Memori flash

Memori flash

Memori Flash adalah teknologi yang memiliki dampak besar. Tanpa itu tidak akan ada kamera digital, ponsel dan apa pun yang didasarkan pada SIM akan sangat berbeda. Mengetahui bagaimana flash bekerja dapat membantu Anda memahami mengapa lebih baik daripada disk storage tradisional dan apa masalah potensial.

Memori Flash adalah teknologi yang telah berubah lebih banyak hal daripada yang kita memberikan kredit untuk. Dapat dikatakan bahwa tanpa itu tidak akan ada kamera digital atau ponsel, dan smart card ID, enkripsi digital dan apa pun didasarkan pada SIM akan sangat berbeda. Mengetahui bagaimana flash bekerja dapat membantu Anda memahami mengapa lebih baik daripada disk storage tradisional dan apa masalah potensial.

Dalam fiksi ilmiah yang paling dalam penyimpanan data selalu digambarkan sebagai semacam blok kartu-seperti kecil yang hanya tancapkan dan bekerja. Setiap kali sebuah teknologi penyimpanan baru telah diciptakan telah menyarankan bahwa masa depan adalah hanya sekitar sudut dan kita semua akan memasukkan dalam kristal memori setiap hari.

Nah masa depan tiba beberapa waktu lalu dan beberapa tampaknya telah memperhatikan atau merayakannya. Memori Flash, dikemas ke dalam memori stick cukup kecil harus terpasang ke gantungan kunci, terlihat banyak seperti perangkat fiksi ilmiah dari beberapa tahun yang lalu. Hari ini memori flash menemukan dirinya digunakan di kamera digital, pada motherboard untuk menahan BIOS, dalam kartu memori untuk konsol game, disk sebagai solid state dan tentu saja di ponsel.

Jadi bagaimana itu semua bekerja?

Memori flash

Flash memori adalah seperti jenis memori solid-state dalam hal menyimpan data menggunakan muatan listrik. Hal ini ditemukan oleh Intel tapi itu bukan hal baru dalam arti bahwa itu adalah pengembangan EEPROM - elektrik dihapus Programmable Read Only Memory.

Ini adalah memori yang menghabiskan sebagian besar hidupnya sedang dibaca dan biasanya setiap upaya untuk menulis data baru untuk itu hanya gagal. Namun ketika benar-benar diperlukan rangkaian pemrograman khusus dapat diaktifkan dan data yang ada dapat dihapus dan data baru dapat ditulis. Karena cara yang EEPROM bekerja menghapus dan menulis data adalah proses yang lambat.

RAM di sisi lain relatif cepat untuk membaca dan menulis tetapi memiliki properti malang menghapus dirinya sendiri ketika Anda menghidupkan power off. Inilah sebabnya mengapa kita perlu sesuatu seperti EEPROM dalam sistem komputer karena menyimpan data bahkan jika daya dihilangkan.

Anda dapat menganggap memori Flash sebagai menawarkan yang terbaik dari kedua EEPROM dan RAM. Hal ini cukup cepat untuk membaca dan menulis dan tidak kehilangan data ketika kekuasaan akan dihapus.

Ia bekerja dengan menyimpan nol atau satu sebagai akumulasi muatan listrik. Susunan dasar seperti memori perangkat lain dalam sel-sel penyimpanan tersebut diatur ke dalam grid dan kontrol jalur yang digunakan untuk memilih sel yang sedang digunakan.

Apa yang berbeda tentang memori Flash adalah bahwa setiap sel terdiri dari perangkat elektronik yang dapat dianggap sebagai Field Effect Transistor (FET) dengan dua gerbang kontrol.

Sebuah FET adalah perangkat yang sangat sederhana bahwa jumlah arus yang dapat mengalir melalui itu - dari sumber ke drain - tergantung pada tegangan diterapkan ke pintu gerbang.

Dalam kasus sel memori Flash FET memiliki dua gerbang, gerbang kontrol dan gerbang mengambang, dipisahkan oleh sebuah lapisan isolasi.

Sel dibaca dengan menempatkan tegangan pada gerbang kontrol. Jika arus mengalir maka sel menyimpan 1 dan jika tidak maka toko sel 0.

Apa yang membuat perbedaan adalah muatan yang tersimpan pada gerbang mengambang. Jika ada muatan pada gerbang mengambang maka mengganggu gerbang kontrol, yang kini memiliki pengaruh yang jauh lebih kecil pada aliran arus dalam transistor. Itu semua ada untuk itu - sebuah muatan pada gerbang mengambang berarti toko sel 0 dan jika tidak ada muatan pada gerbang mengambang itu menyimpan 1.

Bagian pintar adalah bagaimana muatan pada gerbang mengambang dimanipulasi.

