اطلاعات مرجع - promelectronics. فلش مموری. اصل عملکرد هر سلول از تراشه های حافظه فلش ذخیره می شود

میکرو مدارهای حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی مجدد با پاک کردن داده های الکتریکی ، ساخته شده با استفاده از فناوری FLASH ، موقعیت های قدرتمندی را در فناوری الکترونیکی و رایانه ای بدست آورده اند و انواع دیگر دستگاه های ذخیره سازی غیر فرار را بیرون می کشند. مزیت اصلی آنها امکان برنامه ریزی مجدد "در سیستم" بدون جدا شدن اتصال میکرو مدار از صفحه مدار چاپی یا خارج کردن آن از صفحه است. تعداد زیاد مجاز چرخه های برنامه ریزی مجدد امکان ساخت چنین میکرو مدارهایی با "فلش دیسک" ها با حجم ده مگابایت را فراهم می کند که با نبود کامل قطعات متحرک با درایوهای معمولی روی دیسک های سخت یا فلاپی متفاوت است. این باعث می شود آنها دوام داشته باشند و بتوانند در محیط های دارای لرزش بالا مانند اتومبیل ها و سایر اشیا moving متحرک کار کنند. مقاله منتشر شده به برنامه نویسی میکرو مدارهای حافظه FLASH اختصاص دارد.

تفاوت آن با سایر تراشه های حافظه EPROM FLASH با حضور مستقیم روی تراشه یک "برنامه نویس" داخلی - دستگاه پاک کردن و نوشتن خودکار (AC3) است. شما را از نیاز به اعمال ولتاژ افزایش یافته به پین ​​های میکرو مدار در طی فرآیند برنامه ریزی ، برای تشکیل توالی های خاص پالس ، رها می کند. تمام این AC3 به طور مستقل و نامحسوس برای کاربر انجام می شود ، وی فقط می تواند با استفاده از دستور مناسب آدرس سلول و کدی را که باید در آن نوشته شود ، اطلاع دهد و منتظر بماند تا عملیات به پایان برسد. در بسیاری از موارد ، می توان یک عملیات طولانی (به عنوان مثال ، پاک کردن مجموعه ای از داده ها) را متوقف کرد ، اطلاعات مورد نظر را از یک قسمت حافظه دیگر خواند و سپس ادامه داد.

امروزه بسیاری از شرکت ها (معروف ترین Intel. AMD. Atmel. Winbond) طیف گسترده ای از تراشه های حافظه FLASH تا 4 مگابایت را تولید می کنند. رابط خارجی آنها موازی یا سریال است. میکرو مدارها با یک رابط سریال عمدتا برای ذخیره مقادیر کم داده در دستگاه های کوچک یا تخصصی ، به عنوان مثال ، برای ذخیره سازی تنظیمات ثابت گیرنده رادیویی یا برنامه ای برای کار با دستگاه برقی خانگی در نظر گرفته شده اند.

بعد ، ما در مورد میکرو مدارهای "موازی" FLASH صحبت خواهیم کرد ، که از نظر دستگاه فیزیکی و منطقی رابط کاربری با پردازنده ، به هیچ وجه با ROM های معمولی تفاوتی ندارند ، با این تفاوت که مانند RAM ، آنها نوشتن دارند ورودی را فعال کنید. در چنین میکرو مدارهایی است که کدهای BIOS رایانه های مدرن ذخیره می شوند. سازماندهی داده ها می تواند هشت یا 16 بیتی باشد. غالباً می توان با اتصال یک ترمینال مخصوص به سیم مشترک یا منبع تغذیه انتخاب کرد. علاوه بر گذرگاه آدرس و داده ، سه سیگنال کنترل به میکرو مدارها ارائه می شود: انتخاب بلور (CE) ، خروجی فعال (OE) و نوشتن فعال (WE). مورد دوم - فقط در صورت نیاز به برنامه ریزی میکرو مدار. حداقل مدت چرخه خواندن 70 ... 150 ns است.

در اولین میکرو مدارهای FLASH ، آرایه سلولهای حافظه یک بلوک واحد بود و داده ها فقط می توانستند از کل آرایه پاک شوند. در بسیاری از میکرو مدارهای مدرن ، حافظه به بلوک تقسیم می شود و پاک کردن داده ها در یکی از آنها تأثیری بر داده های ذخیره شده در دیگران ندارد. اندازه بلوک ها بسیار متفاوت است - از 128 بایت تا 128 کیلوبایت و بیشتر. با این حال ، هنگام خواندن داده ها ، کل حافظه میکرو مدار به عنوان یک آرایه واحد در نظر گرفته می شود و سپس. اینکه از نظر جسمی به بلوک تقسیم شود بی ربط است.

بلوک ها معمولاً یکسان و برابر هستند ، اما می توانند متفاوت باشند. به عنوان مثال ، تراشه های سری 28Fxxx اینتل دارای یک بوت بلوک 16KB و دو بلاک پارامتر 8KB هستند. پس از آن یک بلوک 96KB دنبال می شود و باقیمانده حافظه در بلوک های 128KB است. خصوصیات بلوک های نام برده شده تا حدودی متفاوت است. برای راه اندازی ، حفاظت از نوشتن و پاک کردن سخت افزار ارائه شده است. با اعمال سطح منطقی مناسب در خروجی میکرو مدار که روشن است ، روشن می شود. بلوک های پارامتر برای ذخیره داده هایی که اغلب تغییر می کنند طراحی شده اند و می توانند چرخه های پاک کردن / نوشتن بیشتری را نسبت به سایرین تحمل کنند.

هر یک از میکرو مدارهای سری مورد بررسی در دو نسخه ساخته می شوند که در محل قرارگیری بلوک ها در فضای آدرس متفاوت هستند. در میکرو مدارها با شاخص B (پایین) ، آنها از آدرس صفر شروع می شوند ، به ترتیب نشان داده شده در بالا. در محصولات با شاخص T (بالا) ، سفارش معکوس می شود (سفارش بوت در قسمت آدرس های بالاتر است).

میکرو مدارهای حافظه FLASH که در حال حاضر تولید می شوند برای ولتاژهای اسمی تأمین شده از 2.7 به 5 ولت طراحی شده اند. ولتاژ افزایش یافته (12 ولت) برای آنها اصلاً لازم نیست یا فقط در بعضی از حالت های خاص لازم است. در حالت غیرفعال ("انتخاب نشده") ، چنین ریز مدارهایی بیش از 1 میلی آمپر جریان از منبع تغذیه مصرف نمی کنند (در بیشتر موارد ، ده ها برابر کمتر). گاهی اوقات یک حالت خواب ویژه ارائه می شود که در آن مصرف بسیار ناچیز است. درست است که خواندن داده ها از یک میکرو مدار "خوابیده" غیرممکن است ، اما "بیدار کردن" آنها است. گاهی اوقات چندین ده میکرو ثانیه طول می کشد. مصرف جریان در حالت فعال ده ها میلی آمپر است و اگر یک میکرو مدار را به حالت غیرفعال منتقل کنید ، AC3 آن یک عملیات طولانی را انجام می دهد (به عنوان مثال پاک کردن داده ها) ، تا زمان تکمیل ، جریان کاهش نمی یابد.

توجه زیادی به محافظت از داده های ذخیره شده در حافظه FLASH از تغییرات تصادفی ، به ویژه تحت تأثیر نویز و فرایندهای گذرا هنگام روشن و خاموش شدن برق ، می شود. در بیشتر موارد ، سه نوع حفاظت از سخت افزار وجود دارد. اولین مورد اینکه میکرو مدار در مدت کمتر از 15 ... 20 به پالس های مدار WE واکنش نمی دهد ، دوم اینکه با یک سطح منطقی پایین در ورودی OE ، هیچ دستکاری سیگنال در ورودی های دیگر نمی تواند باعث ضبط شود ، سوم این است که که وقتی ولتاژ تغذیه به زیر سطح مشخصی می رسد ، AC3 خاموش می شود. برای میکرو مدارهای مختلف ، آستانه خاموش شدن در محدوده 1.5 ... 3.8 ولت است.

گاهی اوقات می توان تغییر و پاک کردن کل آرایه داده یا قطعات آن را کاملاً ممنوع کرد. وضع یا حذف چنین ممنوعیتی معمولاً به اقدامات "خارق العاده" ای نیاز دارد (به عنوان مثال اعمال کوتاه مدت ولتاژ اضافی در ترمینال های خاص).

حفاظت از نرم افزار نیز ارائه شده است. حافظه FLASH برای تغییر محتویات سلول مانند حافظه RAM معمولی کافی نیست. یک کد را در یک آدرس بنویسید. یک دستور لازم است ، متشکل از چندین کد نوشته شده در آدرس های خاص.

هر میکرو مدار FLASH قادر به برقراری ارتباط نوع خود با دستگاهی است که در آن نصب شده است ، که به شما امکان می دهد الگوریتم های لازم برای نوشتن و پاک کردن داده ها را به طور خودکار انتخاب کنید. دستورات مربوطه برای روشن و خاموش کردن برنامه ای حالت خواندن شناسه ها ارائه می شود. با روشن کردن آن ، شناسه سازنده در آدرس OH خوانده می شود و دستگاه ها در آدرس 1H (شناسه های برخی از مدارهای میکرو در جدول آورده شده است). در همان حالت ، اما در آدرس های مختلف ، در برخی موارد ، می توانید اطلاعات اضافی ، به عنوان مثال ، در مورد وضعیت حفاظت از نوشتن سخت افزار دریافت کنید.

با اعمال ولتاژ +12 ولت در ورودی آدرس A9 می توان بدون دستور به حالت خواندن شناسه ها رفت. انحراف مجاز مقدار آن برای میکرو مدارها از انواع مختلف متفاوت است. در بعضی موارد ، بیش از 5 ± نیست. در برخی دیگر ، کافی است که ولتاژ فقط از یک مقدار خاص فراتر رود ، به عنوان مثال ، 10 ولت. شناسه ها در آدرس های بالا خوانده می شوند ، آنها را بدون در نظر گرفتن دسته A9 تنظیم می کنید. معمولاً این روش در برنامه نویسان جهانی مورد استفاده قرار می گیرد.

AC3 اکثر تراشه های حافظه FLASH دستوراتی را که مطابق با اصطلاحاً استاندارد JEDEC صادر می شوند می پذیرد ، اگرچه موارد استثنایی نیز وجود دارد. گاهی اوقات ، هنگام به روزرسانی میکرو مدارها ، سیستم دستورالعمل آنها با ترکیب کد استاندارد تکمیل می شود ، در حالی که دستورالعمل های قدیمی را حفظ می کنید (این برای کریستال های ارتقا یافته در دستگاه های قبلی که منتشر شده لازم است). اینتل از سیستم فرمان خود استفاده می کند.

قبل از بررسی دقیق دستورات ، بیایید کمی در مورد اتصال میکرو مدارهای FLASH به شما بگوییم. میکرو مدارها از همان نوع ، به عنوان یک قاعده ، در انواع مختلفی از بسته ها تولید می شوند که از نظر مکان ، گام و تعداد پین ها متفاوت است. اغلب آنها گزینه های "آینه ای" را فراهم می کنند که اجازه می دهد مدارهای کوچک را در هر دو طرف صفحه بدون تغییر توپولوژی هادی های چاپی نصب کنید.

شماره پین ​​های نمودار زیر برای تراشه های حافظه 512KB در رایج ترین بسته های 32 پین PLCC و PDIP استاندارد است. "pinout" ریز مدارهای کوچکتر مشابه است ، اما پایه های مرتبه بالا آنها متصل نیستند (به عنوان مثال ، Am29F010 دارای 30 و 1 رایگان است).

مداری مشابه مدار نشان داده شده در شکل. 1 ، در صورت پاک کردن و نوشتن داده ها بدون حذف میکرو مدار از سیستم ریزپردازنده ، استفاده می شود.

