EEPROM vs. Flash: Was sind die Hauptunterschiede zwischen ihnen?

Was ist EEPROM?

Der nichtflüchtige Speicher, bekannt als EEPROM (elektronisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), kann elektrisch beschrieben und gelöscht werden. Er wird verwendet, um kleine Mengen an Informationen zu speichern, die auch bei einem Stromausfall erhalten bleiben müssen, einschließlich Kalibrierungs- oder Systemkonfigurationseinstellungen. Da EEPROM Byte für Byte gelöscht und neu programmiert werden kann, ist es langsamer als Flash-Speicher, aber anpassungsfähiger. Im Gegensatz zu anderen Arten von nichtflüchtigem Speicher kann EEPROM gelöscht und neu programmiert werden, ohne dass spezielle Geräte oder Löschzyklen erforderlich sind. Daher können EEPROMs in Anwendungen verwendet werden, die routinemäßige Datenaktualisierungen erfordern, wie z. B. Firmware-Upgrades.

EEPROM vs. EPROM

EPROM	EEPROM
Der Inhalt wird mittels UV-Licht aus einem EPROM entfernt.	Bei einem EEPROM wird das elektrische Signal zum Löschen der Daten im Speicher verwendet.
Um das BIOS des Systems zu löschen und neu zu programmieren, muss der EPROM-Chip vom Schaltkreis getrennt werden.	Lösch- und Neuprogrammierungsvorgänge sind möglich, ohne den Stromkreis des Systems zu unterbrechen.
Das EPROM enthält ein Fenster aus Bergkristall.	Das gesamte EEPROM ist durch eine undurchsichtige Kunststoffabdeckung geschützt.
Die Größe einer EPROM-Zelle beträgt im Vergleich dazu 1.	Jede Zelle in einem EEPROM hat eine relative Größe von 3.
Das Löschen eines EPROM dauert fünfzehn bis zwanzig Minuten.	Bei einem EEPROM dauert ein Löschvorgang 5 Millisekunden.
Ein EPROM ist eine modifizierte Version eines PROM.	EEPROM ist der Ersatz für EPROM in der modernen Technologie.
In EPROMs wird die Hot-Electron-Injection-Programmierung verwendet.	EEPROM kann mithilfe des Tunneleffekts programmiert werden.
Nach dem Löschen kann der EPROM-Speicher neu programmiert werden.	EEPROM kann nach dem Löschen ebenso wie EPROM neu programmiert werden.
Um zu funktionieren, benötigt der EPROM-Transistor 12,5 Volt.	Um zu funktionieren, benötigt der EEPROM-Transistor 5 Volt.

  Ein EEPROM ist das aktuelle Äquivalent eines EPROM, das eine fortgeschrittenere Form eines PROM ist. Die relative Größe einer EEPROM-Zelle beträgt 3, während die einer EPROM-Zelle 1 beträgt. Der EEPROM-Chip wird innerhalb des Stromkreises gelöscht und neu programmiert, aber der EPROM-Chip muss vom Computerschaltkreis getrennt werden, um das BIOS zu löschen und neu zu programmieren. Um die Probleme mit ROM und PROM zu lösen, wurden EPROM und EEPROM entwickelt. Im Vergleich zur Nutzung der eingeschränkten Vorteile von ROM und PROM ermöglicht die Verwendung von EPROM und EEPROM zum Löschen und Neuprogrammieren von Daten eine wesentlich schnellere und kostengünstigere Wiederverwendbarkeit des Chips. EPROM ist eine modifizierte Form von PROM und ROM. Andererseits ist EEPROM eine bessere Iteration von EPROM.  

Was ist Flash-Speicher?

Nichtflüchtiger Speicher, bekannt als Flash-Speicher, wird zum Speichern großer Datenmengen verwendet, einschließlich des Betriebssystems für ein Tablet oder Smartphone. Er ist schneller als EEPROM, aber weniger flexibel, da er nur blockweise gelöscht und neu programmiert werden kann. Solid-State-Laufwerke (SSDs), Speicherkarten und USB-Laufwerke verwenden alle Flash-Speicher. Flash-Speicher ist eine Art flüchtiger Speicher, der nur große Datenblöcke kodieren und löschen kann. Es scheint jedoch, dass NUR Hardware, die große Blöcke löschen kann, UND Flash verwendet. Flash-Speicher hat mehrere Verwendungszwecke. Es gibt mehrere Funktionen von Flash-Speicher. Solid-State-Speicher wie statisches RAM sind weitaus kostengünstiger als EEPROM und benötigen keine Batterien. Da Flash schneller als EEPROM ist, wird es häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen es auf Geschwindigkeit ankommt (z. B. bei Digitalkameras).

