zaczyna się w momencie wyemitowania wiązki świetlnej przez diodę. Wiązka przechodzi przez pryzmat i półprzezroczyste lustro, a następnie zestawem luster jest kierowana na soczewkę, która skupia promień lasera na ścieżce płyty CD/DVD. Odbite od płyty światło jest kierowane na soczewkę i trafia na pryzmat, który zmienia kierunek wiązki. Strumień, zamiast trafić ponownie na diodę, zostaje przekierowany na fotodetektor konwertujący promień świetlny na impulsy elektryczne. Ostatecznie elektronika napędu dekoduje impulsy i przesyła je do interfejsu jako dane cyfrowe.

Pamięci optyczne Dodatkowo napędy CD/DVD są wyposażone w: •Silnik — umożliwia obracanie zamontowanego nośnika w napędzie. Nośnik jest przytrzymywany wewnątrz napędu za pomocą specjalnej piasty. Układ optyczny napędu CD/DVD •Mechanizm ładujący nośnik — umożliwia zamontowanie nośnika w napędzie. Wyróżniamy trzy podstawowe sposoby ładowania nośnika: a) Tacka — najpopularniejszy i najtańszy sposób wprowadzania płyt do napędu. Nośnik kładziemy na tacce, która wjeżdża z płytą do urządzenia.

UWAGA Należy starannie umieszczać płyty CD/DVD na tacce. Niedbale ułożenie płyty może się zakończyć uszkodzeniem nośnika i napędu. Nieprawidłowo umieszczony nośnik może zostać źle zamontowany w piaście przytrzymującej. Łatwo sobie wyobrazić, co się stanie z plastikową płytą obracającą się z prędkością 250 km/h, która uwolni się z mechanizmu dokującego. Nośnik zostanie rozbity na kawałki, a w najgorszym razie uszkodzi elementy napędu.

Pamięci optyczne b) Szczelina — nośnik wsuwamy do szczeliny w napędzie. W pewnym momencie mechanizm przechwytuje płytę, wprowadzając CD/DVD do napędu. Rozwiązanie to częściej jest stosowane w samochodowych napędach CD/DVD, rzadziej w napędach CD/DVD-ROM. c) Kasetka — najbezpieczniejszy i najdroższy sposób ładowania nośnika. Płyta przed wprowadzeniem do napędu jest umieszczana w plastikowej kasetce, która chroni nośnik przed uszkodzeniami mechanicznymi. Kasetkę wsuwamy do napędu, a specjalny mechanizm odsuwa blaszaną zaślepkę, umożliwiając dostęp do powierzchni płyty To mechanizm używany w nośnikach mało odpornych na zarysowania i zabrudzenia (HDDVD).

Pamięci optyczne •Silnik krokowy — układ optyczny jest montowany na specjalnym wózku, którym za pomocą przekładni ślimakowej porusza silnik krokowy. Wózek umożliwia ruch wzdłużny i kieruje układ optyczny pod odpowiedni obszar płyty. •Płytkę drukowaną z elektroniką sterującą pracą napędu — umożliwia ona montaż elementów odpowiedzialnych za sterowanie napędem (bufor danych, elektronika pozycjonera, detekcja błędów, kontroler interfejsu). Nośnikiem w napędach CD/DVD/Blu-ray jest płyta wykonana z poliwęglanu o średnicy 12 cm i grubości 1,2 mm. Pośrodku znajduje się otwór o średnicy 1,5 cm. Płyta obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Na powierzchni płyty znajduje się jedna ścieżka zwinięta spiralnie. Patrząc przez mikroskop na powierzchnię ścieżki, zobaczymy obszary płaskie zwane polami (ang. land) lub wgłębienia (ang. pit). Podczas procesu produkcji płytę wytłacza specjalna prasa, odciskając w ciepłym plastiku ścieżkę z landami i pitami tworzącymi zapis danych. Aby układ optyczny napędu CD/DVD mógł odczytywać dane, płyta jest pokryta cienką warstwą aluminium, która działa jak lustro. Warstwa odbijająca jest zabezpieczana lakierem utwardzanym ultrafioletem. Na koniec nadrukowuje się etykietę.

