Centar za edukaciju-BiH

Predmet:Kako USB pamti podatke?

---

USB uredjaji, kao sto su USB flash diskovi ili SSD-ovi, mogu da pamte podatke bez stalnog napajanja zahvaljujuci tehnologiji NAND flash memorije, koja se koristi za skladistenje podataka.

NAND flash memorija je tip ne-volatilne memorije, sto znaci da podaci u njoj ostaju sacuvani cak i kada je uredjaj iskljucen i nema napajanja. Ovo je moguce zbog specificne strukture NAND memorijskih celija koje mogu zadrzati elektricni naboj i, prema tome, ocuvati podatke.

Evo kako to funkcionise:

NAND flash memorija se sastoji od malih celija koje mogu zadrzati elektricni naboj u obliku "0" ili "1". Kada se podaci upisuju na uredjaj, ove celije se pune i prazne, sto omogucava upisivanje i citanje podataka.

Elektricni naboj u celijama memorije ostaje stabilan i moze zadrzati podatke i bez napajanja uredjaja. Ovo je kljucna karakteristika koja omogucava da podaci ostanu ocuvani i kada je uredjaj iskljucen.

Pisanje i citanje podataka na USB-u se vrsi pomocu kontrolera koji upravlja interakcijom izmedju racunara i memorije. Kontroler ne mora biti aktivan kada se podaci samo citaju ili kada je uredjaj iskljucen, jer su podaci već zapisani u NAND celijama.
Na ovaj nacin, USB uredjaji mogu da zadrze podatke bez potrebe za stalnim napajanjem, sto im omogucava da budu prenosivi i pouzdani za dugorocno cuvanje podataka.

---

Predmet:Kakva je struktura NAND celija?

---

Struktura NAND flash memorije je vrlo specificna i sastoji se od organizovanih celija koje su rasporedjene u strukture blokova i stranica. Ove celije omogucavaju efikasno skladistenje podataka u obliku binarnih vrijednosti (0 ili 1), a evo kako funkcionise osnovna struktura:

1. Celija NAND memorije (Memory Cell)
NAND memorija se sastoji od silikonskih tranzistora (najcese u formi MOSFET tranzistora). Svaka celija u NAND memoriji moze pohraniti jedan bit informacija tako sto koristi elektricni naboj da reprezentuje stanje 0 ili 1.
Bit: Jedna celija moze imati dvije opcije:
0: Kada je celija prazna (bez elektricnog naboja).
1: Kada je celija napunjena elektricnim nabojem.

2. Stranice (Pages)
Celije su grupisane u stranice (eng. pages). Stranica je osnovna jedinica za citanje i upisivanje podataka.
Tipicna velicina stranice je izmedju 2 KB i 16 KB.
Svaka stranica sadrzi niz celija koje mogu da se upisu ili ocitaju u jednom ciklusu.

3. Blokovi (Blocks)
Stranice su grupisane u blokove (eng. blocks). Jedan blok obicno sadrzi izmedju 64 i 256 stranica, u zavisnosti od specificne implementacije.

Blok je jedinica koju je nemoguce prepisivati direktno; pre nego sto podaci mogu biti upisani u blok, prethodni podaci moraju biti obrisani.
Brisanje se vrsi na nivou blokova, sto znaci da da bi se podaci promenili u NAND memoriji, najpre morate obrisati cio blok i potom upisivati nove podatke.

4. Struktura NAND memorije
NAND Flash je organizovan u seriju serijskih celija, koje formiraju "lanac" ili "seriju" tranzistora povezanih u logicke nizove. To omogucava nizak nivo energije kada se podaci upisuju ili citaju, ali i visoku gustinu podataka u fizickom prostoru.

---

Predmet:Vrste NAND Flash memorije

---

NAND Flash memorija moze imati razlicite tipove na osnovu nacina na koji cuva vise bitova po celiji:

SLC (Single-Level Cell): Svaka celija cuva samo jedan bit podataka (0 ili 1). To je najbrza i najpouzdanija opcija, ali i najskuplja.
MLC (Multi-Level Cell): Svaka celija moze cuvati vise od jednog bita (obicno 2 bita po celiji), sto povecava kapacitet, ali smanjuje brzinu i trajnost.
TLC (Triple-Level Cell): Svaka celija moze cuvati 3 bita podataka, cime se dalje povecava kapacitet, ali brzina i izdrzljivost jos vise opadaju.
QLC (Quad-Level Cell): Svaka celija moze cuvati 4 bita podataka, sto dovodi do jos veceg kapaciteta, ali sa dodatnim smanjenjem brzine i trajnosti.

---

Predmet:Wear Leveling

---

Zbog toga sto se NAND flash memorija "trosi" sa vremenom (celije se mogu upisivati i brisati samo odredjeni broj puta), koristi se tehnika wear leveling. To je algoritam koji rasporedjuje upisivanje podataka ravnomerno preko svih blokova, kako bi se produzio vek trajanja uredjaja.

---

Predmet:Kako funkcionise upisivanje i brisanje?

---

Upisivanje podataka: Podaci se upisuju u praznu stranicu unutar bloka.
Brisanje podataka: Brisanje se mora raditi po blokovima, sto znaci da morate obrisati ceo blok i ponovo ga upisati.
Zamjena blokova: Kada blokovi postanu puni i obrisani, podaci se premestaju u nove, sve dok se blokovi ne iscrpe.

---

Predmet:Prednosti i mane NAND memorije

---

Prednosti:
Visoka gustina podataka u malom prostoru.
Nizak energetski zahtevi.
Relativno niska cijena po gigabajtu u odnosu na druge tehnologije (kao sto je DRAM).

Mane:
Ogranicen broj upisivanja/brisanja pre nego sto dodje do degradacije (takozvani wear-out efekat).
Sporiji od DRAM-a kada je u pitanju citanje i pisanje.

---