فرض بر این است که گذرگاه داده سیستم 8 بیتی است ، آدرس ها 16 بیتی هستند. ROM در فضای آدرس 32 کیلوبایت اختصاص داده شده است ، بقیه آن را می توان توسط RAM اشغال کرد. از آنجا که اندازه حافظه Am29F040 512 کیلوبایت است ، یک صفحه ثبت حافظه FLASH ارائه می شود که مهمترین بیتهای آدرس را کنترل می کند. برای خواندن و نوشتن داده ها ، می توانید از روش های ساده زیر استفاده کنید (نوشته شده در Pascal):

در صورت لزوم برنامه ریزی میکرو مدار FLASH در خارج از دستگاهی که در آن کار می کند ، می توان آن را به رایانه شخصی متصل کرد. ساده ترین راه برای این کار نصب یک کارت ورودی / خروجی موازی در رایانه است. این کارتها ، به عنوان مثال PCL-731 از Advantech ، DIO-48 از IOP DAS یا PET-48DIO از ADLink ، به صورت تجاری در دسترس هستند. به طور معمول ، آنها 48 ورودی / خروجی دارند و به طور مشابه با دو میکرو مدار 8255 (KR5806V55A) در حالت O با همان اطلاعات و پورت های کنترل کار می کنند ، حتی اگر در واقع چنین میکرو مدارهایی در ترکیب آنها وجود نداشته باشد. در صورت لزوم ، تخته ورودی / خروجی موازی را می توانید خودتان تهیه کنید ، با استفاده از مقاله N. Vasiliev "گسترش دهنده رابط PC" ("رادیو" ، 1994 ، شماره 6 ، ص 20 ، 21).

برای خواندن یا برنامه نویسی ، یک میکرو مدار FLASH مطابق نمودار نشان داده شده در شکل ، به درگاه های دو میکرو مدار 8255 متصل است. 2. پورت RA اولین آنها برای ورودی / خروجی داده ها ، بیت های جداگانه پورت PC آن - برای خروجی سیگنال های کنترل CE ، OE و WE استفاده می شود. بنادر PA ، PB و PC از فرم دوم یک گذرگاه آدرس 24 بیتی از میکرو مدار FLASH تشکیل می دهند. اگر عرض بیت کمتر این گذرگاه کافی باشد ، تعداد متناظر مهمترین بیتهای پورت PC متصل نیستند.

پورت های ورودی I / O و ثابت های کمکی باید در برنامه به شرح زیر شرح داده شوند:

و رویه های توضیح داده شده در بالا برای دسترسی به حافظه FLASH با موارد زیر جایگزین می شوند:

اکنون - در مورد برنامه ریزی واقعی میکرو مدارهای FLASH. طبق استاندارد JEDEC ، هر دستور با نوشتن کد OAAN در 5555H شروع می شود. در مرحله بعد ، کد 55H در آدرس 2AAAN نوشته شده و در آخر ، کد عملیاتی که در آدرس 5555H انجام می شود.

به عنوان مثال ، در مورد دستور 40H صحبت می کنیم ، منظور ما دقیقاً چنین توالی با عدد 40H به عنوان کد کد است.

پس از روشن شدن برق ، هر میکرو مدار FLASH به طور خودکار وارد این حالت می شود و نیازی به تنظیم آن با دستور خاصی نیست. با این حال ، لازم است ، به عنوان مثال ، از حالت خواندن شناسه ها برگردید. گاهی اوقات به عنوان دستور تنظیم مجدد یا تنظیم اولیه شناخته می شود. برای انتقال برخی از میکرو مدارها به حالت خواندن آرایه ، یک چرخه نوشتن کد 0F0H به هر آدرس کافی است.

چرخه نوشتن به دنبال دستور 0A0H حاوی آدرس سلول برنامه ریزی شده و کدی است که باید در آن نوشته شود. در اکثر موارد ، دستور جداگانه ای برای نوشتن به هر سلول مورد نیاز است. بخاطر داشته باشید که مانند EPROM های معمولی ، فقط می توانید در بیت های سلول برنامه ریزی شده صفرها را جایگزین کنید. برای انجام عملیات معکوس ، به عنوان یک قاعده ، ابتدا باید محتویات کل بلوک حافظه را پاک کرده و برنامه نویسی تمام سلول های آن را تکرار کنید. لطفاً توجه داشته باشید که AC3 بسیاری از تراشه های FLASH چنین خطاهایی را تشخیص نمی دهند و انجام موفقیت آمیز عملیات را گزارش می دهند. برای اطمینان از درست بودن برنامه نویسی ، خواندن بررسی داده های ثبت شده مورد نیاز است.

در میکرو مدارهای Winbond با بلوک های 128 بایت ، برنامه نویسی هر سلول به طور خودکار با پاک شدن تمام داده های بلوک حاوی آن پیش می رود. بنابراین ، همیشه باید ابتدا بلوک را در RAM کپی کنید ، تغییرات لازم را در کپی انجام دهید و دوباره 128 بایت را برنامه ریزی کنید. AC3 پس از دریافت دستور OAO ، آدرس و اولین بایت برنامه ریزی شده ، آن را در بافر داخلی بلوک قرار می دهد و بدون شروع برنامه نویسی 200 میکرو ثانیه منتظر می ماند. اگر در این مدت یک دستور OAO دیگر و بایت بعدی دریافت شود ، آن نیز وارد بافر می شود و AC3 منتظر 300 میکرومتر بعدی است. این تا آن زمان ادامه دارد. تا زمانی که 128 بایت از بلوک دریافت شود یا مکث بیش از مقدار مجاز (300 میکروثانیه) باشد. پس از آن ، AC3 بلوک را پاک می کند و برنامه نویسی واقعی را شروع می کند. توالی نوشتن در بافر داده های در نظر گرفته شده برای سلولهای مختلف بلوک مهم نیست ، اما آن سلولهایی که هیچ داده ای برای آنها دریافت نشده است ، پس از برنامه ریزی حاوی کدهای 0FFH خواهند بود.

برای نوشتن داده های برنامه نویسی در چنین میکرو مدار دو روش وجود دارد. اولی (برای دیگران ، مورد معمول) با نرم افزار محافظت می شود. قبل از هر بایت که نوشته می شود باید یک دستور OAO باشد. با این حال ، می توان با ارسال دستورات 80H و 20H به صورت سری ، محافظت را غیرفعال کرد.

پس از آن ، بایت نوشته شده به هر آدرسی وارد بافر داخلی ریز مدار می شود و این حالت حتی پس از خاموش و روشن شدن نیز باقی می ماند. آنها آن را به دستور JSC رها می کنند.

برای نوشتن داده در یک میکرو مدار FLASH از اینتل ، دو گزینه فرمان معادل وجود دارد. اول از همه ، یکی از کدهای 40H یا 10H در هر آدرس ثبت می شود. و سپس - کد قابل برنامه ریزی در آدرس مورد نظر.

فرمان All Memory را پاک کنید.

این عملیات مهم از میکرو مدار AC3 FLASH با دریافت توالی دو دستور 80H و 10H آغاز می شود.

با نوشتن در آدرس های دلخواه کد های 20H و 0D0H به تراشه های اینتل دستور مشابهی داده می شود

پاک کردن کل محتوای حافظه از ده ها میلی ثانیه تا چند ثانیه طول می کشد. در برخی از میکرو مدارها می توان با نوشتن کد OBON به هر آدرس این روند را به حالت تعلیق درآورد. پس از نوشتن (همچنین در هر آدرس) کد 30H (برای تراشه های اینتل - ODOH) ، پاک کردن ادامه خواهد یافت.

دستور Block را پاک کنید... برای پاک کردن محتویات یک بلوک حافظه ، باید دو دستور صادر کنید. اولین آنها 80H است ، و دوم تفاوت در این است که کد عملکرد 90H آن باید نه در 5555H ، بلکه در آدرس هر یک از سلول های بلوک قابل پاک شدن باشد.

در تراشه های اینتل ، نوشتن کد 90H در هر آدرس کافی است. با استفاده از دستور "Read data array" که در بالا در نظر گرفته شده از این حالت خارج شوید.

چگونه می توانم تکمیل دستورات طولانی برنامه نویسی و پاک کردن داده ها را بررسی کنم؟ ساده ترین راه استفاده از داده های مرجع میکرو مدار و برنامه ریزی تاخیرهای مربوطه است. اما زمان اجرای واقعی عملیات خاص اغلب با مقادیر مرجع حتی برای سلولها و بلوکهای مختلف یک میکرو مدار تفاوت معناداری دارد و با افزایش "سن" مورد دوم افزایش می یابد.

خواندن رجیستر وضعیت AC3 به شما امکان می دهد دقیقاً از لحظه پایان یک عملیات خاص مطلع شوید. در حالی که AC3 مشغول انجام یک روش پاک کردن یا برنامه نویسی است ، میکرو مدار FLASH محتوای این ثبت کننده را به گذرگاه داده انتقال می دهد. دو نشانه وجود دارد که روند کار ناقص است. اولین مورد این است که مقدار بیت D7 از وضعیت ثبت با توجه به مقدار نوشته شده در همان بیت سلول حافظه معکوس است (در هنگام پاک کردن برابر با 0 است). پس از اتمام عملیات ، با آنچه ثبت شده مطابقت دارد. علامت دوم "چشمک زدن" بیت D6 است (هر بار که رجیستر خوانده می شود تا زمان انجام عملیات مقدار آن تغییر می کند).

به طور معمول ، هر دو نشانه مشاهده می شود ، اما موارد استثنا نیز وجود دارد. به عنوان مثال ، در تراشه های اینتل هیچ بیتی "سوسو زدن" وجود ندارد و بیت D7 هنگام برنامه نویسی بدون در نظر گرفتن کد نوشته شده 0 است. در این حالت ، پایان عملیات با 1 = D7 نشان داده می شود. در میکرو مدارهای دارای سابقه بلوک (به عنوان مثال از Winbond) ، مقدار بیت D7 با بیت مشابه آخرین کدهای نوشته شده در بافر بلوک معکوس است -

معمولاً پس از اتمام برنامه نویسی یا پاک کردن ، میکرو مدار FLASH به طور خودکار به حالت خواندن آرایه داده باز می گردد ، اما میکرو مدارهای اینتل برای این امر به دستور متناظر احتیاج دارند.

اگر میکرو مدار معیوب باشد ، ممکن است عملیات "طولانی" هرگز کامل نشود و باعث مسدود شدن رایانه کنترل برنامه ریزی شود. برای جلوگیری از این امر ، لازم است که یک بررسی از زمان پاک کردن و برنامه نویسی انجام شود و در صورت بیش از مقدار منطقی ، یک "اضطراری" با یک پیام خطا.

بعضی اوقات ، به خصوص هنگام کار با میکرو مدارهایی که نزدیک به حداکثر چرخه پاک کردن / برنامه نویسی گذشته اند ، منطقی است که چندین بار عمل ناموفق را تکرار کنید. ممکن است یکی از تلاش ها موفقیت آمیز باشد.

در پایان ، چند کلمه در مورد برنامه های کمکی که به شما امکان می دهد BIOS رایانه خود را که در حافظه FLASH ذخیره شده است ، به روز کنید. آنها برای هر نوع صفحه سیستم (مادربرد) ساخته شده اند و ویژگی های اتصال میکرو مدارهای FLASH به اتوبوس های سیستم را در نظر می گیرند. بنابراین ، تلاش برای استفاده از برنامه ای که برای یک نوع مادربرد برای به روزرسانی BIOS نوع دیگر طراحی شده است ، اغلب منجر به خرابی کامل رایانه می شود.

این ابزار به عنوان یک برنامه کاربردی عادی راه اندازی می شود ، به عنوان یک پارامتر نام فایل حاوی کدهای نسخه جدید BIOS را مشخص می کند. این فایل را می خواند و مجموعه ای از داده ها را در RAM ایجاد می کند تا در حافظه FLASH نوشته شوند. سپس او نوع میکرو مدار را تعیین کرده و روشهای مناسب کار با آن را انتخاب می کند. پس از آن ، پاک کردن داده های قدیمی و نوشتن داده های جدید آغاز می شود و در این زمان برنامه نمی تواند از هرگونه عملکرد BIOS ، از جمله برای نمایش اطلاعات روی صفحه یا نظرسنجی صفحه کلید ، استفاده کند. اگر با این وجود انجام این کار ضروری است ، زیرروالهای لازم به ساختار خود برنامه کاربردی وارد می شوند. پس از اتمام برنامه نویسی و تأیید صحت آن ، معمولاً یک راه اندازی مجدد رایانه دنبال می شود و با یک BIOS به روز شده "زندگی جدید" را آغاز می کند.