Pamięci optyczne Układ optyczny emituje strumień lasera, który oświetla ścieżkę z zapisanymi danymi. Na obszarze pola światło jest odbijane, na obszarze wgłębienia — załamywane. Każdorazowe przejście wiązki światła nad krawędzią wgłębienia fotodetektor odnotowuje jako zmianę stanu. Przejścia między landem a pitem i pitem a landem są traktowane jako jedynki bitowe, natomiast obszary bez zmiany — jako zera bitowe. Specyfikacja napędu CD/DVD Wybierając nowy napęd, musimy zwrócić uwagę na następujące parametry: 1. Wydajność — na którą składają się: a)Prędkość obrotowa — prawie wszystkie współczesne napędy CD/DVD podczas odczytu danych obracają płytę ze stałą prędkością obrotową CAV (ang. Constant Angular Velocity — stała prędkość kątowa). W mechanizmach CLV (ang. Constant Linear Velocity — stała prędkość liniowa) prędkość obrotowa zmienia się w zależności od położenia układu optycznego. b)Prędkość przesyłu — określa czas, w jakim napęd pobiera dane z nośnika i wysyła do interfejsu. Napędy CD otrzymują oznaczenia: x1, x2, ..., x50, x56. Oznaczenie xl informuje, że napęd CAV jest w stanie uzyskać przepustowość około 154 KB/s (zewnętrzna część płyty). Kolejne oznaczenia x2, x3, x50 są zwielokrotnieniem podstawowej prędkości. Napędy DVD są oznaczone: x1, x2, ..., x16; xl umożliwia transfer około 1,4 MB/s, a kolejne oznaczenia — x2, x16 — to zwielokrotnienia prędkości podstawowej.

Pamięci optyczne Należy pamiętać, że napędy CAV obracają płytę ze stałą prędkością, a informacje są odczytywane z różnymi prędkościami — najszybciej na skrajnej części płyty. Płyty CD/ DVD zwykle nie są całkowicie zapisane, co oznacza, że najczęściej odczytywane dane pochodzą z wewnętrznego, najwolniejszego obszaru nośnika.

Pamięci optyczne c) Średni czas dostępu — w celu uzyskania tej wartości sumujemy średni czas wyszukiwania i opóźnienie Średni czas wyszukiwania to czas przeskoku między dwoma losowo wybranymi obszarami ścieżki. Opóźnienie to czas potrzebny na ustawienie napędu optycznego nad odpowiednim obszarem ścieżki i dotarcie do odpowiedniego sektora. Obydwie wartości są wyrażane w milisekundach. 2.Funkcje nagrywarki — większość sprzedawanych dzisiaj napędów ma funkcje nagrywania płyt CD/DVD — R i RW Producentom bardziej opłaca się wyposażać napędy we wszystkie dostępne funkcje. Można to zaobserwować, porównując ceny zwykłych napędów DVD-ROM z cenami nagrywarek DVD-RW 3.Buforowanie — podobnie jak w przypadku dysków twardych, napędy optyczne mają bufory w postaci pamięci DRAM. Pozwalają one na przechowywanie najczęściej odczytywanych danych, co przyspiesza transfer między napędem a płytą główną. 4.Interfejs — obecnie najczęściej sprzedaje się napędy przeznaczone do współpracy z interfejsem SATA. Kupując nowy napęd optyczny, musimy sprawdzić, czy jego interfejs jest zgodny z posiadaną płytą główną. 5.Cenę — czasy, kiedy napędy optyczne CD/DVD kosztowały tysiące złotych, minęły bezpowrotnie. Niezłej klasy nagrywarkę DVD można kupić za około 100 zł.