Flash-Speicher vs. RAM

Nichtflüchtiger Speicher wie Flash-Speicher kann Daten speichern, ohne dass er kontinuierlich mit Strom versorgt werden muss. DRAM und SRAM, die beiden am häufigsten verwendeten RAM-Typen, sind beide flüchtige Speichertypen, die zum Speichern von Daten eine kontinuierliche Stromversorgung benötigen. Die Flash-Speichertechnologie inspirierte den Namen Flash-Laufwerke. Der Direktzugriffsspeicher (RAM) wurde 1967 als überlegener Ersatz für den zyklischen Zugriffsspeicher entwickelt. RAM und Flash-Speicher haben beide einen Einfluss darauf, wie Daten in heutigen Geräten verwendet und gespeichert werden. Der Direktzugriffsspeicher (RAM) ist der übliche Speichertyp, der in den meisten Computern verwendet wird. Genauer gesagt ist DRAM oder dynamischer Direktzugriffsspeicher der Speichertyp, der normalerweise von unseren Computern verwendet wird. Später werden wir näher darauf eingehen. Solange der RAM über eine Stromversorgung verfügt, kann er Informationen als Einsen und Nullen speichern.  

Flash-Speicher vs. EEPROM

Funktion	EEPROM	Flash-Speicher
Löschgranularität	Byte für Byte	Block für Block
Dichte	Niedriger	Höher
Kosten pro Bit	Höher	Niedriger
Ausdauer	Höher	Niedriger
Anwendungen	Kleine Datenaktualisierungen, häufige Änderungen	Großer Datenspeicher, häufige Aktualisierungen
Lese-/Schreibleistung	Schnellerer Zugriff auf Byte-Ebene	Schnellerer Zugriff auf Block-Ebene

 

Video zum Thema EEPROM vs. Flash

 

EEPROM vs. Flash-Funktionen

EEPROM-Funktionen

• Protokoll für bidirektionale Datenübertragung.
• Hardware-Datenschutz-Schreibschutz-Pin.
• Erstellungsmodi für 16-Byte-Seiten (4K, 8K, 16K) und 8-Byte-Seiten (1K, 2K).
• Automatischer Schreibzyklus.
• Intern organisiert in 8 x 128 (1K), 8 x 256 (2K), 8 x 512 (4K), 8 x 1024 (8K) oder 8 x 2048 (16K).
• Zugängliche Automobilgeräte.
• Zwei Drähte lesen und schreiben Daten in eine zweiadrige serielle Schnittstelle.
• Nieder- und Standardspannungsbetrieb (kompatibel mit 100 kHz (1,8 V) und 400 kHz (2,7 V, 5 V)).
• Schmitt-Trigger mit gefilterten Eingängen zur Rauschreduzierung.

  Flash-Funktionen

• Hohe Geschwindigkeit
• Geringer Stromverbrauch
• Zuverlässigkeit
• Relativ hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeiten
• Gewährleistet schnelles Lesen/Schreiben, Datensicherheit und Stabilität bei geringem Stromverbrauch.

 

EEPROM-Speichertypen

	Serieller EEPROM-Speicher	Paralleler EEPROM-Speicher
Anwendungen	Zahlreiche Branchen, darunter Telekommunikation, Verbraucher, Automobil und Industrie, verwenden EEPROMs. Andere Anwendungen umfassen die Datenspeicherung von einer Lernfunktion ähnlich einem Fernbedienungssender und neu programmierbare Kalibrierungsdaten für Testgeräte.
Seriell vs. parallel	Flash- und EPROM-Geräte können parallele EEPROM-Chips verwenden. Es bietet eine schnellere und zuverlässigere Datenübertragungsmethode als der serielle EEPROM-Ansatz. Es ist größer, dichter und aufgrund der höheren Pin-Anzahl teurer. Diese Faktoren erhöhen die Beliebtheit von Flash- oder seriellen EEPROMs gegenüber parallelen EEPROMs.
Bedeutung von EEPROM	Diese Art von Chip, auch als EEPROM bekannt, hat weniger Pins, was eine Serialisierung der Vorgänge erzwingt und die Bedienung schwieriger macht. Aufgrund der seriellen Natur der Datenübertragung ist diese Art langsamer als parallele Einheiten. Es gibt mehrere gängige Schnittstellentypen, darunter I2C über 1-Wire UNI/O über SPI.		Diese Geräte verfügen normalerweise über einen 8-Bit breiten Bus. Das Gerät enthält normalerweise Pins, um Schreib- und Auswahlaktionen einzuschränken. Darüber hinaus können einige Mikrocontroller paralleles EEPROM zur Softwarespeicherung enthalten. Der Chip arbeitet schneller und einfacher als serielle Geräte. Die größere Größe dieses Typs, die sich aus mehr Pins ergibt, ist ein Nachteil.
Funktionen	Fähigkeit zum sequentiellen Lesen Funktion zum Verhindern des Schreibens aufgrund falscher Befehlserkennung 106 Lebensdauer Speicherkapazität: S-93C46B 1 K-Bit		MIL-STD-883-Test Interne Fehlerkorrekturschaltung Optionaler Software-Datenschutzmechanismus Zusätzliche Bits zur Geräteidentifikation Geräte mit Batteriespannung (2,7 V), Niederspannung (3 V) und 5 V Gerät in Industriequalität RoHS-konform: PLCC, SOIC, PDIP und TSOP Hermetische Keramikverpackung in Militärqualität, doppelt gekennzeichnet mit Teilenummern der Standard Microcircuit Drawings (SMD)