خواندن و نوشتنمفید

رسانه های ذخیره سازی فلش بزرگترین کلاس از رسانه های ذخیره سازی دیجیتال قابل حمل هستند و در اکثر قریب به اتفاق دستگاه های دیجیتال مدرن استفاده می شوند. انواع مختلفی از کارت های حافظه فلش به طور فزاینده ای در دوربین های دیجیتال ، PDA ، پخش کننده های صوتی ، تلفن های همراه و سایر سیستم های الکترونیکی قابل حمل مورد استفاده قرار می گیرند.

استفاده از تراشه های حافظه فلش امکان ایجاد کارت های حافظه متحرک غیر فرار کوچک و بسیار سبک و با مصرف برق کم را فراهم می کند. یک مزیت مهم کارتهای مبتنی بر فلش همچنین بالاترین قابلیت اطمینان آنها به دلیل عدم وجود قطعات متحرک است ، که به ویژه در مورد تأثیرات مکانیکی خارجی بسیار مهم است: ضربه ، لرزش و غیره

از معایب اصلی این رسانه ها می توان به قیمت نسبتاً بالای خود کارتهای حافظه فلش و هزینه بالای واحد داده های ذخیره شده روی آنها اشاره کرد ، گرچه در حال حاضر تمایل به کاهش قابل توجه قیمت کارتهای حافظه فلش قابل جابجایی وجود دارد.

رایج ترین انواع فلش کارت ها امروزه CompactFlash (CF) ، SmartMedia (SM) ، Security Digital (SD) ، MultiMediaCard (MMC) و Memory Stick (MS) است که از نظر رابط ، ابعاد ، سرعت خواندن / نوشتن با یکدیگر متفاوت هستند. و حداکثر ظرفیت ممکن

با این وجود ، علی رغم انواع استانداردها ، انتخاب کاربر خیلی زیاد نیست. یا بهتر بگویم ، هیچ کس این گزینه را به کاربر ارائه نمی دهد. اگر چنین بخشی از بازار را به عنوان دوربین های دیجیتال در نظر بگیریم ، هر دوربین برای فرمت خاصی از کارت های فلش طراحی شده است و غالباً نوع حافظه فلش مورد استفاده است که در انتخاب نهایی به نفع دوربین خاص تأثیرگذار است.

در سطح فیزیکی ، حافظه های فلش با استانداردهای مختلف اشتراکات بسیاری دارند و اول از همه معماری آرایه حافظه و ساختار خود سلول حافظه است. بنابراین ، قبل از پرداختن به انواع کارتهای حافظه فلش ، بیایید به جنبه های اساسی معماری آن بپردازیم.

دستگاه سلول حافظه فلش

همانطور که می دانید ، حساب طبیعی برای رایانه منطقی باینری است ، وقتی همه اطلاعات با استفاده از صفرهای منطقی و یک - کد های اطلاعاتی رمزگذاری می شوند. از نقطه نظر الکترونیک ، منطق باینری مربوط به دو حالت سیگنال گسسته است که به یکی از آنها یک مقدار منطقی صفر اختصاص داده می شود و به دیگری - یک مقدار منطقی. بر این اساس ، حافظه مورد استفاده در الکترونیک دیجیتال ذخیره منظمی از صفر و یک منطقی است. در ساده ترین حالت ، هر سلول حافظه ابتدایی یک بیت اطلاعات را ذخیره می کند ، یعنی 0 یا 1. انواع شناخته شده حافظه فقط در ویژگی های طراحی سلول حافظه ابتدایی و اصول سازماندهی آرایه این سلول ها متفاوت است.

به عنوان مثال ، حافظه دسترسی تصادفی معروف را در نظر بگیرید که به آن RAM (حافظه دسترسی تصادفی) نیز گفته می شود. با توجه به اصول عملکرد ، حافظه RAM را می توان به پویا و استاتیک تقسیم کرد.

در حافظه استاتیک ، سلولها بر روی فلیپ فلاپ های مختلف ساخته می شوند - روی مدارهای ترانزیستور با دو حالت پایدار. پس از نوشتن مقداری برای چنین سلول ، می تواند در یکی از این حالت ها باشد و بیت نوشته شده را تا زمانی که دوست دارید حفظ کند: فقط لازم است منبع تغذیه داشته باشید. از این رو نام حافظه - استاتیک ، یعنی ماندن در یک حالت بدون تغییر است. مزیت حافظه استاتیک سرعت آن است ، در حالی که معایب آن مصرف زیاد برق و دانسیته خاص داده کم است ، زیرا یک سلول ماشه از چندین ترانزیستور تشکیل شده است و بنابراین فضای زیادی را بر روی تراشه اشغال می کند.

در حافظه دینامیکی ، واحد سلول خازنی است که قادر است بار الکتریکی را برای مدت کوتاهی ذخیره کند ، وجود آن می تواند با یک بیت اطلاعات همراه باشد. به زبان ساده ، هنگام نوشتن یک واحد منطقی در یک سلول حافظه ، خازن شارژ می شود ، هنگام نوشتن صفر ، تخلیه می شود. هنگام خواندن داده ها ، خازن از طریق مدار بازخوانی تخلیه می شود و اگر شارژ خازن غیر صفر بود ، خروجی مدار بازخوانی به یک تنظیم می شود. علاوه بر این ، از آنجا که خازن هنگام خواندن تخلیه می شود ، باید آن را به مقدار قبلی خود شارژ کنید. بنابراین ، فرایند خواندن با شارژ مجدد خازن ها (بازسازی شارژ) همراه است. اگر به مدت طولانی به سلول دسترسی پیدا نکنید ، به تدریج به دلیل جریان نشتی خازن تخلیه می شود و اطلاعات از بین می رود. در این راستا ، حافظه مبتنی بر آرایه ای از خازن ها نیاز به شارژ دوره ای خازن ها دارد ، به همین دلیل به آن دینامیک گفته می شود. برای جبران نشت شارژ ، بازسازی بر اساس دسترسی چرخه ای به سلول های حافظه ، بازیابی شارژ قبلی خازن اعمال می شود.

حافظه RAM استاتیک و دینامیک هر دو یک حافظه فرار است که قادر است بیت های اطلاعات را فقط در صورت وجود توان خارجی ذخیره کند. بر این اساس ، وقتی برق خاموش می شود ، تمام اطلاعات از بین می روند.

تفاوت اساسی بین حافظه فلش و حافظه RAM این است که این یک حافظه غیر فرار است که قادر است اطلاعات را برای مدت زمان نامحدود در غیاب انرژی خارجی ذخیره کند.

اصولاً انواع مختلفی از حافظه غیر فرار وجود دارد و از این نظر ، فلش مموری فقط یکی از انواع آن است.

معماری حافظه ROM

ساده ترین مثال حافظه غیر فرار ROM (حافظه فقط خواندنی) است که با نام ROM (حافظه فقط خواندنی) نیز شناخته می شود. در چنین حافظه ای ، آرایه ای از سلولها مجموعه ای از رساناها است که بعضی از آنها دست نخورده باقی مانده و بقیه از بین می روند. این هادی ها ، به عنوان سوئیچ های ابتدایی ، با اتصال ستون ها و ردیف ها به خطوط به یک ماتریس سازمان می یابند (شکل 1). به حالت بسته هادی می توان یک صفر منطقی و به حالت باز یک حالت منطقی اختصاص داد. اگر اکنون ولتاژ بین یکی از خطوط ستون ها و ردیف ها را اندازه گیری کنیم (یعنی دسترسی به یک سلول حافظه خاص) ، آنگاه مقدار بالای آن (حالت باز هادی) مربوط به یک واحد منطقی است و صفر (حالت بسته هادی) به صفر منطقی.

عیب اصلی ROM عدم توانایی در بروزرسانی محتویات سلول های حافظه ، یعنی نوشتن اطلاعات است. این حافظه زمانی برای ذخیره سازی BIOS استفاده می شد ، اما امروزه دیگر از این نوع حافظه استفاده نمی شود.

نوع دیگر حافظه غیر فرار ، حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی Erasable (EPROM) است. چنین حافظه ای فقط با برنامه نویسان خاص قابل نوشتن است. در حال حاضر ، به دلیل پیچیدگی روند بازنویسی ، حافظه فلش جایگزین EPROM می شود.

اکنون تعیین اصل اصطلاح "فلش" کاملاً دشوار است. به معنای واقعی کلمه از انگلیسی ترجمه شده ، فلش یک برق است. شاید با این نام ، توسعه دهندگان خواسته اند تأكید كنند كه این حافظه غیر فرار به شما اجازه می دهد تا اطلاعات را با سرعت رعد و برق دوباره بنویسید. در هر صورت ، نام "فلش" برای این نوع حافظه کاملاً جا افتاده است ، گرچه هیچ ارتباطی با معماری حافظه و فناوری های تولید آن ندارد.

ساختار ترانزیستور CMOS

شباهت های زیادی بین حافظه فلش و DRAM و همچنین حافظه ROM وجود دارد. تفاوت اساسی اساساً در ساختار خود سلول ابتدایی نهفته است. اگر در حافظه پویا سلول ابتدایی خازن باشد ، در حافظه فلش نقش یک سلول حافظه توسط ترانزیستور CMOS با معماری خاص انجام می شود. و اگر در یک ترانزیستور CMOS معمولی سه الکترود (تخلیه ، منبع و دروازه) وجود داشته باشد ، در یک ترانزیستور فلش (در ساده ترین حالت) دروازه دیگری اضافه می شود که یک شناور نامیده می شود.

یک ترانزیستور CMOS معمولی می تواند در دو حالت باز و بسته باشد. بیایید با استفاده از مثال ترانزیستور n-p-n- اصل عملکرد ترانزیستور معمولی را در نظر بگیریم (شکل 2). در چنین ترانزیستوری ، مناطق تخلیه و منبع دارای رسانایی الکترونیکی (n منطقه) هستند ، و منطقه دروازه دارای هدایت سوراخ (مناطق p) است. ترانزیستور خود به صورت نیمه هادی نوع P با رسانایی سوراخ ساخته شده است. به طور طبیعی ، به دلیل انتشار سوراخ ها از منطقه p به منطقه n و نفوذ معکوس الکترون ها از منطقه n به منطقه p ، لایه های تخلیه شده در مرزهای انتقال p و n- مناطق (لایه هایی که هیچ حامل بار عمده ای در آنها وجود ندارد) ، از جریان جریان جلوگیری می کند. در حالت عادی ، یعنی وقتی ولتاژ به گیت وارد نمی شود یا پتانسیل منفی اعمال نمی شود ، ترانزیستور در حالت بسته است ، یعنی قادر به هدایت جریان از منبع به تخلیه نیست. وضعیت تغییر نمی کند ، حتی اگر ولتاژ بین تخلیه و منبع اعمال شود (این جریان های نشتی ناشی از حرکت تحت تأثیر میدان های الکتریکی تولید شده از حامل های شارژ اقلیت را در نظر نمی گیرد ، یعنی سوراخ هایی برای ناحیه n و الکترونها برای ناحیه p).

با این حال ، اگر پتانسیل مثبتی روی گیت اعمال شود ، وضعیت کاملاً تغییر خواهد کرد. تحت تأثیر میدان الکتریکی دروازه ، حفره ها به عمق نیمه هادی p فرو رانده می شوند ، و برعکس ، الکترون ها به منطقه زیر دروازه کشیده می شوند و یک کانال غنی شده با الکترون بین منبع و تخلیه را تشکیل می دهند. وقتی ولتاژ مثبتی به دروازه وارد می شود ، این الکترون ها از منبع به سمت تخلیه حرکت می کنند. در این حالت ، ترانزیستور جریان را هدایت می کند - آنها می گویند که ترانزیستور باز می شود. اگر ولتاژ از دروازه برداشته شود ، الکترون ها به منطقه بین منبع و تخلیه متوقف می شوند ، کانال هدایت از بین می رود و ترانزیستور عبور جریان را متوقف می کند ، یعنی بسته می شود.