Pamięci optyczne Napędy DVD Dotychczas omawialiśmy wspólne cechy napędów optycznych CD i DVD. Teraz skupimy się na technologii DVD-ROM. DVD (ang. Digital Versatile Disc — uniwersalny dysk cyfrowy) to technologia umożliwiająca zapis filmów w postaci cyfrowej oraz przechowywanie komputerowych danych cyfrowych. Technologia DVD-ROM jest podobna do CD-ROM; największą różnicą jest gęstość zapisanych danych. Dzięki zastosowaniu lasera o krótszej wiązce promienia można zapisać więcej informacji przy wykorzystaniu tego samego nośnika. Spiralna ścieżka na płycie DVD jest cieńsza, co daje możliwość umieszczenia większej liczby zwojów i ostatecznie wpływa na zwiększenie pojemności. Standardowa płyta CD umożliwia zapis 700 MB. Porównywalny jednowarstwowy nośnik DVD przechowuje 4,7 GB danych, a płyta dwuwarstwowa — 8,5 GB.

Pamięci optyczne Technologia DVD przewiduje wykorzystanie czterech typów nośników: •DVD-5 — jednostronny, jednowarstwowy, umożliwia zapis do 4,7 GB. •DVD-9 — jednostronny, dwuwarstwowy, przechowuje dane na dwóch sklejonych warstwach, umożliwia zapis 8,5 GB danych. •DVD-10 — dwustronny, jednowarstwowy, przechowuje dane na dwóch stronach płyty DVD, umożliwia zapis 9,4 GB. W celu odczytu danych z drugiej strony trzeba wyciągnąć i przełożyć płytę. •DVD-18 — dwustronny, dwuwarstwowy, umożliwia zapis 17,1 GB danych na dwóch warstwach na obu stronach płyty.

Pamięci optyczne Nagrywarki i nośniki R i RW Nazwa napędów CD/DVD-ROM (Read Only Memory — pamięć tylko do odczytu) wskazuje, że napędy optyczne umożliwiają wyłącznie odczyt danych. Opracowano jednak nowy typ napędu: CD-R i CD-RW, a następnie DVD ± RW, umożliwiający zapis danych na specjalnych płytach. Pierwsze nagrywarki CD-R (CD-Read — odczyt) umożliwiały jednorazowy zapis na nośnikach jednokrotnego zapisu CD-R Druga generacja nagrywarek CD-RW (CD- Read Write — odczyt zapis) umożliwia zapis na nośnikach zapisu wielokrotnego CD- -RW i jednokrotnego CD-R Obecnie nie kupimy już nagrywarek CD, a jedynie DVD. Nagrywarki DVD umożliwiają zapis na tradycyjnych płytach CD-R, CD-RW oraz na specjalnych nośnikach DVD±R lub ±RW Technologia zapisu na płytach DVD rozwija się dwukierunkowo: część producentów wspiera standard DVD-R, -RW, inne firmy wybierają DVD+R, +RW Na szczęście większość sprzedawanych dzisiaj nagrywarek to napędy DVD Multi umożliwiające nagrywanie i odczyt płyt wszystkich standardów.

Pamięci optyczne Zapis na płytach CD/DVD-R jest swego rodzaju procesem wypalania (ang. bum), dlatego można się spotkać z terminem „wypalanie płyty". Plastikowy krążek jest pokryty warstwą barwnika organicznego, cienką odblaskową warstwą srebra, warstwą lakieru zabezpieczającego i etykietą. Laser napędu podczas nagrywania nośnika CD/DVD-R przełącza się w tryb dużej mocy i wypala miejscami warstwę organiczną. Zaczernione (wypalone) miejsca są traktowane jak wgłębienia w oryginalnym wytłaczanym nośniku CD-ROM i analogicznie odczytywane. Mała moc lasera jest wykorzystywana podczas procesu odczytu płyty, gdy napęd działa jako zwykły CD/DVD-ROM.

Pamięci optyczne W płytach CD/DVD-R zrezygnowano ze stosowania aluminium jako warstwy odblaskowej. Aluminium w kontakcie z warstwą organiczną utleniało się, dlatego zastąpiono je szlachetniejszym srebrem. UWAGA Warstwę polimorficzną płyty RW można porównać do bryty lodu. Artysta tworzy rzeźbę w bryle lodowej, która po jakimś czasie rozpuści się i będzie zwykłą wodą. Rzeźbiarz może ponownie zamrozić wodę i uzyskać bryłę lodu pod nowe dzieło.

