فلش مموری

0

نحوه ذخیره اطلاعات توسط رایانه ها

رایانه ها الکترونیکی هستند دستگاههایی که اطلاعات را در پردازش می کنند قالب دیجیتال به جای درک کلمات و اعداد ، به عنوان مردم انجام دهید ، آنها این کلمات و اعداد را به رشته های صفر و یک تغییر می دهند باینری نامیده می شود (گاهی اوقات “کد باینری” نامیده می شود). در داخل کامپیوتر ، یک حرف “A” به عنوان هشت عدد دودویی ذخیره می شود: ۰۱۰۰۰۰۰۱٫ در واقع ، تمام نویسه های اصلی صفحه کلید شما (حروف A – Z با حروف بزرگ و کوچک ، اعداد ۰–۹ ، و نمادها) را می توان با ترکیبات مختلف نشان داد فقط هشت عدد باینری. یک علامت سوال (؟) به عنوان ۰۰۱۱۱۱۱۱ ، a ذخیره می شود شماره ۷ به عنوان ۰۰۱۱۰۱۱۱ ، و یک براکت سمت چپ ([) به عنوان ۰۱۰۱۱۰۱۱٫ در واقع همه رایانه ها می دانند که چگونه اطلاعات را با این “کد” نشان دهند ، زیرا این یک استاندارد جهانی توافق شده است. این ASCII نامیده می شود (کد استاندارد آمریکا برای تبادل اطلاعات) .

رایانه ها می توانند اطلاعات را با الگوهای صفر و یک نشان دهند ، اما اطلاعات دقیقاً درون تراشه های حافظه آنها چگونه ذخیره می شود؟ آی تی کمک می کند تا به یک مثال متفاوت متفاوت فکر کنید. فرض کنید ایستاده اید در فاصله ای دور ، من می خواهم برای شما پیام بفرستم ، و من فقط هشت پرچم با آن دارم که برای انجام آن می توانم پرچم ها را در یک خط تنظیم کنم و سپس هرکدام را ارسال کنم نامه پیام را با بالا و پایین بردن مطلب متفاوت به شما الگوی پرچم ها اگر هر دو کد ASCII را بفهمیم ، ارسال می شود اطلاعات آسان است اگر پرچمی بلند کنم ، می توانید فرض کنید منظورم یک عدد است ۱ ، و اگر من یک پرچم را پایین بگذارم ، می توانید فرض کنید که منظور من یک عدد ۰ است. بنابراین اگر من این الگو را به شما نشان می دهم:

Binary code illustrated with a pattern of flags

می توانید بفهمید که من برای شما شماره باینری ۰۰۱۱۰۱۱۱ را ارسال می کنم ، معادل عدد اعشاری ۵۵ است و بنابراین علامت “۷” در ASCII است.

این چه ارتباطی با حافظه دارد؟ این نشان می دهد که شما می توانید ذخیره کنید ، یا شخصیتی مانند “۷” را با چیزی شبیه به یک پرچم نشان دهید در دو مکان قرار بگیرید ، یا بالا یا پایین. یک حافظه کامپیوتر به طور موثر یک است جعبه عظیم میلیاردها و میلیاردها پرچم که هرکدام می توانند باشند یا بالا یا پایین. هرچند که آنها در واقع پرچم نیستند سوئیچ های میکروسکوپی به نام ترانزیستور که می تواند روشن یا خاموش باشد. برای ذخیره یک شخصیت هشت سوئیچ لازم است مانند A ، ۷ یا [. برای ذخیره هر bi nary digi t به یک ترانزیستور نیاز است (که کمی صدا زد) در بیشتر رایانه ها ، هشت بیت از این دسته بطور جمعی است بایت نامیده می شود. بنابراین وقتی می شنوید مردم می گویند الف کامپیوتر دارای مقدار زیادی مگابایت حافظه است ، به این معنی است که تقریباً می تواند ذخیره کند که بسیاری از میلیون شخصیت اطلاعات (مگا به معنای میلیون ؛ گیگا به معنی هزار میلیون یا میلیارد) است.