در حالت روشن ، ولتاژ بین تخلیه و منبع نزدیک به صفر است و در حالت خاموش ، این ولتاژ می تواند به مقدار بالایی برسد. وضعیت در این مورد مشابه سلول های ROM با هادی های بسته و باز است. حالت بسته ترانزیستور مربوط به یک هادی باز است و می تواند به عنوان یک واحد منطقی تفسیر شود و حالت باز ترانزیستور مربوط به یک هادی بسته است و می تواند به عنوان صفر منطقی تفسیر شود. تنها مشکل این است که برای تنظیم یک حالت خاص به ترانزیستور ، لازم است یک ولتاژ کنترل به دروازه ارائه دهید ، یعنی این ساختار به شما امکان می دهد اطلاعات را بنویسید (مقدار صفر یا یک را تنظیم کنید) ، اما اجازه ندهید که این اطلاعات ذخیره شود ، زیرا در صورت عدم وجود ولتاژ در دروازه ، وضعیت آن همیشه بسته می شود. بنابراین ، لازم است چنین روشی ارائه شود تا توانایی قرار گرفتن در حالت باز یا بسته ترانزیستور تا زمانی که دوست دارید باقی بماند. برای انجام این کار ، یک درگاه شناور به ترانزیستورهای مورد استفاده در حافظه فلش اضافه می شود که در خدمت ذخیره بار (الکترون ها) برای مدت نامحدود است.

ساختار ترانزیستور دروازه شناور

بگذارید ابتدا وضعیتی را بررسی کنیم که هیچ الکترون روی دروازه شناور وجود ندارد. در این حالت ، ترانزیستور مانند ترانزیستور معمولی که قبلاً بحث شد رفتار می کند. وقتی ولتاژ مثبتی به گیت کنترل اعمال می شود (مقدار اولیه سلول حافظه) ، در حالت باز خواهد بود که مربوط به یک صفر منطقی است (شکل 3). اگر بار منفی اضافی (الکترون) روی دروازه شناور قرار گیرد ، حتی اگر ولتاژ مثبتی روی دروازه کنترل اعمال شود ، میدان الکتریکی ایجاد شده توسط دروازه کنترل را جبران می کند و اجازه نمی دهد کانال هدایت تشکیل شود ، است ، ترانزیستور در یک حالت بسته خواهد بود.

شکل. 3. دستگاه ترانزیستور دروازه شناور و خواندن محتویات سلول حافظه

بنابراین ، وجود یا عدم وجود بار در گیت شناور ، هنگامی که ولتاژ مثبت یکسانی به گیت کنترل اعمال می شود ، به طور منحصر به فردی وضعیت ترانزیستور (باز یا بسته) را تعیین می کند. اگر منبع تغذیه ولتاژ گیت کنترل به عنوان مقدار اولیه سلول حافظه تعبیر شود ، می توان از ولتاژ بین منبع و تخلیه برای قضاوت در مورد وجود یا عدم وجود شارژ بر روی گیت شناور استفاده کرد. این نوعی سلول حافظه ابتدایی است که قادر به ذخیره یک بیت اطلاعات است. در این حالت ، مهم است که شارژ گیت شناور (در صورت وجود) می تواند تا آنجا که دوست دارید در آنجا ذخیره شود ، هم در هنگام راه اندازی اولیه حافظه و هم در صورت عدم وجود ولتاژ در گیت کنترل. در این حالت سلول حافظه فرار نخواهد بود. فقط در مورد نحوه قرار دادن شارژ بر روی شاتر شناور (نوشتن محتویات سلول حافظه) و حذف آن از آنجا (پاک کردن محتویات سلول حافظه) باقی مانده است.

قرار دادن بار روی دروازه شناور (فرآیند ضبط) یا با تزریق الکترون داغ (الکترونهای داغ کانال CHE) و یا با روش تونل زنی فاولر-نوردهایم (شبیه به آنچه در هنگام برداشتن شارژ انجام می شود - به زیر نگاه کنید) تحقق می یابد. .

هنگام استفاده از روش تزریق الکترون گرم ، یک ولتاژ بالا به دروازه تخلیه و کنترل اعمال می شود (شکل 4) تا الکترونهای کانال انرژی کافی را برای غلبه بر سد احتمالی ایجاد شده توسط یک لایه نازک دی الکتریک و تونل به دروازه شناور بدهند. منطقه (هنگام خواندن به دروازه کنترل ولتاژ کمتری اعمال می شود و هیچ اثر تونل زنی مشاهده نمی شود).

شکل. 4. روند نوشتن و پاک کردن یک بیت اطلاعات در یک ترانزیستور دروازه شناور

برای برداشتن شارژ از گیت شناور (روند پاک کردن سلول حافظه) ، یک ولتاژ منفی بالا (حدود 9 ولت) به گیت کنترل و یک ولتاژ مثبت به منطقه منبع اعمال می شود (شکل 4). این امر باعث می شود که الکترون ها از ناحیه دروازه شناور به منطقه مبدأ برسند (تونل کوانتومی فاولر-نوردهایم ، FN).

ترانزیستور گیت شناور که در نظر گرفتیم می تواند به عنوان یک سلول ابتدایی حافظه فلش عمل کند. با این حال ، سلولهای تک ترانزیستوری دارای یکسری اشکال قابل توجه هستند که اصلی ترین آنها مقیاس پذیر نبودن است. واقعیت این است که هنگام سازماندهی یک آرایه حافظه ، هر سلول حافظه (ترانزیستور) به دو گذر عمود متصل می شود: دروازه های کنترل به یک باس به نام خط واژه ، و به یک باس به نام خط بیت تخلیه می شوند (در آینده ، این سازمان با استفاده از مثال معماری NOR در نظر گرفته شود). به دلیل وجود ولتاژ بالا در مدار هنگام ضبط با تزریق الکترون های گرم ، تمام خطوط - کلمات ، بیت ها و منابع - باید در فاصله کافی زیاد از یکدیگر قرار بگیرند تا سطح انزوای مورد نیاز را تضمین کنند ، به طور طبیعی ، در محدودیت مقدار حافظه فلش تأثیر می گذارد.

یکی دیگر از معایب سلول حافظه تک ترانزیستوری ، اثر حذف بیش از حد بار از دروازه شناور است که با فرایند ضبط جبران نمی شود. در نتیجه ، یک بار مثبت روی دروازه شناور تشکیل می شود و ترانزیستور همیشه باز می ماند.

سلول حافظه دو ترانزیستوری

به منظور جلوگیری از معایب سلولهای حافظه تک ترانزیستوری ، از تغییرات مختلف سلولهای حافظه استفاده می شود ، با این حال ، عنصر اصلی اصلی - یک ترانزیستور دروازه شناور - در هر نسخه از سلول حافظه باقی می ماند. یکی از نسخه های اصلاح شده سلول حافظه ، یک سلول دو ترانزیستوری است که شامل یک ترانزیستور CMOS معمولی و یک ترانزیستور دروازه شناور است (شکل 5). برای جداسازی ترانزیستور دروازه شناور از خط بیت ، از یک ترانزیستور مشترک استفاده می شود.

مزیت سلول حافظه دو ترانزیستوری این است که می توان از آن برای ایجاد تراشه های حافظه کم حجم و بسیار مقیاس پذیر استفاده کرد ، زیرا در این حالت ترانزیستور دروازه شناور از خط بیت جدا شده است. علاوه بر این ، بر خلاف سلول حافظه تک ترانزیستوری ، که از روش تزریق الکترون داغ برای ثبت اطلاعات استفاده می شود ، در این حالت از هر دو روش تونل کوانتومی فاولر-نوردهایم برای ضبط و پاک کردن اطلاعات استفاده می شود ، که امکان کاهش ولتاژ مورد نیاز برای عملیات نوشتن. همانطور که بعداً نشان داده خواهد شد ، از سلولهای دو ترانزیستوری در حافظه NAND استفاده می شود.

سلول SST

سلولهای حافظه توصیف شده ، تمام ساختارهای ممکن را خسته نمی کنند. انواع دیگر سلول های حافظه نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند ، مانند سلول SST ساخته شده توسط Silicon Storage Technology، Inc.

اصل عملکرد سلول SST از بسیاری جهات شبیه سلول حافظه تک ترانزیستوری است که قبلاً در نظر گرفته شده است.

با این حال ، در ترانزیستور سلول SST ، شکل دروازه های شناور و کنترل تغییر می کند (شکل 6). دروازه کنترل با لبه آن با لبه تخلیه هم تراز شده و شکل منحنی آن امکان قرار دادن دروازه شناور را تا حدی در زیر آن و در همان زمان بالاتر از منطقه منبع فراهم می کند. این چیدمان دروازه شناور این امکان را می دهد که از یک طرف روند قرار دادن بار روی آن با تزریق الکترون های گرم ساده شود و از طرف دیگر روند برداشتن بار ناشی از فاولر-نوردهایم را ساده کند. اثر تونل زنی

با برداشتن بار ، تونل كردن الكترونها نه در منطقه منبع ، مانند سلول منفرد ترانزیستوری در نظر گرفته شده ، بلكه در منطقه گیت كنترل رخ می دهد. برای این منظور ، یک ولتاژ مثبت بالا به گیت کنترل اعمال می شود. تحت تأثیر میدان الکتریکی ایجاد شده توسط دروازه کنترل ، الکترون هایی از دروازه شناور تونل می شوند که با شکل خمیده آن به سمت لبه ها تسهیل می شود.

هنگامی که یک بار روی دروازه شناور قرار می گیرد ، تخلیه زمین می شود و یک ولتاژ مثبت به دروازه منبع و کنترل اعمال می شود. در این حالت ، دروازه کنترل یک کانال هدایت تشکیل می دهد و ولتاژ بین تخلیه و منبع الکترون ها را "تسریع" می کند و به آنها انرژی کافی برای عبور از سد پتانسیل ، یعنی برای تونل زدن به دروازه شناور می دهد.

برخلاف سلول حافظه تک ترانزیستوری ، سلول SST همچنین دارای یک طرح سازمان آرایه حافظه کمی متفاوت است.

سلول های حافظه MLC

تمام گزینه هایی که قبلاً برای سلول های حافظه در نظر گرفته شده است ، قادر به ذخیره فقط یک بیت اطلاعات در هر سلول هستند. با این حال ، چنین سلولهایی نیز وجود دارد که هر کدام چندین بیت را ذخیره می کنند - این سلولها سلول های چند سطحی یا MLC (سلول چند لایه) هستند.

اصل عملکرد سلول حافظه MLC چند سطح کاملاً ساده است و از بسیاری جهات شبیه به اصل عملکرد سلول تک ترانزیستوری مبتنی بر ترانزیستور دروازه شناور است.