Pamięci optyczne Standard DVD-R i -RW Standard „minus" DVD został zaprojektowany przez firmę Pioneer i opublikowany w 1997 roku jako DVD-R. Płyta DVD-R umożliwia jednokrotny zapis do 4,7 GB danych na nośniku jednostronnym oraz do 9,4 GB na dwóch warstwach. Zapis i odczyt dwu-warstwowy jest możliwy dzięki ruchomej soczewce układu optycznego, która ogniskuje promień lasera na pierwszej lub drugiej warstwie nośnika. Wykorzystanie nośnika organicznego powoduje, że ceny płyt DVD-R plasują się na poziomie cen płyt CD-R. Wielokrotny zapis umożliwiają płyty DVD-RW, które wykorzystują do zapisu warstwę zmieniającą fazę. Rozwiązanie to wprowadzono w 1999 roku. Dane są zapisywane w specjalnym pofałdowanym rowku. Częstotliwość pofałdowania zapewnia sygnał zegarowy dla napędu.

Pamięci optyczne Standard DVD+R i +RW Równolegle rozwija się standard „plus" DVD. Standardy DVD+R i DVD+RW nadzoruje organizacja DVD+RW Alliance założona przez firmy Sony i Philips w 1997 roku. Jako pierwszy powstał standard wielokrotnego zapisu DVD+RW, a na jego bazie opracowano DVD+R. Standardy umożliwiają jednokrotny zapis do 4,7 GB danych na nośniku jednostronnym oraz do 9,4 GB na dwóch warstwach. Struktury płyt standardów „minus" i „plus" są podobne; różnice objawiają się w częstotliwości pofałdowania rowka.

Pamięci optyczne Napędy Blu-ray Następcą standardu DVD jest optyczna technologia Blu-ray Disc (BD) umożliwiająca zapis bardzo dużych ilości danych na nośniku optycznym standardowej wielkości. Większą gęstość ścieżki uzyskano dzięki zastosowaniu niebieskiego lasera o krótszej fali. Standard umożliwia zapis filmów w rozdzielczości HD lub komputerowych danych cyfrowych. Na płycie jednowarstwowej jednostronnej zmieści się 25 GB danych, na dwuwarstwowej — 50 GB, na czterowarstwowej — 100 GB, a na ośmiowarstwowej — 200 GB.

CD 0.7 GB DVD 4.7 GB Blu-ray Disc 25 GB

Pamięci optyczne Podstawowym nośnikiem jest BD-ROM, którego budowa i proces produkcji są podobne jak w przypadku płyt DVD-ROM. Blu-ray umożliwia również użycie nośników BD-R jednokrotnego zapisu oraz BD-RE wielokrotnego zapisu. Napędy BD są kompatybilne z wcześniejszymi standardami i umożliwiają odczyt oraz zapis płyt CD i DVD.

Napęd BD-ROM przeznaczony dla interfejsu SATA

EEPROM/flash Nośniki i urządzenia oparte na pamięciach EEPROM/flash Coraz większą popularność zyskują nośniki i urządzenia wykorzystujące pamięć flash. Przyjmują one formę kart pamięci, pendrive'ów czy dysków flash. Skutecznie wyeliminowały dyskietki, a ostatnio coraz częściej zastępują nośniki CD/DVD i dyski twarde HDD. Pamięć flash jest odmianą pamięci EEPROM (ang. Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory), która pozwala na kasowanie danych za pomocą prądu elektrycznego — w przeciwieństwie do pamięci EPROM kasowanej światłem ultrafioletowym. Flash jest odmianą pamięci ROM, więc przechowuje dane nawet po odłączeniu napięcia. Pamięć flash zapisuje informacje sekwencyjnie, dlatego nadaje się do roli pamięci masowej, nie może być natomiast używana jako pamięć operacyjna. Dzisiejsze pamięci flash to połączone ze sobą tranzystory tworzące komórki pamięci, które dodatkowo zawierają kontrolery sterujące operacjami zapisu, odczytu czy detekcji i kontroli błędów.

