ما هي ذاكرة فلاش؟

ذاكرة الفلاش هي نوع من الذاكرة غير المتطايرة المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر. تعني كلمة "غير متطايرة" أن الذاكرة يمكنها تخزين المعلومات حتى عند إيقاف تشغيل الجهاز. تفقد الذاكرة المتطايرة ( مثل ذاكرة الوصول العشوائي ) كل شيء مخزّن فيها في كل مرة يتم فيها إيقاف تشغيل الجهاز نفسه. تُستخدم الذاكرة غير المتطايرة لأشياء مثل محركات الأقراص الثابتة ومحركات أقراص الحالة الثابتة ، حيث يجب أن تكون قادرة على تخزين المعلومات حتى في حالة إيقاف تشغيل الكمبيوتر.

تأتي ذاكرة الفلاش في نوعين متميزين - NOR flash و NAND flash. تم تسميتهم بالبوابات المنطقية الخاصة بهم. البوابة المنطقية هي عملية تقوم بإجراء فحوصات ثنائية - المدخلات والمخرجات التي تكون دائمًا 0 أو 1. في حالة NOR و NAND ، يتم تسميتها بالنتيجة التي تنتجها.

لا تقوم بوابة NAND بإرجاع القيمة 0 أو "خطأ" إلا إذا كانت جميع المدخلات فيها دقيقة. بوابة NOR هي العكس تمامًا - فهي تعرض فقط قيمة واحدة أو قيمة "صحيحة" إذا كانت جميع المدخلات خاطئة. كلا النوعين من تصميم ذاكرة الفلاش متشابهان إلى حد كبير - يستخدمان نفس تصميم الخلية. تبدأ الاختلافات على مستوى الدائرة. سواء كانت البتة الأولى من البيانات صحيحة أو خاطئة (1 أو 0 ، تسمى أحيانًا عالية أو منخفضة ) ، فإن العلاقة بين خطوط البيانات ستكون إما بوابة NOR أو بوابة NAND ، وبالتالي تحديد النوع.

تلميح: يرمز NAND إلى Not-AND ، وهو التحقق من أن كلا المدخلين غير صالحين. يرمز NOR إلى Not-OR ، وهو تحقق لا يكون صحيحًا إلا إذا لم تكن أي من المعلومات دقيقة. الفائدة الحاسمة لكل من البوابات المنطقية هي أن هناك حالة يمكن فيها تحديد مجموعات المدخلات الدقيقة.

تاريخ ذاكرة فلاش

تم تطوير الفلاش لأول مرة في عام 1980 بواسطة توشيبا. بدأوا في تسويقه في عام 1987 كنسخة محسنة من ذاكرة EPROM. يجب محو EPROMs قبل إعادة كتابتها وبالتالي إعادة استخدامها. من ناحية أخرى ، يمكن قراءة فلاش NAND وكتابته ومحوه في أجزاء تخزين أصغر ، مما يجعله أسرع وأكثر استجابة.

يسمح فلاش NOR بكتابة كلمة آلة واحدة أو قراءتها أو محوها بشكل مستقل ، مما يحقق نفس التأثير لزيادة السرعة والتوافر. عادةً ما تسمى أجهزة ذاكرة الفلاش رقائق ذاكرة فلاش وتتكون من شريحة مادية مليئة بالكثير من خلايا ذاكرة الفلاش ووحدة تحكم ذاكرة فلاش. تعمل وحدة التحكم كمركز توزيع واتصالات - فهي تخصص البيانات وتطلب وتسلم البيانات حسب الحاجة من وإلى الخلايا.

ملاحظة: كلمة الآلة هي مقياس لأكبر حجم لعنوان الذاكرة يمكن للكمبيوتر التعامل معه. بالنسبة لجهاز كمبيوتر 32 بت ، تكون الكلمة الآلية 32 بت. بالنسبة لجهاز كمبيوتر 64 بت ، تكون الكلمة الآلية 64 بت.