فلش مموری چیست؟

USB memory stick with the top case removed, showing a chip inside

عکس: یک حافظه USB معمولی – و تراشه حافظه فلش را در صورت جدا کردن (مستطیل بزرگ سیاه و سفید در سمت راست) در داخل پیدا خواهید کرد.

ترانزیستورهای معمولی سوئیچ های الکترونیکی هستند که توسط آنها روشن یا خاموش می شود برق – و این هر دو از آنها است قدرت و ضعف آنها این یک قدرت ، زیرا این بدان معناست که یک کامپیوتر می تواند اطلاعات را به راحتی ذخیره کند عبور الگوی برق از مدارهای حافظه خود. اما این یک ضعف نیز ، زیرا به محض قدرت خاموش است ، همه ترانزیستورها به حالت اولیه خود برمی گردند – و رایانه تمام اطلاعات ذخیره شده خود را از دست می دهد. مثل غول است حمله فراموشی الکترونیکی!

An Apple iPod (4th generation) next to an iPod Touch.

عکس: iPod های اپل ، گذشته و حال. مورد سفید در سمت چپ یک iPod کلاسیک به سبک قدیمی است و دارای یک حافظه هارد دیسک ۲۰ گیگابایتی است. مدل مشکی جدیدتر در سمت راست دارای یک حافظه فلش ۳۲ گیگابایتی است که باعث می شود آن سبک تر ، لاغرتر ، مقاوم تر شود (درصورت انداختن آن احتمال مرگ کمتر باشد) و گرسنگی کمتری داشته باشد.

حافظه ای که هنگام قطع شدن “فراموش” می کند حافظه دسترسی تصادفی (RAM) نامیده می شود. نوع دیگری نیز وجود دارد حافظه به نام حافظه فقط خواندنی (ROM) که از این مشکل رنج نمی برد تراشه های ROM با پیش ذخیره می شوند اطلاعات هنگام تولید آنها ، بنابراین آنها چه چیزی را “فراموش” نمی کنند آنها می دانند چه موقع برق روشن و خاموش می شود. با این حال اطلاعاتی که آنها برای همیشه ذخیره می کنند: هرگز نمی توانند باشند بازنویسی مجدد در عمل ، رایانه از ترکیبی از موارد مختلف استفاده می کند انواع حافظه برای اهداف مختلف مواردی که باید به خاطر بسپارد در همه زمان ها – مانند کاری که باید هنگام روشن کردن آن انجام شود – در حالت ذخیره قرار دارند تراشه های ROM. هنگامی که روی رایانه خود کار می کنید و این به موقتی نیاز دارد حافظه برای پردازش موارد ، از تراشه های RAM استفاده می کند. مهم نیست که این اطلاعات بعداً از بین می رود. اطلاعاتی که می خواهید رایانه ای که باید آن را به طور نامحدود به خاطر بسپارید ، روی درایو سخت خود ذخیره شده است بیشتر طول می کشد برای خواندن و نوشتن اطلاعات از روی هارد دیسک نسبت به تراشه های حافظه ، بنابراین درایوهای سخت معمولاً به عنوان حافظه موقت استفاده نمی شوند. در گجت ها مانند دوربین های دیجیتال و پخش کننده های کوچک MP3 ، از حافظه فلش به جای هارد دیسک استفاده می شود. این چیزهای خاصی در دارد با RAM و ROM مشترک است. مانند ROM ، اطلاعات را چه موقع به خاطر می آورد برق خاموش است مانند RAM ، می توان آن را پاک کرد و دوباره نوشت و دوباره.

نحوه کار حافظه فلش – توضیح ساده

Electrical contacts on a secure digital SD flash memory card

عکس: حافظه فلش دوربین دیجیتال را روشن کنید کارت به پایان می رسد و می توانید تماس های الکتریکی را که به دوربین اجازه می دهد ببینید در داخل جعبه پلاستیکی محافظ به تراشه حافظه متصل شوید.