EEPROM/flash Działanie i budowa pamięci flash Pamięć flash ROM wykorzystuje do przechowywania danych tranzystory polowe MOSFET (ang. Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor — tranzystor polowy o strukturze: metal, tlenek, półprzewodnik) charakteryzujące się trójwarstwową budową Tranzystor MOSFET różni się od zwykłego tranzystora polowego dodatkową warstwą określaną jako bramka pływająca (swobodna) (ang. FG, Floating Gate), izolującą bramkę sterującą (ang. CG, Control Gate) od dielektryka.

EEPROM/flash W momencie przyłożenia napięcia 12 V do bramki sterującej CG i drenu D zwanego linią bitu (w operacji zapisu oraz odczytu bierze udział bramka selekcyjna zwana linią słowa) naładowane ujemnie elektrony z warstwy p są przyciągane do bramki FC, co umożliwia przepływ prądu od drenu D do źródła S. Pobór prądu przez tranzystor następuje wyłącznie podczas operacji przełączania, a przyciągnięte przez bramkę pływającą elektrony mogą być przechowywane przez kilkadziesiąt lat (jedna komórka pamięci flash to jeden tranzystor MOSFET). Kiedy bramka FG nie gromadzi ładunku (czysta komórka), kontroler pamięci flash interpretuje taki stan jako jedynkę (prąd pomiędzy D a S nie płynie), natomiast ładunek przechowywany w FG jest odczytywany jako zero (prąd pomiędzy D a S może płynąć). Pamięć flash umożliwia faktycznie jedynie zmianę stanu z jedynki na zero. Odwrotna sytuacja ma miejsce podczas procesu czyszczenia komórek (ang. erase) i polega na przyłożeniu na FG i D odwrotnie spolaryzowanego impulsu prądowego o napięciu 12 V i natężeniu kilkuset amperów (200 A zgromadzonych za pomocą kilku szeregowo połączonych kondensatorów), który czyści pływającą bramkę (neutralizuje zgromadzony ładunek).

EEPROM/flash Pamięci flash można podzielić na dwa rodzaje: NOR (komórki są łączone równolegle) i NAND (komórki są łączone szeregowo). NOR — koncepcja budowy pamięci flash NOR (macierzowa) przypomina inne rodzaje pamięci, np. RAM, również w tym przypadku możliwy jest swobodny dostęp do danych w poszczególnych komórkach, ale proces zapisu i kasowania jest wolny. Pamięci tego typu stosuje się tam, gdzie dane są rzadko zapisywane lub modyfikowane, a liczy się przede wszystkim szybkość odczytu — zwykle są stosowane do przechowywania oprogramowania niskopoziomowego, tzw. firmware, np. BIOS-u płyty głównej. NAND — budowa pamięci flash NAND uniemożliwia odczyt pojedynczej komórki; dane są pobierane w postaci stron (kolumn) zawierających od kilkunastu do kilkuset kilobajtów. W porównaniu z NOR pamięć NAND charakteryzuje się większą gęstością zapisu (mniejszymi kosztami produkcji), umożliwia szybsze kasowanie i zapis, a liczba cykli kasowania jest około 10 razy większa. Technologia ta preferowana jest w pamięciach masowych takich jak pendrive'y karty pamięci czy dyski SSD. W przypadku pamięci NAND nie ma możliwości zapisania bitu bez uprzedniego skasowania i nadpisania bardzo dużych bloków danych (proces P/E, Programming/Erasing).