همانطور که قبلاً در هنگام بررسی یک سلول حافظه تک ترانزیستوری اشاره شد ، وجود یک عدد منطقی یا صفر با مقدار ولتاژ روی خط بیت تعیین می شود و به وجود یا عدم وجود شارژ در گیت شناور بستگی دارد. اگر ولتاژ مثبتی به گیت کنترل اعمال شود ، در صورت عدم وجود شارژ روی گیت شناور ، ترانزیستور باز است و ولتاژ بین تخلیه و منبع کوچک است که مربوط به یک صفر منطقی است. اگر دروازه شناور دارای بار منفی باشد که زمینه ایجاد شده توسط دروازه کنترل را با میدان خود محافظت کند ، در نتیجه ترانزیستور در حالت بسته قرار دارد که مربوط به ولتاژ زیادی بین تخلیه و منبع (واحد منطقی) است. واضح است که حتی در صورت وجود بار منفی بر روی دروازه شناور ، ترانزیستور را می توان به حالت باز سوئیچ کرد ، با این حال ، این امر به ولتاژ بالاتر (ولتاژ آستانه) نیاز دارد تا به گیت کنترل اعمال شود. در نتیجه ، عدم وجود یا وجود بار در دروازه شناور را می توان با مقدار ولتاژ آستانه در دروازه کنترل قضاوت کرد. از آنجا که ولتاژ آستانه به میزان شارژ دروازه شناور بستگی دارد ، نه تنها می توان دو مورد محدود را تعیین کرد - عدم وجود یا وجود شارژ ، بلکه همچنین می توان میزان شارژ را با توجه به مقدار ولتاژ آستانه قضاوت کرد. بنابراین ، اگر می توان تعداد مختلفی از شارژها را روی دروازه شناور قرار داد ، که هر کدام از آنها مقدار ولتاژ آستانه خاص خود را دارند ، پس می توان چندین بیت اطلاعات را در یک سلول حافظه ذخیره کرد. به عنوان مثال ، برای ذخیره 2 بیت در یک سلول با استفاده از چنین ترانزیستوری ، لازم است که چهار ولتاژ آستانه را تشخیص دهیم ، یعنی بتوان چهار سطح مختلف بار را روی دروازه شناور قرار داد. سپس می توان به هر چهار ولتاژ آستانه ای ترکیبی از دو بیت اختصاص داد: 00 ، 01 ، 10 ، 11.

برای اینکه بتوانید 4 بیت را در یک سلول بنویسید ، باید 16 ولتاژ آستانه را از هم تشخیص دهید.

سلول های MLC به طور فعال توسط اینتل ساخته می شوند ، به همین دلیل به فناوری حافظه مبتنی بر سلول های MLC Intel StrataFlash گفته می شود.

سلول های Saifun NROM و MirrorBit

Intel StrataFlash مبتنی بر سلولهای MLC تنها فناوری نیست که به شما امکان می دهد چندین بیت اطلاعات را در یک سلول ذخیره کنید. شرکت اسرائیلی Saifun فناوری دیگری را توسعه داده است - فناوری Saifun NROM. AMD از فناوری مشابهی به نام MirrorBit برخوردار است. و اگرچه AMD خود ادعا می کند که فناوری MirrorBit را به عنوان توسعه دهنده خود توسعه داده است ، اما در مورد درستی آن شک زیادی وجود دارد. سایفون همچنین کپی رایت AMD را زیر سوال برد و شکایت کرد که مورد تأیید قرار گرفت. بنابراین ، ما فقط فناوری Saifun NROM را در نظر خواهیم گرفت.

سلول NROM (Nitrid ROM) از نظر ساختار مشابه ترانزیستور دروازه شناور است. دروازه کنترل به خط کلمه (Word Line) متصل است و تخلیه و منبع (اتفاقاً دقیقاً یکسان هستند) به دو خط بیت مختلف متصل می شوند. دروازه شناور از نیترید سیلیکون (Si3N4) ساخته شده است (شکل 7).

اصل عملکرد چنین ترانزیستوری مشابه اصل عملکرد ترانزیستور دروازه شناور معمولی است ، با یک استثنا. واقعیت این است که نیترید سیلیسیم ، که از آن دروازه شناور ساخته می شود ، از "گسترش" بار جلوگیری می کند ، یعنی اجازه می دهد تا آن در فضای محدود دروازه شناور قرار گیرد. در واقع ، این اجازه می دهد تا دو بیت اطلاعات با استفاده از یک گیت ذخیره شود.

برای نوشتن یک بیت اطلاعات در چنین خانه ای ، یک ولتاژ به دروازه کنترل و یکی از تخلیه ها / منابع اعمال می شود. به دلیل تزریق الکترون های داغ از طریق لایه دی الکتریک ، الکترون ها به درون دروازه شناور نفوذ می کنند و در نزدیکترین منطقه به تخلیه / منبع منبع ولتاژ قرار می گیرند.

به دلیل فرایند تزریق سوراخ ، که برای آن ولتاژ مثبت به تخلیه / منبع اعمال می شود ، بار از دروازه شناور برداشته می شود. سوراخ هایی که به داخل دروازه شناور وارد می شوند با الکترون ترکیب شده و منجر به تخریب بار می شوند.

معماری حافظه فلش

برای ایجاد آرایه های حافظه غیر فرار می توان از ساده ترین سلول حافظه فلش که براساس یک ترانزیستور گیت شناور در نظر گرفته ایم و می تواند اطلاعات کمی را ذخیره کند ، استفاده کرد. برای این کار ، شما فقط باید بسیاری از سلول ها را به طور مناسب در یک آرایه ترکیب کنید ، یعنی یک معماری حافظه ایجاد کنید.

انواع مختلفی از معماری های حافظه فلش وجود دارد ، اما معمولی ترین آنها معماری NOR و NAND هستند.

معماری NOR

ساده ترین معماری فلاش برای درک معماری NOR است (شکل 8).

همانطور که قبلاً اشاره شد ، برای مقداردهی اولیه سلول حافظه ، یعنی دستیابی به محتوای سلول ، لازم است ولتاژ را به گیت کنترل وارد کنید. بنابراین ، تمام گیت های کنترل باید به یک خط کنترل به نام Word Line متصل شوند. تجزیه و تحلیل محتویات سلول حافظه توسط سطح سیگنال در تخلیه ترانزیستور انجام می شود. بنابراین ، تخلیه ترانزیستورها به خطی به نام Bit Line متصل می شوند.

معماری NOR نام خود را مدیون عملیات منطقی OR-NOT (مخفف انگلیسی - NOR) است. عملکرد منطقی NOR در چندین عملوند زمانی که همه عملوندها صفر باشند یک مقدار می دهد و در غیر اینصورت صفر است. اگر منظور ما از عملوند مقادیر سلولهای حافظه باشد ، در معماری در نظر گرفته شده تنها در صورت صفر بودن مقدار تمام سلولهای متصل به این خط بیت ، مقدار واحدی در خط بیت مشاهده خواهد شد (تمام ترانزیستورها بسته هستند).

معماری NOR دسترسی سریع تصادفی به حافظه را فراهم می کند ، با این وجود فرآیند نوشتن (با استفاده از روش تزریق الکترون داغ) و پاک کردن اطلاعات نسبتاً کند است. علاوه بر این ، با توجه به ویژگی های تکنولوژیکی تولید تراشه های حافظه فلش با معماری NOR ، اندازه سلول بسیار بزرگ است و بنابراین چنین حافظه ای مقیاس خوبی ندارد.

معماری NAND

معماری حافظه فلش رایج دیگر معماری NAND است که مربوط به یک کار منطقی NAND است. عمل NAND فقط درصورتی که همه عملوندها برابر با صفر باشند مقدار صفر و در سایر موارد یک مقدار می دهد. همانطور که قبلاً اشاره کردیم ، مقدار صفر با وضعیت روشن ترانزیستور مطابقت دارد ، بنابراین معماری NAND به این معنی است که وقتی همه ترانزیستورهای متصل به آن بیت خط صفر باشد و حداقل یکی از ترانزیستورها خاموش باشد . اگر ترانزیستورها از خط بیت نه یک به یک (مانند معماری NOR) بلکه به صورت سری وصل شوند ، می توان چنین معماری را سازمان داد.

در مقایسه با معماری NOR ، این معماری به دلیل ویژگی های فرایند ساخت ، امکان چیدمان جمع و جورتر ترانزیستورها را فراهم می کند و بنابراین از مقیاس خوبی برخوردار است. بر خلاف معماری NOR ، جایی که اطلاعات با استفاده از روش تزریق الکترون داغ ثبت می شود ، در معماری NAND ضبط با استفاده از روش تونل سازی FN انجام می شود که امکان ضبط سریعتر از معماری NOR را فراهم می کند. برای کاهش اثر منفی سرعت کم خواندن ، تراشه های NAND با حافظه پنهان داخلی ارائه می شوند.

علاوه بر معماری های NOR و NAND که در نظر گرفتیم ، از معماری های دیگری در حافظه های فلش استفاده می شود ، به عنوان مثال AND ، DiNOR و غیره ، اما توزیع انبوهی دریافت نکرده اند.

انواع فلش کارت ها

کارت های حافظه فلش در حال حاضر با فرمت های مختلف در بازار وجود دارد که آخرین آنها Secure Digital (SD) ، Memory Stick (MS) ، MultiMediaCard (MMC) و xD-Picture Card (XD) است. در مورد قالب های کاملاً اثبات شده CompactFlash (CF) و SmartMedia (SM) فراموش نکنید.

طبق برخی از نشریات تحلیلی ، در حال حاضر 54٪ از بازار توسط کارتهای CF اشغال شده است ، در مکان دوم - Memory Stick (25٪) ، در سوم - Secure Digital (10٪) ، پس از آن SmartMedia (8٪) و MultiMediaCard ( 3٪) ...

کارت های حافظه CompactFlash از رسانه های با کیفیت بالا ، همه کاره ، قابل بازنویسی برای نسل بعدی لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات محاسباتی هستند. جمع و جور بودن و قابلیت اطمینان این رسانه ها ، آنها را برای استفاده در دوربین های دیجیتال ، دستیارهای دیجیتال شخصی (PDA) ، دستگاه های پخش MP3 ، تلفن های همراه ، اسکنرهای جیبی ، چاپگرهای عکس ، ترمینال های قابل حمل ، ضبط صوت ، ضبط صدا ، دستگاه های ناوبری جهانی و بسیاری دیگر ایده آل می کند. دستگاه های مجهز به شیار CompactFlash.

CompactFlash یکی از قدیمی ترین و پرکاربردترین استاندارد برای کارتهای حافظه فلش قابل جابجایی و از تبار مستقیم کارتهای PCMCIA است. کارتهای این استاندارد بیش از 54٪ از بازار کارت حافظه جهانی را تشکیل می دهند. اولین کارت CompactFlash که در بازار موجود است توسط SanDisk Corporation در سال 1994 ساخته شد.

در اکتبر 1995 ، یک انجمن غیرانتفاعی Compact Flash Association (CFA) ایجاد شد که علاوه بر SanDisk ، IBM ، Canon ، Kodak ، HP ، Hitachi ، Epson و Socket Communications را شامل می شد.

اندازه کارت CompactFlash 43 36 36 3. 3.3 میلی متر است و رابط رابط آن به 50 پایه مجهز شده است.

CompactFlash در حال حاضر مقرون به صرفه ترین راه حل از نظر هزینه واحد رسانه های ذخیره سازی مبتنی بر حافظه فلش با حجم بیش از 32 مگابایت است.

یکی از اصلی ترین مزایای کارت CompactFlash کنترلر ATA داخلی است که به لطف آن با رابط IDE سازگار است و این امر به معنی تقلید از دیسک سخت است. در سطح نرم افزاری ، کارت تفاوتی با هارد دیسک ندارد: تمام پارامترهای لازم مانند تعداد سیلندرها و هد های مجازی را دارد. این کارت با استفاده از وقفه سخت افزاری استاندارد IRQ 14 قابل دسترسی است و اغلب برای کار با CompactFlash نیازی به درایور خاصی نیست.

مبدل ولتاژ داخلی به شما امکان می دهد کارت های CompactFlash را به دو اسلات 3.3 و 5 ولت متصل کنید.

کارت های CompactFlash دو نوع Type I و Type II وجود دارد که تنها تفاوت آنها در ضخامت کیس است: کارت های Type I ضخامت 3.3 میلی متر و کارت های Type II 5.5 میلی متر ضخامت دارند. اما کارتهای CompactFlash Type I در اسلاتهای نوع I و Type II و کارتهای CompactFlash Type II فقط در اسلات های Type II قابل استفاده هستند.

کارت های CompactFlash از نظر سرعت خواندن / نوشتن و حداکثر ظرفیت رکورددار هستند که باعث می شود آنها در بین دوربین های دیجیتال حرفه ای گسترده شوند. تا آنجا که به سرعت مربوط می شود ، باید توجه داشت که بسیاری از تولیدکنندگان کارت های CompactFlash را تولید می کنند که هم از نظر سرعت و هم از نظر قیمت متفاوت هستند. کارت های CF 4 گیگابایتی امروز به صورت خرده فروشی در دسترس هستند. اگر در مورد سرعت خواندن / نوشتن صحبت کنیم ، همه چیز در اینجا به تولید کننده ، سری و حتی به اندازه کارت بستگی دارد.