فلش با استفاده از نوع کاملاً متفاوتی از ترانزیستور کار می کند در حالت خاموش بودن روشن یا خاموش می ماند. یک ترانزیستور معمولی دارای سه اتصال است (سیم هایی که آن را کنترل می کنند) منبع ، تخلیه نامیده می شود ، و دروازه . ترانزیستور را لوله ای بدانید که از طریق آن عبور می کند برق می تواند مانند آب جاری شود. یک انتهای لوله (جایی که آب در آن جریان می یابد) نامیده می شود منبع – آن را به عنوان شیر یا شیر آب در نظر بگیرید. انتهای دیگر لوله است تخلیه نامیده می شود – جایی که آب تخلیه می شود و دور می شود. در بین منبع و تخلیه ، مسدود کردن لوله ، یک دروازه وجود دارد. وقتی دروازه بسته است ، لوله قطع شده است ، نه برق می تواند جریان یابد و ترانزیستور خاموش است. در این حالت ، فروشگاه های ترانزیستور a صفر هنگامی که دروازه باز می شود ، جریان برق جریان می یابد ، ترانزیستور روشن است ، و یکی را ذخیره می کند. اما وقتی برق خاموش شد ، ترانزیستور خاموش هم می شود وقتی برق را دوباره روشن می کنید ، ترانزیستور روشن است هنوز خاموش است ، و از آنجا که شما نمی توانید بدانید که قبل از آن روشن یا خاموش بود برق برداشته شد ، می بینید که چرا می گوییم هر اطلاعاتی را “فراموش” می کند آن را ذخیره می کند.

ترانزیستور فلش متفاوت است زیرا دارای یک دروازه دوم بالاتر از اولین ورودی است. وقتی که دروازه باز می شود ، مقداری برق از اولین دروازه نشت می کند و در آنجا می ماند ، در بین دروازه اول و دروازه دوم ، ثبت یک شماره. حتی اگر برق خاموش باشد ، برق همچنان بین آن است دو دروازه به این ترتیب ترانزیستور اطلاعات خود را ذخیره می کند روشن یا خاموش است با ساخت اطلاعات می توان اطلاعات را پاک کرد “برق گیر افتاده” دوباره تخلیه می شود.

نحوه کار حافظه فلش – توضیح پیچیده تر

این توضیح بسیار براق و بسیار ساده ای است چیزی که بسیار پیچیده است. اگر جزئیات بیشتری می خواهید ، به شما کمک می کند اگر مقاله ما را در مورد ترانزیستور بخوانید ابتدا ، به ویژه آنچه در پایین در مورد MOSFET وجود دارد – و سپس ادامه مطلب را بخوانید.

ترانزیستورهای حافظه فلش مانند MOSFET هستند که فقط دو عدد دارند دروازه ها به جای یک در بالا این شکل یک ترانزیستور فلش است داخل. می بینید که این یک ساندویچ n-p-n است که دو دروازه دارد ، یکی دروازه کنترل و دیگری دروازه شناور نامیده می شود. دو دروازه هستند توسط لایه های اکسیدی جدا می شوند که جریان به طور معمول نمی تواند از آنها عبور کند:

How flash memory works, part 1

در این حالت ، ترانزیستور خاموش است – و به طور مثر ذخیره صفر. چگونه آن را روشن کنیم؟ هم منبع و هم مناطق تخلیه غنی از الکترون هستند (زیرا از نوع n ساخته شده اند سیلیکون) ، اما الکترونها نمی توانند از منبع به منبع تخلیه شوند کمبود الکترون ، مواد نوع p بین آنها وجود دارد. اما اگر الف را اعمال کنیم ولتاژ مثبت به دو تماس ترانزیستور ، bitline نامیده می شود و واژه نامه ، الکترونها با هجوم از منبع به سمت خارج می شوند. آ تعداد کمی نیز می توانند با فرایندی به نام لایه اکسید دست و پنجه نرم کنند تونل بزنید و روی دروازه شناور گیر کنید:

How flash memory works, part 2

وجود الکترون در دروازه شناور ، چگونگی چشمک زدن است ترانزیستور یکی را ذخیره می کند. الکترونها به طور نامحدود در آنجا می مانند ، حتی وقتی ولتاژهای مثبت برداشته شوند و اینکه آیا برق وجود دارد به مدار عرضه می شود یا نه. الکترونها را می توان بوسیله آنها بیرون زد قرار دادن ولتاژ منفی بر روی واژه – که الکترونها را دفع می کند همانطور که آمدند ، دروازه شناور را پاک کردند و ساختند ترانزیستور دوباره یک صفر ذخیره می کند.