 

Typen von Flash-Speicher

	NOR-Flash erklärt	NAND-Flash erklärt
Flash-Speicher-Definition	NOR Elektronische Geräte verwenden Flash-Speicher, eine Form von nichtflüchtigem Speicher (NVM), um Daten zu speichern. Seit dem ersten Jahrzehnt der 1990er Jahre wird es breit eingesetzt und kommt häufig in Form von integrierten Schaltkreisen zum Einsatz.	Eine nichtflüchtige Speichertechnologie namens NAND-Flash kann Daten ohne Strom speichern. Ein alltägliches Beispiel wäre ein Mobiltelefon, bei dem Datendateien wie Bilder, Videos und Musik auf einer microSD-Karte aufbewahrt und auf dem NAND-Flash (auch als Speicherchip bekannt) gespeichert werden.
Zellen-Array
Zellengröße	4F2	10F2
Layout
Querschnitt
Anwendungen	Mobiltelefone, wissenschaftliche Geräte und medizinische Geräte, darunter MP3-Player, Digitalkameras und USB-Flash-Laufwerke (Universal Serial Bus), sind die häufigsten Anwendungen für NOR-Flash. Einige Geräte verwenden sowohl NAND als auch NOR-Flash.	Geräte, auf denen häufig riesige Dateien hochgeladen und geändert werden, haben einen Markt für NAND-Speicher gefunden. NAND-Technologie wird in USB-Flash-Laufwerken, Digitalkameras und MP3-Playern verwendet.

 

Wie funktioniert EEPROM-Speicher?

Sowohl EEPROM als auch UV-EPROM basieren auf demselben Prinzip. Die eingefangenen Elektronen im Floating Gate ändern die Eigenschaften der Zelle und bewirken, dass sie eine logische „0“ oder „1“ anstelle einer logischen „0“ speichert. EEPROM ist der Speichertyp, der die wenigsten Standards für das Zelldesign verwendet. In den meisten Zellen sind zwei Transistoren vorhanden. In diesem Fall werden die Elektronen vom Floating Gate des Speichertransistors eingefangen. Es ist auch ein nutzbarer Zugriffstransistor verfügbar. Im Gegensatz zu einem EPROM, das die Zelle löscht, wenn die Elektronen vom Floating Gate freigegeben werden, löscht ein EEPROM die Zelle, wenn die Elektronen in der Floating-Zelle gesperrt sind.  

 

Wie funktioniert Flash-Speicher?

Eine Floating-Gate-MOS-Röhre (MOSFET) ist die Grundeinheit des Flash-Speichers. Das Floating Gate kann Ladung speichern und so den Schaltschwellenwert des Steuergates ändern. Wenn eine positive Ladung oder ein Elektron im Floating Gate vorhanden ist, wird das Wort „1“ angezeigt, während eine negative Ladung oder ein Elektron vorhanden ist, wird das Wort „0“ angezeigt.

Wir werden die Lese-/Schreib- und Löschvorgänge des Flash-Speichers am Beispiel von NAND-Flash kurz durchgehen. Beim Lesen einer Zelle ist der CG-Anschluss häufig mit Vgate verbunden, das normalerweise 0 V beträgt, Vd, das 1 V beträgt, und Vs, das geerdet ist. Die Sensorschaltung gibt ein Ergebnis von „0“ aus, wenn sich im Floating Gate eine negative Ladung (programmiert) befindet. In diesem Fall ist der MOSFET inaktiv, der Icell-Strom ist Null, die Spannung am parasitären Bitleitungskondensator (normalerweise auf eine geeignete Spannung vorgeladen (Vorladung)) ändert sich nicht wesentlich und der MOSFET leitet. Der Icell-Strom beträgt einige hundert nA und die Spannung am parasitären Bitleitungskondensator.