به عنوان مثال ، کارتهای استاندارد Kingston Technology (ظرفیتهای 256 ، 512 و 1024 مگابایتی) و Elite PRO (ظرفیتهای 2 گیگابایت و 4 گیگابایت) کارتهای CompactFlash را در نظر بگیرید. نتایج مربوط به سرعت خواندن و نوشتن متوالی با استفاده از بسته معیار IOmeter بدست آمد (شکل 10 و 11).

شکل. 10. وابستگی سرعت خواندن پی در پی به اندازه درخواست کارتهای CompactFlash

شکل. 11. وابستگی سرعت نوشتن پی در پی به اندازه درخواست کارتهای CompactFlash

آزمایش نشان داده است که سرعت خواندن خطی سری Elite PRO بیش از دو برابر سرعت خوانش خطی سری استاندارد است ، با کارت 2 گیگابایتی بیشتر از کارت 4 گیگابایتی ، و سرعت خواندن متوالی تمام استاندارد کارت های سری همان است.

با ضبط متوالی ، تقریباً همین الگوی مشاهده می شود. استثنا کارت 512 مگابایتی سری Standart بود که در آن سرعت نوشتن پی در پی با اندازه درخواست بیش از 32 کیلوبایت مشخص شد حتی بیشتر از کارت 4 گیگابایتی سری Elite PRO است.

SmartMedia

مشخصات کارت SmartMedia توسط توشیبا در سال 1996 ارائه شد. با این حال ، در ابتدا این کارتها کمتر نام خوشخوایی داشتند: Solid-State Floppy Disk Card (SSFDC). کارت های SmartMedia کوچکترین رسانه مبتنی بر فلش هستند که امروزه فقط 0.76 میلی متر (مانند کارت اعتباری) موجود است. این رقم به دلیل حداکثر سادگی دستگاه به دست آمده است: در کارت SmartMedia هیچ کنترل کننده و مدار اضافی وجود ندارد و فقط یک تراشه حافظه NAND نصب شده است. این راه حل اجازه می دهد تا حد ممکن اندازه (45Ѕ37Ѕ0.76 میلی متر) و وزن (حدود 2 گرم) کارت و همچنین قیمت آن را کاهش دهد.

جمع و جور بودن این کارت های حافظه امکان استفاده از آنها را در دوربین های دیجیتال ، PDA ، ضبط کننده صدا ، دستگاه های نمابر ، چاپگرها ، اسکنرها ، نوت بوک های الکترونیکی و پایانه های دستی فراهم می کند. بعلاوه ، این نوع کارت حافظه را می توان در تجهیزاتی که برای پشتیبانی از برنامه های جدید به تراشه های حافظه قابل جابجایی برای قابلیت حمل ، به روزرسانی نرم افزار یا گسترش حافظه نیاز دارند ، استفاده کرد.

رابط فیزیکی کارت های SmartMedia یک اتصال 22 پین مسطح است. انتقال داده از طریق یک گذرگاه 8 بیتی انجام می شود و حداکثر زمان دسترسی برای خواندن و نوشتن ، بسته به ظرفیت کارت ، از 50 تا 80 ns است.

دو نوع کارت SmartMedia وجود دارد که یکی از آنها برای 3.3 ولت و دیگری برای 5 ولت طراحی شده است. نوع کارت را می توان به راحتی از طریق موقعیت به اصطلاح کلید - گوشه برش داده شده در قسمت کارت شناسایی کرد. جایی که مخاطبین قرار دارند. از آنجایی که کلیدها در دو طرف مختلف قرار دارند ، این نوع کارت ها با یکدیگر سازگار نیستند ، به این معنی که اتصال کارت SmartMedia با امتیاز 3.3 ولت به یک اسلات با ولتاژ تغذیه 5 ولت غیرممکن است و بالعکس.

کارت چند رسانه ای

MultiMediaCard در سال 1997 به عنوان همکاری بین SanDisk Corporation و Siemens AG / Infineon Technologies AG معرفی شد.

در سال 1998 ، اتحاد MMCA (انجمن MultiMediaCard) تشکیل شد که شامل HP ، SanDisk ، Kodak ، Hitachi ، Infineon Technology ، Lexar Media ، Micron ، Sanyo ، Siemens و Nokia بود.

این استاندارد در ابتدا "رایگان" بود ، یعنی فاقد هرگونه محدودیت صدور مجوز.

در زمان ظهور ، کارتهای MMC کوچکترین (24/32 Ѕ 4/4 میلی متر) و کمترین (کمتر از 2 گرم) بودند.

کارتهای MMC فقط هفت پین دارند و از طریق رابط سریال داده ها را برای حداکثر سهولت استفاده انتقال می دهند.

این کارت ها آخرین دوربین های عکاسی و فیلم برداری دیجیتال ، تلفن های همراه با قابلیت های دانلود / پخش موسیقی هوشمند ، پخش کننده های صوتی قابل حمل دیجیتال ، اسباب بازی ها و کنسول های بازی ، رایانه های شخصی جیبی و سازمان دهندگان الکترونیکی را هدف قرار داده اند.

کارت های MultiMediaC صد در صد با تمام دستگاه های استفاده از کارت حافظه Secure Digital سازگار هستند.

در حال حاضر ، نسخه Secure MultiMediaCards منتشر شده است که دارای محافظت داخلی در برابر دسترسی و کپی غیرمجاز است و با مشخصات SDMI سازگار است.

در تاریخ 11 نوامبر 2002 ، استانداردی برای کارتهای MMC با اندازه کم به نام Reduced Size MultiMediaCards (RS-MMC) اعلام شد. ابعاد کارتهای RS-MMC 24Ѕ18Ѕ1.4 میلی متر است (MMC های فول فرمت 24Ѕ32Ѕ1.4 میلی متر است). سازگاری رو به عقب کارتهای RS-MMC با رسانه های تمام قالب فراهم شده است: با استفاده از آداپتورهای مکانیکی ، می توان از آنها در محصولات مجهز به اسلات MMC استفاده کرد.

همانطور که توسط توسعه دهندگان تصور می شود ، زمینه اصلی کاربرد RS-MMC تلفن های همراه ، تلفن های هوشمند و ارتباطات خواهد بود.

نوع دیگر کارتهای MMC HS-MMC (High MMC) است ، یعنی کارتهای MMC پرسرعت با قابلیت انتقال سرعت داده ها تا 52 مگابیت بر ثانیه.

کارت های MMC موجود در بازار امروز حداکثر حجم تا 1 گیگابایت دارند و متوسط ​​سرعت خواندن و نوشتن آنها 2 مگابایت در ثانیه است.

کارت های SD توسط ماتسوشیتا ، سان دیسک و توشیبا ساخته شده اند و در حال توسعه بیشتر استاندارد MultiMediaCard هستند. این کارت ها نسل سوم حافظه های فلش را نشان می دهند.

برای تبلیغ قالب جدید ، سه شرکت فوق الذکر یک سازمان ویژه - انجمن SD ایجاد کرده اند که در حال حاضر بیش از 200 تولید کننده در آن عضو هستند. همان اسم Secure Digital به وضوح نشان می دهد که این شرکت مخابراتی از فناوری برای محافظت از داده ها در برابر کپی برداری و دسترسی غیرمجاز پشتیبانی می کند. برخلاف انواع دیگر رسانه های قابل جابجایی روی حافظه فلش ، کاملاً همه کارت های SD تولید شده به مدار محافظت از داده الکترونیکی ویژه ای مجهز هستند و با مشخصات SDMI سازگار هستند.

کارت می تواند اطلاعات محافظت نشده (سطح 1) و محافظت شده (سطح 2 و 3) را ذخیره کند. اطلاعات را می توان با استفاده از یک کلید شناسایی منحصر به فرد کارت (سطح 2) یا توسط یک الگوریتم رمزنگاری فعال (سطح 3) از کپی محافظت کرد ، که به دارنده کارت اطمینان در مورد اطمینان از محافظت از داده ها می دهد.

علیرغم این واقعیت که کارت های SD به تازگی ظاهر شده اند ، در حال حاضر به طور گسترده ای در انواع مختلفی از دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود: در ضبط کننده های صوتی دیجیتال و دستگاه های پخش قابل حمل ، دوربین فیلمبرداری ، رادیوهای اتومبیل ، رایانه های جیبی ، تلفن های همراه و پروژکتورهای چندرسانه ای.

کارتهای SD از سبکترین و جمع و جورترین کارتهای قابل جابجایی هستند: اندازه آنها فقط 24Ѕ32Ѕ2.1 میلی متر و وزن آنها 2 گرم است. در خارج ، کارتهای SD شباهت زیادی به MMC دارند و به جز ضخیم تر بودن ، به ابعاد آنها مطابقت دارند. این کارت ها دارای نه مخاطب (MMC هفت تماس) و یک سوئیچ کوچک برای محافظت در برابر تخریب تصادفی داده های ذخیره شده هستند.

در حال حاضر کارت های SD با حداکثر ظرفیت حداکثر 1 گیگابایت در بازار موجود است. سرعت خواندن و نوشتن هم به اندازه کارت و هم به سازنده بستگی دارد. اگر به عنوان مثال ، شما دو کارت SD 512 مگابایتی (Kingston و Transcend) را مقایسه کنید ، متوجه می شوید که در حالت نوشتن متوالی (شکل 12) ، عملکرد Transcend تقریباً چهار برابر عملکرد Kingston است. بنابراین ، اگر اندازه درخواست بیش از 64 کیلوبایت باشد ، سرعت نوشتن متوالی برای کارت Transcend 7.8 MB و برای کارت Kingston - فقط 1.75 MB / s است. سرعت نوشتن خطی (شکل 13) برای کارت Transcend نیز بیشتر است و به 8.13 مگابایت در ثانیه می رسد (با اندازه درخواست بیش از 64 کیلوبایت بر ثانیه) ، در حالی که کارت کینگستون این سرعت 6.24 مگابایت بر ثانیه را دارد.

شکل. 12. وابستگی سرعت نوشتن پی در پی به اندازه درخواست کارتهای SD

برای مقایسه ، شکل 12 و 13 سرعت خواندن و نوشتن متوالی معمول یک کارت MMC را نشان می دهد که هر دو خواندن و نوشتن از 1 مگابایت بر ثانیه بیشتر نیست.

استاندارد Memory Stick توسط سونی ساخته شده و در سال 1998 به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر ، Memory Stick بدون استثنا در تمام دوربین های دیجیتال سونی مورد استفاده قرار می گیرد ، که البته به پیشرفت موفقیت آمیز آنها در بازار کمک نمی کند. به همین دلیل آخرین مدل دوربین دیجیتال سونی از کارت های دو استاندارد پشتیبانی می کند: Memory Stick و بسیار محبوب تر CompactFlash.

نام مموری استیک به دلیل شباهت آن به آدامس است و ابعاد مموری استیک 21.5Ѕ50Ѕ2.8 میلی متر است که تقریباً به اندازه یک قطعه آدامس مطابقت دارد.

اصلاح این رسانه با سیستم داخلی برای محافظت در برابر کپی و دسترسی غیرمجاز به داده ها (MagicGate Memory Stick) نیز موجود است.

امروز سونی نسخه جدیدی از رسانه را با نام Memory Stick Duo معرفی می کند. این کارت با Memory Stick معمولی سازگار است ، اما دارای ابعاد کوچکتر (20Ѕ31Ѕ1.6 میلی متر) و وزن سبک تر (فقط 2 گرم) است ، که به شما امکان می دهد در کوچکترین دستگاه های قابل حمل ، خصوصاً برای اندازه ماژول های حافظه قابل جدا شدن ، مورد استفاده قرار گیرد. ، به عنوان مثال ، در تلفن های همراه و ریز رایانه ها. به منظور تسهیل ادغام استاندارد جدید در سیستم های موجود ، سازگاری کامل به عقب فراهم شده است: با استفاده از یک کارتریج Memory Stick Duo ویژه ، می توانید به اسلات های رسانه های Memory Stick در اندازه کامل متصل شوید.