درک فرآیند ساده ای نیست ، اما این چگونه فلش مموری جادو می کند!

حافظه فلش چه مدت طول می کشد؟

حافظه فلش سرانجام فرسوده می شود زیرا بعد از آن کار با دروازه های شناور طولانی تر می شود از آنها تعداد مشخصی استفاده شده است. بسیار گسترده نقل شده است که حافظه فلش پس از نوشتن و بازنویسی حدود “۱۰ هزار بار” ، خراب می شود ، اما این گمراه کننده است. با توجه به فلش دهه ۱۹۹۰ حق ثبت اختراع توسط استیون ولز از اینتل ، “اگرچه بعد از تقریباً تغییر مدت زمان تغییر بیشتر طول می کشد ده هزار عملیات سوئیچینگ ، تقریباً یکصد هزار عملیات سوئیچینگ قبل از تأثیر طولانی مدت سوئیچینگ بر عملکرد سیستم مورد نیاز است. ” خواه ۱۰،۰۰۰ یا ۱۰۰۰۰۰ باشد ، معمولاً برای کارت حافظه USB یا کارت حافظه SD خوب است یک دوربین دیجیتال که هفته ای یک بار استفاده می کنید ، اما برای ذخیره سازی اصلی در رایانه ، تلفن همراه یا سایر ابزارهایی که سالها به طور روزمره استفاده می شود ، رضایت چندانی ندارد. یک راه عملی برای محدود کردن این است که سیستم عامل اطمینان حاصل کند که بیت های مختلف حافظه فلش هر بار که اطلاعات پاک می شوند و ذخیره می شوند استفاده می شود (از نظر فنی ، این سطح سایش نامیده می شود) ، بنابراین هیچ بیتی وجود ندارد خیلی زیاد پاک می شود در عمل ، رایانه های مدرن ممکن است به راحتی قسمتهای بد تراشه حافظه فلش را نادیده گرفته و “نوک پا” کنند ، درست مانند اینکه آنها می توانند بخشهای بد موجود در یک هارددیسک را نادیده بگیرند ، بنابراین محدوده واقعی عمر درایوهای فلش بسیار بیشتر است: حدود ۱۰ هزار و ۱ میلیون چرخه دستگاه های برش لبه نشان داده شده است که برای ۱۰۰ میلیون چرخه یا بیشتر زنده بمانید.

چه کسی حافظه فلش را اختراع کرده است؟

Flash در ابتدا توسط مهندس برق توشیبا ساخته شده است فوجیو ماسووکا ، که پرونده خود را ثبت کرد ثبت اختراع ایالات متحده ۴،۵۳۱،۲۰۳ این ایده با همکارش Hisakazu Iizuka در سال ۱۹۸۱ انجام شد. در ابتدا به عنوان EEPROM قابل پاک شدن همزمان (حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی با قابلیت پاک شدن الکتریکی) شناخته می شد ، نام مستعار “فلش” را به خود اختصاص داد زیرا می تواند بلافاصله پاک شود و دوباره برنامه ریزی شود – به سرعت فلاش دوربین. در آن زمان ، تراشه های حافظه پاک کننده پیشرفته (EPROMS معمولی) حدود ۲۰ دقیقه طول می کشید تا با استفاده از پرتو نور ماوراlet بنفش برای استفاده مجدد پاک شوند ، این بدان معنی است که آنها به بسته بندی گران قیمت و شفاف نور نیاز دارند. EPROMS ارزان تر و با قابلیت پاک شدن الکتریکی وجود داشت ، اما از طراحی بزرگتر و کارآمدتر استفاده کرد که برای ذخیره هر بیت از اطلاعات به دو ترانزیستور نیاز داشت. حافظه فلش این مشکلات را برطرف کرد.

32K EPROM chip showing the UV light window. AMD AM27C256 dating from 1986.