NAND-Flash-Lesevorgänge werden normalerweise seitenweise ausgeführt. An die entsprechende WL der ausgewählten Seite wird eine Spannung Vread (normalerweise 0 V) angelegt, während an alle anderen nicht ausgewählten Seiten eine Spannung VpassR (oft 4,5 V–6 V) an ihre jeweiligen WLs angelegt wird. BL ist mit 1 V verbunden und SL ist geerdet. Infolgedessen hängt die Menge des Icell-Stroms nur davon ab, ob die ausgewählten Zellen Ladung oder Elektronen enthalten, wodurch alle nicht ausgewählten Zellen mit einem Durchgangs-MOSFET (Pass-Through) identisch sind.  

Vor- und Nachteile von EEPROM gegenüber Flash

	EEPROM	Flash
Vorteile	Die Integrität nichtflüchtiger EEPROM-Daten bleibt auch nach dem Ausschalten der Stromversorgung erhalten.	Im Flash-Speicher gibt es keine rotierenden Teile. Er hängt nur von elektrochemischen Prozessen ab. Seine physische Robustheit wird außerdem durch das Fehlen beweglicher Teile erhöht.
	Daten können schnell gelöscht werden, da elektrische Signale verwendet werden und die Option besteht, den gesamten Inhalt oder ein bestimmtes Byte zu löschen.	Flash-Speicher wird normalerweise in verschiedenen Formfaktoren angeboten, um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Es ist sehr vielseitig, da mehr oder gleiche Kapazität in kleinere Komponenten gepackt werden kann.
	EEPROM löscht Inhalte elektronisch in 5–10 ms im Gegensatz zu EPROM, das UV-Signale verwendet und den Speicher in Minuten löscht.	Mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von heutzutage rund 4,8 GB pro Sekunde übertreffen Flash-Speichergeräte alle anderen Speichertechnologien.
	Sie können EEPROM problemlos neu programmieren, ohne es aus dem Computer zu entfernen oder zusätzliche Werkzeuge zu benötigen.	Flash-Speicher ist überlegen, obwohl Festplattenlaufwerke die Zuverlässigkeit verbessern. Dies ist auf das Fehlen beweglicher Teile zurückzuführen.
Nachteile	Zum Lesen, Schreiben und Löschen des Materials müssen unterschiedliche Spannungen verwendet werden.	Die meisten, wenn nicht alle Flash-Speichergeräte können keine Kapazitäten erreichen, die denen von Festplattenlaufwerken entsprechen.
	Der verwendete Isolator ist kein perfekter Isolator, und der Hersteller bietet nur eine zehnjährige Datenerhaltungsgarantie, was zu Problemen mit der Datenerhaltung führt.	Die Tatsache, dass Flash-Speicher Daten blockweise neu schreibt, ist ein weiterer Nachteil. Jedes Byte muss immer einzeln behandelt werden, was einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Beim direkten Bearbeiten von im Flash gespeicherten Dateien verlangsamt dies den Bearbeitungsprozess erheblich.

     

EEPROM vs. Flash-Anwendungen

EEPROM-Anwendungen

• Ein EEPROM wird normalerweise als fester Speicherabschnitt verwendet, der bestimmte Daten enthält.
• Im Computerbereich können EEPROMs BIOS-Konfigurationsdateien, Programme für USB-Tastaturen und -Mäuse, Firmware-Informationen und mehr speichern.
• In anderen Bereichen können EEPROMs für Steuerungssysteme oder Konfigurationseinstellungen für eingebettete Geräte verwendet werden, darunter Temperatursensoren und Motorsteuergeräte für Kraftfahrzeuge.

 

Flash-Anwendungen

• Um zuverlässige und stabile Datenspeicherlösungen anzubieten, bieten Geräte wie USB-Flash-Laufwerke, SSD-Festplatten, Digitalkameras, Smartphones usw.
• Auch eingebettete und industrielle Anwendungen, darunter selbstfahrende Autos, Smart Homes, medizinische Geräte usw., können Flash-Speicher nutzen.

