Ingatan kilat

Ingatan kilat adalah sejenis ingatan komputer tidak meruap yang boleh dipadam dan diaturcara semula secara elektrikal. Ia digunakan secara meluas pada pemacu kilat USB, kad ingatan serta sebagai media storan bagi peralatan elektronik digital seperti telefon bimbit, PDA, pemain audio digital dan kamera digital.

Sepintas lalu

Ingatan kilat adalah ingatan tidak meruap, bermakna ia boleh mengekalkan maklumat yang tersimpan di dalamnya apabila bekalan kuasa dimatikan. Tambahan pula, ingatan kilat menawarkan masa capaian baca yang pantas (walaupun tidaklah sepantas DRAM yang digunakan pada PC) serta lebih tahan hentakan mekanikal berbanding cakera keras. Faktor tersebut menjadikan ingatan kilat popular sebagai media storan bagi peranti elektronik digital. Selain itu, ingatan kilat yang dipakejkan sebagai kad ingatan ataupun pemacu kilat USB adalah tahan lama, tahan tekanan tinggi, tahan panas dan tahan air.

Walaupun secara teknikalnya ingatan kilat diklasifikasikan sebagai sejenis EEPROM, istilah tersebut hanya digunakan kepada jenis EEPROM konvensional yang hanya boleh dipadam dalam blok yang kecil dalam satu-satu masa, biasanya bait demi bait. Oleh kerana kitaran padam yang perlahan, saiz yang besar bagi blok ingatan kilat yang boleh dipadam dalam satu-satu masa menjadikan proses pengaturcaraannya lebih pantas daripada EEPROM jenis lama.

Prinsip pengendalian

Pemacu kilat USB yang telah dibuka. Cip di sebelah kiri ialah cip ingatan kilat manakala cip di sebelah kanan pula ialah pengawal mikro.

Ingatan kilat menyimpan maklumat di dalam satu tatarajah susunan transistor get terapung, dikenali sebagai "sel". Di dalam peranti sel aras tunggal (SLC) jenis lama, setiap sel memegang hanya 1 bit maklumat, tetapi di dalam ingatan kilat sel berbilang aras (MLC) pula setiap sel boleh memegang lebih daripada 1 bit maklumat.

Ingatan kilat boleh dibahagikan kepada 2 jenis utama iaitu ingatan kilat NOR (get tak-atau) dan ingatan kilat NAND (get tak-dan).

Sejarah

Ingatan kilat (kedua-dua jenis NOR dan NAND) dicipta oleh Dr. Fujio Masuoka semasa bekerja di Toshiba pada tahun 1984. Menurut Toshiba, nama "kilat" (flash) telah dicadangkan oleh rakan sekerja Dr. Masuoka, Mr. Shoji Ariizumi, kerana proses pemadaman kandungan ingatan mengingatkannya kepada flash kamera. Dr. Masuoka mempersembahkan ciptaannya di dalam Mesyuarat Peranti Elektronik Antarabangsa 1984 IEEE (IEDM) yang diadakan di San Francisco, California. Intel telah melihat potensi besar bagi ciptaan tersebut dan memperkenalkan cip ingatan kilat NOR komersial pertama pada tahun 1988.

Ingatan kilat jenis NOR memerlukan masa operasi tulis/baca yang lebih lama, tetapi menyediakan bas alamat dan data sepenuhnya, membolehkan operasi capaian rawak pada mana-mana lokasi ingatan. Faktor ini menjadikannya sebagai pengganti sesuai bagi cip ROM lama, yang digunakan untuk menyimpan kod aturcara yang jarang diperlukan untuk dikemaskini, seperti BIOS komputer. Ia tahan sekitar 10,000 sehingga 1,000,000 kitar padam. Ingatan kilat NOR adalah asas bagi media storan mudah alih berasaskan ingatan kilat yang terawal; CompactFlash asalnya menggunakan ingatan jenis tersebut sebelum beralih kepada jenis NAND yang lebih murah.