32K EPROM chip showing the UV light window in closeup. AMD AM27C256 dating from 1986.

عکس: ۱) حافظه قابل پاک شدن قبل از فلش: تراشه های EPROM دارای پنجره های گرد کوچکی در از طریق آن می توانید محتویات آنها را با استفاده از انفجار طولانی نور UV پاک کنید. اگر علاقه مند هستید ، این یک AMD AM27C256 32KB (کیلوبایتی) متعلق به سال ۱۹۸۶ ، بنابراین ظرفیت ذخیره سازی آن تقریباً ۱۰۰۰ برابر کمتر از کارت SD کوچک ۳۲ مگابایتی (مگابایت) در عکس بالا است. ۲) یک نمای نزدیک از پنجره شفاف UV و تراشه سیم دار داخل بسته.

توشیبا اولین تراشه های فلش را در سال ۱۹۸۷ منتشر کرد ، اما بعد از اولین بار در سال ۱۹۹۹ کارت های حافظه SD (که به طور مشترک توسط توشیبا ، ماتسوشیتا و SanDisk پشتیبانی می شد) ، بیشتر ما تا یک دهه دیگر با این فناوری مواجه نبودیم. کارت های SD به دوربین های دیجیتال اجازه می دادند صدها عکس را ضبط کنند و آنها را بسیار مفیدتر از دوربین فیلم های قدیمی تر می کند ، که فقط به گرفتن حدود ۲۴-۳۶ عکس در یک زمان محدود بودند. توشیبا سال بعد اولین پخش کننده موسیقی دیجیتال را با استفاده از کارت SD راه اندازی کرد. چند سال دیگر طول کشید تا اپل بتواند از فناوری فلش در پخش کننده موسیقی دیجیتال خود ، iPod استفاده کند و از آن استقبال کند. iPod های “کلاسیک” اولیه همه از دیسک های سخت استفاده می کردند ، اما انتشار iPod Shuffle کوچک در سال ۲۰۰۵ آغاز یک تغییر تدریجی بود و همه iPod ها و آیفون های مدرن اکنون به جای آن از حافظه فلش استفاده می کنند.

آینده فلش مموری چیست؟

فلش در دهه اخیر یا به سرعت از ذخیره مغناطیسی پیشی گرفته است. در همه چیز از ابر رایانه ها و لپ تاپ ها به تلفن های هوشمند و iPod ها ، درایوهای سخت به طور فزاینده جای خود را به SSD های سریع و جمع و جور (درایوهای حالت جامد) بر اساس تراشه های فلش داده اند. این روند با توجه به تغییراتی که از رایانه های رومیزی و تلفن های ثابت به دستگاه های تلفن همراه (تلفن های هوشمند و تبلت ها) و تلفن های همراه انجام می شود ، به حافظه فوق العاده جمع و جور ، با چگالی بالا و بسیار قابل اعتماد نیاز دارند که می توانند آن را تحمل کنند. فشارها و فشارهای ناشی از پرتاب شدن در کیف و کیف ما. این روندها اکنون از فناوری ۳D flash (“انباشته”) که در اوایل دهه ۲۰۰۰ توسعه یافته و به طور رسمی توسط سامسونگ در سال ۲۰۱۳ آغاز به کار کرده است ، پشتیبانی می کند که در آن می توان ده ها لایه مختلف سلول حافظه را روی همان سیلیکون پرورش داد ویفر برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی (دقیقاً مانند چند طبقه یک بلوک بلند مرتبه اداری به ما اجازه می دهد دفاتر بیشتری را در همان منطقه از زمین قرار دهیم). به جای استفاده از دروازه های شناور (همانطور که در بالا توضیح داده شد) ، فلش سه بعدی از یک روش جایگزین (هرچند گاهی اوقات با اطمینان کمتر) به نام شارژ-دام استفاده می کند ، که به ما امکان می دهد حافظه های با ظرفیت بسیار بالاتر را در همان مقدار فضای ، به خوبی در ترابیت مهندسی کنیم (Tbit ) مقیاس (۱ تریلیون بیت = ۱،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰ بیت).

مطالب پیشنهادی

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.