EEPROM/flash Karty pamięci flash Pierwszymi nośnikami wykonanymi w technologii flash były karty pamięci (ang. memory card) stosowane w cyfrowych aparatach fotograficznych, komputerach przenośnych i stacjonarnych, telefonach komórkowych, odtwarzaczach mp3/mp4 itp. W ciągu kilku lat powstały różne standardy pamięci flash (rysunek 2.56). Do najpopularniejszych należą: • MultiMedia Card (MMC). Standard kart flash opracowany przez firmy SanDisk oraz Siemens w 1997 roku. Niewielkie rozmiary (24x32x1,4 mm) i waga sprawiły, że karta stała się dość popularna. • Secure Digital (SD). Standard kart pamięci opracowany przez firmy Panasonic, SanDisk i Toshiba w 2000 roku. Karty SD charakteryzują się niedużymi wymiarami (24x32x2,1 mm) i niewielką masą (około 2 g). Mają przycisk zabezpieczający przed zapisem. Istnieją również wersje o zmniejszonych rozmiarach: mini- i microSD, oraz odmiany o podwyższonych parametrach pojemności i przepustowości: SDHC (ang. Secure Digital High Capacity) oraz SDXC (ang. Secure Digital eXtended Capacity). Memory Stick (MS). Standard kart flash opracowany przez firmę Sony dla potrzeb jej własnego sprzętu (aparaty, konsola PlayStation, kamery). Istnieją również wersje o zmniejszonych gabarytach: Memory Stick Duo (31,0x20,0x1,6 mm), Memory Stick PRO Duo oraz najmniejsza Memory Stick Micro (M2) (15,0x12,5x1,2 mm).

EEPROM/flash CompactFlash (CF). Najstarszy standard opracowany w 1994 roku przez SanDisk. Karta ma rozmiar 42,8x36,4 mm i grubość 3,3 mm (typ I) lub 5 mm (typ II). Standard jest kompatybilny ze standardem PCMCIA-ATA. SmartMedia (SM). Nierozwijany już standard pamięci flash opracowany przez firmę Toshiba. xD Picture Card (xD). Standard pamięci flash wykorzystywany głównie w aparatach cyfrowych, opracowany przez firmy Olympus i Fujifilm i wprowadzony na rynek w lipcu 2002 roku. Karty mają wymiary 20x25x1,78 mm.

EEPROM/flash

EEPROM/flash Urządzenia są wyposażone w specjalne gniazdo, w którym umieszcza się kartę (rysunek). Jeżeli komputer nie ma gniazda pamięci flash, można nabyć czytnik kart podłączany przez port USB. W niektórych komputerach stacjonarnych montuje się czytniki pamięci flash zamiast stacji dyskietek. Czytniki tego typu pozwalają na obsługę różnych standardów kart pamięci.

EEPROM/flash Obecnie na rynku są dostępne karty o pojemnościach od kilku do kilkudziesięciu gigabajtów oraz różnych czasach zapisu i odczytu. Pendrive (ang. pen — pióro, drive — napęd) jest przenośnym urządzeniem wykorzystującym do przechowywania danych pamięć flash/EEPROM, komunikującym się z komputerem za pomocą magistrali USB. Pendrive'y służą przede wszystkim do przenoszenia informacji między systemami komputerowymi — skutecznie zastępują dyskietki. Najważniejsze elementy pendrive'a to kontroler oraz pamięć flash (rysunek).

UWAGA

Po włożeniu pendrive'a do portu USB większość systemów operacyjnych wykryje urządzenie automatycznie (Pług and Play), a następnie zamontuje je jako kolejny napęd

EEPROM/flash Producenci napędów pendrive prześcigają się w wymyślaniu kształtów i form urządzeń. Można spotkać pendrive'y w kształcie zwierząt, owoców, w wodoszczelnych lub przezroczystych obudowach, z chowanymi wtyczkami USB itp. Obecnie na rynku dostępne są pendrive'y o pojemności od kilku do kilkudziesięciu gigabajtów oraz różnym czasie odczytu i zapisu danych. Dyski flash SSD Technologie służące do przechowywania danych z wykorzystaniem układów scalonych określa się jako Solid State Storage (SSS). Dyski SSD (ang. Solid State Drive) (rysunek ) stanowią odmianę napędów SSS wykorzystującą do trwałego przechowywania danych pamięci półprzewodnikowe. Od tradycyjnych napędów USB i kart pamięci napędy SSD różnią się jakością stosowanych modułów NAND flash oraz tym, że mają kontrolery i interfejsy.