 

Fazit zu EEPROM vs. Flash

Tatsächlich können viele Produkte, die die auf dem Chip gespeicherten Daten schnell ändern, aufgrund ihrer langsamen Lese-/Schreibgeschwindigkeiten keine EEPROM-Chips verwenden. Flash-Speicher, eine Art EEPROM, das zum Löschen eine In-Circuit-Verdrahtung verwendet, indem ein elektrisches Feld auf den gesamten Chip oder auf voreingestellte Teile des Chips, sogenannte Blöcke, angewendet wird, wurde von Herstellern als Lösung für dieses Problem entwickelt. Flash-Speicher schreibt Daten in Blöcken, normalerweise 512 Byte groß, anstatt ein Byte auf einmal, wodurch er viel schneller arbeitet als herkömmliche EEPROMs. Sowohl EEPROM als auch Flash sind Arten von elektrischem Speicher, die Teil von ROM sind. Im Vergleich zu EEPROM hat Flash eine einfachere Schaltung und kann mehr Daten mit einer höheren Datendichte speichern. Auf Flash wird blockweise zugegriffen, während auf EEPROM byteweise zugegriffen wird; EEPROM kann häufiger gelöscht werden als FLASH; EEPROM ist löschbarer als FLASH; EEPROM kostet pro Kapazitätseinheit mehr als FLASH; EEPROM hat normalerweise eine geringe Kapazität; EEPROM wird normalerweise verwendet, um Daten zu speichern, die nicht verloren gehen, wenn das Programm heruntergefahren wird, während FLASH normalerweise verwendet wird, um das Programm zu speichern.  

Häufig gestellte Fragen zu EEPROM vs. Flash

EEPROM vs. Flash

FLASH kann nicht so häufig gelöscht werden wie EEPROM. EEPROM kostet nicht nur mehr pro Speichereinheit als FLASH, sondern ist auch löschbarer als FLASH. Im Gegensatz zu FLASH, das häufig zum Speichern von Programmen verwendet wird, hat EEPROM normalerweise eine winzige Kapazität und wird zum Speichern von Daten verwendet, die beim Beenden des Programms nicht verloren gehen.  

Warum gilt Flash-Speicher als nichtflüchtig?

Flash-Speicher verwendet Flash-Speicher, eine Art nichtflüchtigen Speicher. Selbst bei einem Stromausfall gehen Ihre Daten nicht verloren, da nichtflüchtiger Speicher keinen Strom benötigt, um die Integrität der aufgezeichneten Daten zu bewahren. Mit anderen Worten: Wenn die Festplatte ausgeschaltet wird, „vergisst“ nichtflüchtiger Speicher die gespeicherten Daten nicht.  

Warum EEPROM statt Flash wählen?

Die Lebensdauer eines EEPROM beträgt eine Million Lösch-/Überschreibzyklen. Je nach Art des Flash-Speichers haben Flash-Geräte eine begrenzte Lebensdauer; die meisten Flash-Produkte überstehen 10.000–1.000.000 Lösch-/Schreibzyklen, bevor Schäden die Integrität des Speichers gefährden.  

Was sind die Vor- und Nachteile von EEPROM und Flash?

Selbst nach dem Ausschalten bleiben die nichtflüchtigen EEPROM-Daten erhalten. Flash-Speicher hat keine rotierenden Komponenten. Er wird nur durch elektrochemische Prozesse bestimmt. Das Fehlen beweglicher Teile erhöht auch seine physische Robustheit. Während zum Lesen, Schreiben und Löschen von Daten im EEPROM unterschiedliche Spannungen verwendet werden müssen, können die meisten, wenn nicht alle Flash-Speichergeräte keine mit Festplattenlaufwerken vergleichbaren Kapazitäten erreichen.  

Was sind die Nachteile von Flash?

Die meisten, wenn nicht alle Flash-Speichergeräte können keine mit Festplattenlaufwerken vergleichbaren Kapazitäten erreichen. Ein weiterer Nachteil ist, dass Flash-Speicher Daten in Blockeinheiten neu schreibt. Behandeln Sie jedes Byte immer einzeln, was einige Zeit dauern kann. Dies verlangsamt die Bearbeitung drastisch, wenn diese direkt an im Flash gespeicherten Dateien vorgenommen wird.  

Was sind die Nachteile von EEPROM?

Zum Lesen, Schreiben und Löschen der Daten im EEPROM müssen unterschiedliche Spannungen angelegt werden. Probleme mit der Datenaufbewahrung treten auf, weil der Hersteller nur eine zehnjährige Garantie auf die Datenaufbewahrung bietet und der verwendete Isolator kein perfekter Isolator ist.