ولا و ناند

تُستخدم ذاكرة الفلاش الحديثة في جميع أجهزة الحوسبة الحديثة تقريبًا. تُستخدم ذاكرة NAND بشكل أساسي في بطاقات الذاكرة ومحركات أقراص USB ومحركات أقراص الحالة الصلبة التي تم إنتاجها بعد عام 2009 والهواتف الذكية وغيرها من الأجهزة المحمولة الأصغر حجمًا. تعمل NAND عادةً كمخزن عام وتستخدم أيضًا في عمليات نقل البيانات.

تستخدم العديد من المنتجات الرقمية ذاكرة فلاش NOR أو NAND لتخزين بيانات التكوين. تم الاهتمام بحالة الاستخدام المحددة هذه مسبقًا بواسطة EPROM أو RAd الثابت. تتفوق ذاكرة الفلاش في معظم الحالات - العيب الوحيد هو أن كل خلية ذاكرة يمكنها فقط أن تأخذ الكثير من الكتابات قبل أن تبلى. عندما تتآكل خلية الذاكرة ، لا يمكن الوثوق بالكتلة الكاملة التي تحتوي عليها. تتعامل الأجهزة الحديثة مع هذه المشكلة مع خوارزميات تسوية التآكل والإفراط في التزويد.

تُستخدم ذاكرة NOR بشكل أساسي في الحالات التي يلزم فيها الحفاظ على سلامة البيانات لفترات طويلة. عادةً ، يمكن أن يحتفظ بالبيانات بأمان لمدة تصل إلى 20 عامًا ، ويتم استخدامه عندما يلزم كتابة كلمات البيانات الفردية وقراءتها بشكل متكرر.

NAND هو النوع الأكثر شيوعًا من ذاكرة الفلاش ويتم استخدامه حيث يلزم الوصول إلى كتل أكبر من البيانات أو قراءتها أو إعادة كتابتها أو مسحها مرة واحدة. تكون سرعات القراءة والكتابة والمسح بشكل فعال أسرع من ذاكرة NOR. هذا يجعل NAND flash هو الخيار الأفضل لمعظم حالات الاستخدام.

بالإضافة إلى ذلك ، تكون خلايا تخزين NAND أصغر فعليًا من خلايا NOR. يستخدمون مساحة أقل بنسبة 40 ٪ تقريبًا ، على الرغم من العمل بشكل مشابه وتوفير نفس مساحة التخزين الأساسية لكل خلية. هذا يعني أن فلاش NAND يمكن أن يوفر كثافة تخزين أكبر وأداء أعلى. ومع ذلك ، فإن فلاش NOR لديه ميزة واحدة. نظرًا لكونها قابلة للتوجيه من خلال كلمة آلية ، فهي أسرع في الوصول العشوائي وأكثر تشابهًا مع ذاكرة الوصول العشوائي.

خاتمة

ذاكرة الفلاش هي نوع من ذاكرة القراءة فقط غير المتطايرة والقابلة للمسح كهربائيًا أو ذاكرة EEPROM. يمكن أن يعتمد على بوابات NAND المنطقية أو بوابات NOR المنطقية. يعتبر فلاش NAND أكثر شيوعًا من فلاش NOR بفضل كثافة التخزين وميزة الأداء. الميزة الحاسمة لـ Flash على سابقاته الأخرى من EEPROM هي أنه لا يحتاج إلى محوه بالكامل.

يتم تقسيم ذاكرة الفلاش بدلاً من ذلك إلى كتل تحتاج إلى محوها ، ولكن هذا يأتي بتكلفة أداء أقل بكثير ، وذلك بفضل حجمها الأصغر بكثير. تتمثل نقطة الضعف الرئيسية في Flash في أنه لا يمكن كتابة خلايا الذاكرة إلا عدة مرات قبل أن تبلى. يتم حل هذه المشكلة بشكل عام في الأجهزة الحديثة بفضل ارتداء خوارزميات التسوية والإفراط في التزويد.