در اوایل ژانویه 2003 ، در نمایشگاه Consumer Electronics Show (CES) که در لاس وگاس برگزار شد ، سونی اعلام کرد قصد دارد نسل جدیدی از کارت های حافظه فلش - Memory Stick PRO را ایجاد کند. خط رسانه های جدید در همان اشکال و اندازه های Memory Stick های معمولی در دسترس خواهد بود. رسانه جدید با Memory Sticks آبی معمول در رنگ مروارید متفاوت خواهد بود. اگر مشخصات فنی را مقایسه کنیم ، علاوه بر افزایش ظرفیت ، حافظه Memory Stick PRO دارای نرخ تبادل داده بسیار بالاتر و مکانیسم های محافظت از داده بهبود یافته است. در مورد چشم اندازهای افزایش صدا ، از نظر فنی امکان ایجاد Memory Stick PRO با ظرفیت حداکثر 32 گیگابایت وجود دارد. حداکثر نرخ ارز ارائه شده توسط ساخت و ساز Memory Stick PRO 160 مگابیت در ثانیه است و سرعت ضبط حداقل 15 مگابیت در ثانیه است.

تمام رسانه های Memory Stick PRO از فناوری محافظت از داده های MagicGate استفاده خواهند کرد. علاوه بر این ، یک سیستم جدید محافظت از داده ها در آنها تعبیه شده است که امکان دسترسی به پرونده های ذخیره شده در حامل را محدود می کند ، از مشاهده و توزیع داده های محافظت شده حتی در صورت گم شدن یا سرقت کارت جلوگیری می کند.

راه حل فناوری دیگری که در ایجاد حافظه Memory Stick PRO به کار رفته است ، در صورت خارج شدن زودرس کارت از شکاف ، از اتلاف اطلاعات جلوگیری خواهد کرد. حتی اگر کاربر بدون انتظار برای پایان مراحل ضبط کارت را برداشته ، پس از قرار دادن مجدد رسانه ، امکان از سرگیری ضبط از نقطه قطع شدن آن وجود دارد. در این حالت ، ایمنی نه تنها این پرونده ، بلکه کل سیستم فایل کارت نیز تضمین می شود.

در حال حاضر مدل هایی از Memory Stick Pro تا 1 گیگابایت و Memory Stick PRO DUO تا 128 مگابایت در بازار موجود است.

xD-Picture (XD)

قالب xD-Picture از همه قالب هایی که در بالا بحث شد ، جدیدترین است. این استاندارد توسط Olympus و FujiFilm ساخته شده است ، اما به دلیل تازگی هنوز مورد استقبال گسترده ای قرار نگرفته است.

نام xD مخفف eХtreme digital است که به گفته توسعه دهندگان ، استفاده از این رسانه برای ذخیره سازی اطلاعات سمعی و بصری متمرکز است. ابعاد کارت های xD-Picture فقط 20Ѕ25Ѕ1.7 میلی متر است و وزن آن 2 گرم است ، که در حال حاضر یک رکورد مطلق برای اندازه مینیاتور است.

طبق برنامه های توسعه دهندگان ، کارت های xD-Picture باید جایگزین کارت های SmartMedia قدیمی شوند که حداکثر ظرفیت آنها (به دلایل فنی) از 128 مگابایت بیشتر نیست. ظرفیت نظری کارت های xD می تواند تا 8 گیگابایت باشد. علاوه بر این ، گرایش به کوچک سازی دوربین های آماتور دیجیتال نیاز به کوچک سازی کافی کارت های حافظه دارد.

کارت های XD-Picture دارای یک رابط 22 پین سازگار با کارت SmartMedia کارت هستند.

حداکثر سرعت خواندن اطلاعات از کارت های xD-Picture 5 مگابایت در ثانیه و سرعت نوشتن 3 مگابایت در ثانیه است (برای کارتهایی با ظرفیت 16 و 32 مگابایت - 1.3 مگابایت در ثانیه). ولتاژ تغذیه - 3.3 ولت؛ مصرف برق در حین کار - 25 مگاوات. کارت های xD-Picture مانند SmartMedia فقط شامل فلش مموری هستند و کنترل کننده داخلی ندارند (به عنوان مثال برخلاف CompactFlash).

ظرفیت کارتهای XD-Picture در حال حاضر حداکثر 512 مگابایت است.

تراشه های حافظه فلش eeprom سری 25xxx به طور گسترده ای در میکروالکترونیک استفاده می شود. به ویژه ، در تلویزیون ها و مادربردهای مدرن ، سیستم عامل BIOS در اندازه 25xxx ذخیره می شود. چشمک زن 25xxx از طریق رابط SPI انجام می شود ، این تفاوت بین این ریز مدارها از حافظه فلش خانواده 24xxx است که با استفاده از i2c (باس مربع) دوخته می شوند.

بر این اساس ، برای خواندن / پاک کردن / نوشتن 25xxx به یک برنامه نویس SPI نیاز است. یکی از ارزانترین گزینه های برنامه نویسی برای این منظور ، USBasp است که هزینه مسخره ای دارد - فقط با حمل و نقل حدود 2 دلار از طریق ebee. زمانی خودم را برای برنامه نویسی میکروکنترلر خریداری کردم. حالا من نیاز به فلش نه یک میکروکنترلر ، بلکه یک فلش SPI داشتم و تصمیم گرفته شد که از آن استفاده کنم.

با نگاه به جلو ، می گویم که میان افزار Tifa کار می کند ، تراشه های 25xxx دوخته می شوند. به هر حال ، جدا از 25xxx ، برنامه نویس اصلاح شده برای کار با 24xxx و Microwire طراحی شده است.

1. در حال چشمک زدن USBasp

ابتدا باید مخاطبین J2 را ببندید:

شخصا ، من فقط سوئیچ را بسته نکردم ، بلکه سوئیچ را به مخاطبین متصل کردم:

وقتی مخاطبین J2 بسته می شوند (این سوئیچ من در موقعیت مناسب است) ، USBasp برای چشمک زدن آماده می شود.

USBap نمی تواند خود را دوباره پرتاب کند ، بنابراین به یک برنامه نویس دیگر نیاز است. به نظر می رسد USBasp در موقعیت جراحی است که نمی تواند آپاندیس خود را جدا کند و از یک دوست کمک می خواهد. برای فلش USBasp ، من از یک برنامه نویس خانگی AVR910 استفاده کردم ، اما برای یک بار ، می توانید در عرض چند دقیقه به سرعت یک برنامه نویس "5 سیم" را که فقط از یک اتصال LPT و 5 مقاومت تشکیل شده است ، لحیم کنید.

ما برنامه نویس را به USBasp متصل می کنیم:



اکنون به انجمن میان افزارهای جایگزین Tifa می رویم ، در بالاترین پست بایگانی را با جدیدترین سیستم عامل و نرم افزار پیدا و بارگیری می کنیم.

ما فایل mega8.hex را در آنجا می یابیم ، این سیستم عامل جایگزین USBasp است.

CodeVisionAvr را راه اندازی کنید (من از نسخه 2.0.5 استفاده می کنم) ، تنظیمات برنامه نویس را تنظیم کنید: Settings-> Programmer.

تنظیم تنظیمات ضبط: Tools-> Chip programmer. ما تراشه Atmega8L را انتخاب می کنیم ، این دقیقاً همان چیزی است که در USBasp وجود دارد. ما فیوزها را رسوا نمی کنیم ، آنها قبلاً درون تراشه بخیه زده شده اند. بقیه تنظیمات را به عنوان پیش فرض بگذارید.

ما برنامه USBasp قدیمی را پاک می کنیم: Program-> Erase تراشه.

فایل میان افزار mega8.hex را باز کنید: File-> Load flash.

Reflash USBasp: Program-> Flash.

اگر ضبط از بین رفت و پیغام خطایی ارائه نکرد ، سیستم عامل جایگزین با موفقیت در USBasp جاسازی شد. اکنون USBasp نه تنها می تواند مانند گذشته میکروکنترلرهای AVR را بدوزد ، بلکه با حافظه های فلش نیز کار می کند. ما مخاطبین J2 را باز می کنیم تا USBasp به حالت برنامه نویس برگردد.

حال بیایید بررسی کنیم که آیا ویندوز 7 x86 این برنامه نویس را مشاهده می کند یا خیر. ما USBasp را به USB وصل می کنیم و ... سیستم می گوید: "USBasp نمی تواند یک درایور پیدا کند". خوب ، شما باید درایور را نصب کنید. اما در انجمن بارگیری شده هیچ درایوری وجود ندارد ، آنها باید در سایت اصلی USBasp بارگیری شوند ، درایورهای اصلی نیز برای برنامه نویس اصلاح شده مناسب هستند. بارگیری ، نصب ، Win7 برنامه نویس را دید ، همه چیز خوب است. با این حال ، من میکرو الکترونیک را روی لپ تاپ با WinXP برنامه ریزی می کنم ، همچنین پس از نصب درایورها ، برنامه نویس را می بیند.

2. بستر اتصال USBasp به میکرو مدار 25xxx DIP

اکنون شما باید سایت را برای برنامه نویسی 25xxx آماده کنید. من این کار را روی تخته نان طبق طرح زیر انجام دادم:

3. سیستم عامل میکرو مدار 25xxx از طریق USBasp

برای فلش 25xxx از طریق USBasp اصلاح شده ، از برنامه AsProgrammer استفاده می شود که این برنامه نیز در.

به عنوان مثال ، بیایید با میکرو مدار 25 × 40 Winbond کار کنیم. AsProgrammer را راه اندازی کنید ، حالت عملکرد SPI را تنظیم کرده و نوع ریز مدار را انتخاب کنید: Microcircuit-> SPI-> Winbond-> ...

... و می بینیم که W25X40 در این لیست وجود ندارد. خوب ، پس بیایید پارامترهای میکرو مدار را به صورت دستی پر کنیم. ما کتابچه راهنمای Winbond 25X40 را پیدا می کنیم و در صفحه 4 پارامترهای زیر را مشاهده می کنیم:

ما این پارامترها را اینجا وارد می کنیم:

USBasp را به رایانه و میکرو مدار Winbond 25 × 40 متصل می کنیم:

با استفاده از دکمه های "خواندن" ، "نوشتن" ، "پاک کردن" ، عملکرد برنامه نویس را بررسی می کنیم:

شما فقط باید در نظر داشته باشید که قبل از نوشتن مطلبی در میکرو مدار ، ابتدا باید تنظیمات را انجام دهید: تنظیمات-> نوشتن چک ، بنابراین پس از نوشتن سیستم عامل در میکرو مدار ، بررسی مکاتبات آنچه در آن نوشته شده است انجام می شود آنچه در نهایت ثبت شد این یک چیز مهم است ، زیرا اگر سیستم عامل بر روی تراشه تمیز شده انجام نشود ، شیطان در آن نوشته خواهد شد. بنابراین ، ابتدا باید ریز مدار را پاک کنید و سپس فقط آن را بنویسید.

با تشکر از میان افزار Tifa ، برنامه نویس ارزان قیمت USBasp چینی اکنون می تواند با تراشه های حافظه فلش eeprom 25xxx کار کند. از لحاظ تئوری ، هنوز هم می تواند با 24xxx و Microwire کار کند ، اما من فقط آن را با 25xxx آزمایش کردم.

UPD1:
به نظر می رسد که همان سیستم عامل را می توان در برنامه نویس AVR910 نوشت. سپس با حافظه فلش 25xxx نیز کار خواهد کرد:

از میکرو مدارها برای اهداف مختلف در الکترونیک فناوری مدرن استفاده می شود. طیف گسترده ای از این اجزا با تراشه های حافظه تکمیل می شوند. این نوع اجزای رادیویی (در میان مهندسان الکترونیک و در بین مردم) اغلب به سادگی - چیپس خوانده می شوند. هدف اصلی تراشه های حافظه ذخیره سازی اطلاعات خاصی با قابلیت افزودن (نوشتن) ، تغییر (بازنویسی) یا حذف کامل (پاک کردن) توسط نرم افزار است. علاقه عمومی به تراشه های حافظه قابل درک است. استادانی که می دانند چگونه میکرو مدارهای حافظه را برنامه ریزی می کنند ، در زمینه تعمیر و تنظیم دستگاه های الکترونیکی مدرن دارای فضای باز هستند.