Untuk menulis 0 ke sel gerbang kontrol diaktifkan dan tegangan yang lebih besar, apa pun dari 10 sampai 20V , diterapkan di sumber dan tiriskan. Elektron yang membentuk kebocoran arus yang melalui lapisan isolasi dan terjebak pada gerbang mengambang sehingga pengisian itu.

Agar lebih akurat, elektron "terowongan" melalui lapisan isolasi dan ini adalah efek mekanika kuantum yang tidak memiliki setara dalam fisika klasik. Jika itu hanya masalah isolasi yang bocor maka muatan pada gerbang mengambang akan bocor pergi jauh untuk cepat membuat memori flash berguna sebagai perangkat penyimpanan.

Dibutuhkan sekitar 50.000 elektron untuk menyimpan 0 dalam sel. Sesampai di sana mereka tinggal di gerbang mengambang selama kira-kira sepuluh tahun tanpa bocor pergi melalui isolasi - kecuali sel dihapus.

Untuk menghapus sel teknik yang sama digunakan tetapi dengan arus yang melalui perangkat terbalik sehingga dapat mendorong elektron pada gerbang mengambang ke terowongan kembali melalui lapisan isolasi.

Satu-satunya masalah dengan menulis dan Menghapus adalah bahwa setiap kali itu dilakukan lapisan isolasi yang sedikit rusak dan perlahan tapi pasti sel memori Flash tidak aus. Jangan khawatir terlalu banyak tentang foto digital Anda, meskipun, karena dibutuhkan puluhan ribu siklus menghapus sebelum hal itu terjadi.

Ada dua cara yang berbeda untuk mengorganisir FET ke dalam sel memori dan ini menghasilkan dua jenis memori Flash - Nand dan Nor. Nand Flash bekerja dengan blok data. Ini cepat dan murah dan karena itu adalah bentuk yang paling umum digunakan Flash. Nor di sisi lain lebih mahal, tetapi Anda dapat membaca dan menulis blok sekecil satu byte.

Write Masalah

Membaca memori Flash relatif cepat (sekitar 100ns) tetapi menulis ke sel adalah proses yang lambat antara 5us 1 detik tergantung pada desain. Alasannya adalah bahwa selama menulis atau menghapus kita harus memberikan waktu yang cukup bagi elektron untuk terowongan melalui lapisan isolasi. Hal ini dimungkinkan untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk program sel tapi ini meningkatkan waktu yang dibutuhkan untuk menghapus data dalam sel.

Solusinya adalah untuk membangun memori flash sehingga blok sel dapat dihapus dalam satu operasi sementara masih memungkinkan data yang akan ditulis ke sel-sel individual.

Sebagai contoh, jika operasi menghapus membutuhkan waktu 1 detik kemudian menghapus blok 128KByte mencapai throughput 128KBytes per detik, yang masuk akal. Namun, penggunaan blok menghapus menciptakan jenis yang unik dari perangkat penyimpanan yang membutuhkan metode khusus untuk digunakan secara efisien. Dengan kata lain, Anda tidak bisa memperlakukan perangkat blok menghapus menggunakan metode sistem file tradisional.

Untuk menggunakan blok memori pertama Anda harus menghapusnya - yang biasanya menghasilkan setiap lokasi yang diatur ke satu. Kemudian Anda dapat menulis ke lokasi yang Anda peduli untuk - ini memodifikasi setiap bit yang harus nol dan meninggalkan orang-orang saja. Namun untuk menulis ulang lokasi tertentu maka yang pertama harus dihapus dan ini berarti menghapus seluruh blok.

Misalkan Flash memori ini diatur dalam 64Kbyte blok. Lalu, jika apa yang Anda ingin menyimpan selalu 64KBytes dalam ukuran, masalahnya adalah sederhana. Sistem ini akan menghapus 64Kbyte blok asli dan menulis data baru byte-by-byte ke dalam blok. Ini efisien.

Sekarang mempertimbangkan masalah memperbarui satu byte data dalam memori Flash. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah untuk menghapus seluruh 64Kbyte blok dan kemudian menulis satu byte. Ini tidak efisien.

Cara yang lebih baik adalah untuk menemukan cara menandai data asli sebagai tidak valid dan hanya menulis versi baru ke blok 64Kbyte. Dengan menggunakan teknik ini Anda dapat memperbarui byte tunggal 64 ribu kali sebelum perlu untuk menghapus seluruh blok-tetapi Anda harus melacak di mana data sebenarnya disimpan.

Butuh beberapa waktu sebelum perangkat lunak dan perangkat keras yang dikembangkan cukup untuk membuat metode ini bekerja dengan baik.

Flash memori saat ini mendukung berbagai mode membaca untuk membantu mempercepat download blok besar data seperti foto digital. Modus modus Page dan meledak halaman membaca blok data dalam satu pergi dan kemudian mentransfernya byte-by-byte dengan kecepatan tinggi - biasanya 66MBytes-per-detik.Memori flash