Toshiba mengumumkan ingatan kilat NAND di ISSCC pada tahun 1989. Ia mempunyai masa operasi padam/tulis yang lebih pantas, serta memerlukan luas cip sesel yang lebih kecil, menghasilkan ketumpatan storan yang lebih besar serta kos sebit yang lebih murah daripada ingatan kilat NOR; ia juga tahan 10 kali lebih lama daripada ingatan kilat NOR. Walau bagaimanapun, antaramuka I/O bagi ingatan kilat NAND tidak menyediakan bas alamat luaran capaian rawak, sebaliknya data mestilah dibaca blok-demi-blok, dengan saiz blok antara beratus sehingga beribu bit. Ia menjadikan ingatan kilat NAND tidak sesuai untuk menggantikan ROM aturcara, memandangkan kebanyakan pemproses mikro dan pengawal mikro tidak boleh melancarkan program secara terus tanpa capaian rawak; walau bagaimanapun, ingatan kilat NAND adalah serupa seperti storan sekunder lain seperti cakera keras dan storan optikal, dengan itu menjadikannya sesuai sebagai media storan seperti kad ingatan. Media storan berasaskan ingatan kilat NAND ialah SmartMedia, diikuti dengan yang lain seperti MultiMediaCard, Secure Digital, Memory Stick dan xD-Picture Card. Generasi terbaru kad ingatan seperti RS-MMC, miniSD dan microSD, serta Intelligent Stick, tampil dengan saiz yang sangat kecil; kad microSD hanya bersaiz 1.5 cm², dengan ketebalan kurang daripada 1 mm.

Limitasi

• Walaupun ingatan kilat boleh dibaca atau ditulis secara capaian rawak, operasi padam perlu dilakukan secara blok demi blok.
• Seperti storan komputer yang lain, kitar tulis padam bagi ingatan kilat adalah terhad. Namun begitu, teknik perataan haus (wear-levelling) digunakan bagi menyeimbangkan kesan haus bagi satu-satu sel akibat operasi baca/tulis/padam, sekaligus memanjangkan jangka hayat ingatan kilat.

Perbezaan ingatan kilat NOR dan NAND

• Sambungan bagi sel ingatan individu adalah berbeza. (cip NOR menggunakan sambungan menyerupai get NOR manakala cip NAND pula menggunakan sambungan menyerupai get NAND).
• Ingatan kilat NOR membenarkaan bacaan capaian rawak tetapi ingatan kilat NAND pula hanya membenarkan capaian blok.
• Ingatan kilat NOR lebih murah daripada cip ROM tetapi lebih mahal daripada ingatan kilat NAND.
• Ingatan kilat NAND mempunyai ketumpatan simpanan data yang lebih tinggi daripada ingatan kilat NOR.
• Ingatan kilat NAND mempunyai kitar tulis-padam yang lebih lama daripada ingatan kilat NOR.

Faktor tersebut menjadikan ingatan kilat jenis NAND lebih sesuai sebagai media storan sementara ingatan kilat jenis NOR pula lebih sesuai sebagai pengganti cip aturcara ROM.

Ingatan kilat sebagai pengganti cakera keras

Perkembangan pesat teknologi ingatan kilat telah menimbulkan kemungkinan ingatan kilat bakal menggantikan cakera keras. Ingatan kilat tidak tertakluk kepada had mekanikal sebagaimana cakera keras, maka idea untuk menggantikan cakera keras dengan ingatan kilat muncul setelah menimbangkan kelajuan, bunyi bising, penggunaan kuasa dan kebolehpercayaan.

Sungguhpun demikian, kos storan spesifik bagi ingatan kilat masih lagi lebih mahal berbanding cakera keras. Walaupun kos storan spesifik bagi ingatan kilat semakin menurun, masih kurang jelas bila kos spesifik bagi ingatan kilat dapat menandingi cakera keras.

Selain itu, kitar tulis-padam bagi ingatan kilat juga terhad berbanding cakera keras, menjadikannya kurang sesuai untuk memuatkan sebuah sistem pengendalian. Walau bagaimanapun, isu sedemikian sudah mula dapat ditangani secara beransur-ansur memandangkan tempoh waranti bagi ingatan kilat semakin menghampiri cakera keras.

Lihat juga

• Ingatan baca sahaja
• Kad ingatan
• Pemacu kilat USB