EEPROM/flash Wydaje się, że w przyszłości mogą one zastąpić tradycyjne dyski twarde, choć przewiduje się, że zrównanie cen dysków HDD i SSD nastąpi dopiero za kilka lat. Badania wskazują jednak, że rozwój pamięci NAND flash osiągnie swoją granicę technologiczną w 2023 roku (przy zachowaniu obecnych trendów rozwojowych), kiedy proces produkcyjny osiągnie 6,5 nm. Okazuje się bowiem, że poniżej wartości 6,5 nm spada drastycznie żywotność komórek NAND flash oraz pojawiają się znaczne opóźnienia w działaniu układów.

EEPROM/flash Obecnie nad wdrażaniem nowych technologii dotyczących pamięci NAND flash czuwa ONFI (ang. Open NAND Flash Interface), organizacja zrzeszająca około 100 różnych firm (m.in. Intel, Mircom, Sony, SanDisk, Seagate). Najnowsza specyfikacja ONFB.O opublikowana w marcu 2011 roku przewiduje zastosowanie napędów flash umożliwiających transfer do 400 MB/s, uzyskiwany dzięki interfejsowi NV-DDR2. Dyski NAND flash można podzielić na dwie kategorie: •MLC (ang. Multi Level Celi — wielopoziomowe komórki pamięci) — cechuje się dużą gęstością zapisu, wolniejszą pracą, mniejszą trwałością (2-bitowe komórki — 10 000 cykli, 3-bitowe komórki — około 1000 cykli, 4-bitowe komórki — kilkaset cykli), małą odpornością na temperaturę i niższą ceną. •SLC (ang. Single Level Celi — jeden poziom komórek pamięci) — cechuje się mniejszą gęstością zapisu, wydajniejszą pracą, większą trwałością (50 000/100 000 cykli), dużą odpornością na temperaturę, mniejszym poborem energii i wysoką ceną.

EEPROM/flash Dysk flash ma postać płytki drukowanej z zamontowanymi powierzchniowo układami scalonymi, zamkniętej w obudowie 1,8 cala, 2,5 cala, 3,5 cala. Podstawowymi komponentami dysku SSD są (rysunek): •Kontroler — odpowiedzialny za wymianę informacji między pamięcią a interfejsem dysku. Od kontrolera w dużej mierze zależy wydajność całego urządzenia. •Kości pamięci — półprzewodnikowe pamięci typu EEPROM SLC lub MLC. •Bufor — zbudowany na bazie pamięci DRAM.

EEPROM/flash W celu zwiększenia żywotności dysków SSD kontrolery niektórych producentów wykonują tzw. balansowanie użytkowania polegające na korzystaniu z komórek w różnych lokacjach dysku. Dzięki temu zużycie komórek przebiega równomiernie i poprawia się ogólna sprawność pamięci flash. Główne bolączki dysków SSD to: •brak standaryzacji, •trwałość pamięci flash, •wysokie koszty. Płyta RW umożliwia wielokrotny zapis, a jej budowa jest bardziej złożona. Poliwęglanowy krążek pokrywają kolejno: warstwa izolatora, warstwa polimorficzna (zmieniająca stan), warstwa izolatora, odblaskowa warstwa aluminium, lakier zabezpieczający i etykieta. Laser napędu RW pracuje w trzech trybach mocy: w trybie słabym odczytuje płyty, w mocnym -— wypala, w bardzo mocnym — kasuje. Wielokrotny zapis umożliwia warstwa polimorficzna, która normalnie jest w fazie stałej pozwalającej na zapis. Jeżeli dane mają zostać skasowane, laser podgrzewa powierzchnię tej warstwy do temperatury, w której staje się płynna, a po zastygnięciu wraca ona do pierwotnego stałego stanu, po czym możliwy jest ponowny zapis.