میکرو مدار حافظه یک جز electronic الکترونیکی است که ساختار داخلی آن قادر به ذخیره (به خاطر سپاری) برنامه های وارد شده ، هرگونه داده یا هر دو بطور همزمان است.

در واقع ، اطلاعات بارگیری شده در تراشه یک سری دستورالعمل ها است که از مجموعه واحدهای محاسباتی ریز پردازنده تشکیل شده است.

لازم به ذکر است: تراشه های حافظه همیشه یک مکمل جدایی ناپذیر برای ریزپردازنده ها - میکرو مدارها هستند. به نوبه خود ، ریزپردازنده اساس الکترونیک هر فناوری مدرن است.

مجموعه ای از اجزای الکترونیکی روی صفحه یک دستگاه الکترونیکی مدرن. جایی در میان این انبوه م componentsلفه های رادیویی ، م componentلفه ای وجود دارد که می تواند اطلاعات را به خاطر بسپارد.

بنابراین ، ریز پردازنده کنترل می کند و تراشه حافظه اطلاعات مورد نیاز ریز پردازنده را ذخیره می کند.

برنامه ها یا داده ها در یک تراشه حافظه به صورت مجموعه ای از اعداد - صفر و یک (بیت) ذخیره می شوند. یک بیت را می توان با صفر منطقی (0) یا یک (1) نشان داد.

در یک فرم واحد ، پردازش بیت دشوار است. بنابراین ، بیت ها با هم گروه می شوند. شانزده بیت گروهی از "کلمات" را تشکیل می دهند ، هشت بیت یک بایت را تشکیل می دهند - "یک قسمت از کلمه" ، چهار بیت - یک "قطعه از کلمه".

معمول ترین اصطلاح برنامه نویسی برای تراشه ها بایت است. این مجموعه ای متشکل از هشت بیت است که می تواند از 2 تا 8 تغییر عددی ، در مجموع 256 مقدار مختلف را بگیرد.

برای نشان دادن یک بایت ، از سیستم اعداد هگزادسیمال استفاده می شود که استفاده از 16 مقدار از دو گروه را فراهم می کند:

1. دیجیتال (0 تا 9).
2. نمادین (A تا F).

بنابراین ، ترکیب دو نویسه از سیستم هگزادسیمال نیز با 256 مقدار (از 00h تا FFh) متناسب است. نویسه پایان دهنده "h" نشان می دهد که به اعداد هگزادسیمال تعلق دارد.

سازمان میکرو مدارهای حافظه (تراشه ها)

برای تراشه های حافظه 8 بیتی (رایج ترین نوع) ، بیت ها به بایت (8 بیت) متصل می شوند و در یک "آدرس" خاص ذخیره می شوند.

دسترسی به بایت ها در آدرس اختصاص داده شده باز می شود. هشت بیت آدرس دسترسی از طریق هشت پورت داده خارج می شود.

سازمان ساختار دستگاه ذخیره سازی. در نگاه اول ، یک الگوریتم پیچیده و قابل درک نیست. اما اگر می خواهید آن را کشف کنید ، درک سریع به دست می آید

در این مقاله ، ما با شما صحبت خواهیم کرد که اساس ایجاد چیست و چگونه یک دستگاه حافظه فلش کار می کند (آن را با درایوهای فلش USB و کارت های حافظه اشتباه نگیرید). علاوه بر این ، شما با مزایا و معایب آن نسبت به سایر انواع ROM (دستگاه های ذخیره سازی دائمی) آشنا خواهید شد و با طیف وسیعی از رایج ترین درایوهایی که دارای حافظه فلش هستند آشنا خواهید شد.

مزیت اصلی این دستگاه غیر فرار بودن آن است و برای ذخیره اطلاعات به برق نیازی ندارد. تمام اطلاعات ذخیره شده در حافظه فلش را می توان بی نهایت بار خواند ، اما متأسفانه تعداد دوره های نوشتن کامل محدود است.

فلش مموری به نیمه هادی های حافظه قابل برنامه ریزی الکتریکی (EEPROM) اطلاق می شود. به دلیل راه حل های فنی ، هزینه کم ، حجم زیاد ، مصرف کم انرژی ، سرعت بالای کار ، فشردگی و مقاومت مکانیکی ، حافظه فلش در دستگاه های قابل حمل دیجیتال و رسانه های ذخیره سازی تعبیه شده است.

حافظه فلش هم مزایا و هم معایب خود را نسبت به سایر درایوها (دیسک های سخت و درایو های نوری) مانند ROM دارد که می توانید از جدول زیر مشاهده کنید.

نوع ROM	فواید	معایب
HDD	مقدار زیادی از اطلاعات ذخیره شده سرعت کار بالا ارزان بودن ذخیره اطلاعات (در هر 1 مگابایت).	ابعاد بزرگ حساسیت به لرزش. اتلاف حرارت.
دیسک نوری	راحتی حمل و نقل. ارزان بودن ذخیره اطلاعات. امکان تکثیر.	حجم کم شما به یک خواننده نیاز دارید. محدودیت در عملیات (بخوانید ، بنویسید). سرعت کم کار حساسیت به لرزش.
فلش مموری	سرعت بالای دسترسی به داده ها. مصرف انرژی اقتصادی مقاومت در برابر لرزش راحتی اتصال به کامپیوتر. ابعاد جمع و جور	تعداد محدود چرخه نوشتن

امروز ، هیچ کس تردید ندارد که حافظه فلش به تقویت موقعیت خود در فناوری اطلاعات ، به ویژه در خط دستگاه های تلفن همراه (PDA ها ، تبلت ها ، تلفن های هوشمند ، پخش کننده ها) ادامه خواهد داد. محبوب ترین و محبوب ترین کارت های حافظه قابل جابجایی برای دستگاه های الکترونیکی (SD ، MMC ، miniSD ...) بر اساس حافظه فلش کار می کنند.

کارت های حافظه مانند درایوهای USB کنار نمی مانند اما با تنوع خود توجه خریداران بالقوه را به خود جلب می کنند. فقط تولید کننده از چنین انبوهی از وسایل ذخیره سازی سود می برد و مصرف کننده مزاحمت های زیادی را متحمل می شود. از این گذشته ، همه ما با موقعیت هایی آشنا هستیم که تلفن به یک کارت ، PDA به کارت دیگر ، دوربین به کارت دیگری احتیاج دارد. چنین مجموعه ای از درایوها در دست تولیدکنندگان است ، زیرا آنها از فروش انحصاری گسترده بهره مند می شوند. در اینجا یک لیست کوچک از درایوهای فلش رایج وجود دارد:

• فلاش فشرده نوع I (CF I) / نوع II (CF II) ؛
• Memory Styck (MS Pro ، MS Duo) ؛
• Secure Digital (SD) ؛
• miniSD؛
• کارت xD-Picture (xD) ؛
• کارت چند رسانه ای (MMC).
• فلش درایو USB.

در یکی از نشریات درباره نحوه انتخاب کارت با فرمت SD (microSD ، miniSD) نوشتم.

نحوه کار فلش مموری

سلول واحد فلش مموری یک ترانزیستور دروازه شناور است. ویژگی چنین ترانزیستوری این است که می تواند الکترونها را نگه دارد (بار). بر اساس آن است که انواع اصلی حافظه فلش تولید می شوند. NANDو نه... هیچ رقابتی بین آنها وجود ندارد ، زیرا هر یک از انواع مزایا و معایب خاص خود را دارد. به هر حال ، بر اساس آنها ، نسخه های ترکیبی مانند دینورو فوق العاده.

در فلش مموری ، تولیدکنندگان از دو نوع سلول حافظه MLC و SLC استفاده می کنند.

• حافظه های فلش با سلول های MLC (سلول های چند سطح) ظرفیت و ارزان تری دارند ، اما زمان دسترسی طولانی تر و چرخه نوشتن / پاک کردن کمتری دارند (حدود 10000).
• حافظه فلش ، که شامل سلول های SLC (سلول های تک سطح) است ، حداکثر تعداد دوره نوشتن / پاک کردن (100000) و زمان دسترسی کوتاه تر دارد.

تغییر شارژ (نوشتن / پاک کردن) با استفاده از پتانسیل زیادی بین دروازه و منبع انجام می شود تا قدرت میدان الکتریکی در دی الکتریک نازک بین کانال ترانزیستور و جیب برای وقوع اثر تونل زدن کافی باشد. برای افزایش اثر تونل الکترون به داخل جیب هنگام ضبط ، با عبور جریان از کانال ترانزیستور اثر میدان ، شتاب کمی الکترون اعمال می شود.

اصل عملکرد حافظه فلش بر اساس تغییر و ثبت بار الکتریکی در یک منطقه جدا شده ("جیب") از ساختار نیمه هادی است.

خواندن توسط یک ترانزیستور اثر میدان انجام می شود ، که جیب آن به عنوان یک دروازه عمل می کند. پتانسیل دروازه شناور ، مشخصات آستانه ترانزیستور را که توسط مدارهای خوانده شده ثبت می شود ، تغییر می دهد. این طرح با عناصری ارائه می شود که به آن امکان می دهد در یک آرایه بزرگ از همان سلول ها کار کند.

حال بیایید سلولهای حافظه با یک و دو ترانزیستور را از نزدیک بررسی کنیم ...

سلول حافظه با یک ترانزیستور.

اگر ولتاژ مثبتی به گیت کنترل اعمال شود (مقدار اولیه سلول حافظه) ، در حالت باز خواهد بود که با یک صفر منطقی مطابقت دارد.

و اگر روشن است کرکره شناوریک بار منفی اضافی (الکترون) قرار دهید و یک ولتاژ مثبت به آن اعمال کنید دروازه کنترل، سپس میدان الکتریکی ایجاد شده توسط گیت کنترل را جبران می کند و اجازه نمی دهد کانال هدایت تشکیل شود ، این بدان معناست که ترانزیستور در یک حالت بسته قرار خواهد گرفت.

بنابراین ، وجود یا عدم وجود شارژ روی گیت شناور ، وضعیت ترانزیستور باز یا بسته را هنگامی که ولتاژ مثبت یکسانی به گیت کنترل اعمال می شود ، به طور دقیق تعیین می کند. اگر تأمین ولتاژ به گیت کنترل را به عنوان مقداردهی اولیه یک سلول حافظه در نظر بگیریم ، پس با کدام ولتاژ بین منبع و تخلیه می توان وجود یا عدم وجود شارژ روی گیت شناور را قضاوت کرد.

بنابراین ، نوعی سلول حافظه ابتدایی بدست می آید که توانایی ذخیره یک بیت اطلاعات را دارد. علاوه بر همه اینها ، بسیار مهم است که شارژ گیت شناور (در صورت وجود) می تواند برای مدت طولانی در آنجا ذخیره شود ، هم هنگام راه اندازی سلول حافظه و هم در صورت عدم وجود ولتاژ در گیت کنترل. فقط در این حالت سلول حافظه فرار نخواهد بود.

بنابراین چگونه ، در صورت لزوم ، یک شارژ را بر روی دروازه شناور قرار دهید (محتوای سلول حافظه را بنویسید) و در صورت لزوم آن را از آنجا خارج کنید (محتویات سلول حافظه را پاک کنید).

شارژ را می توان با تزریق الکترون گرم (CHE-Channel Hot Electron) یا با روش تونل سازی فاولر-نوردهایم بر روی دروازه شناور قرار داد (فرایند ضبط).

اگر از روش تزریق الکترون های گرم استفاده شود ، ولتاژ زیادی به تخلیه و دروازه کنترل اعمال می شود ، که به الکترونهای کانال انرژی کافی برای غلبه بر سد پتانسیل را می دهد ، که توسط یک لایه نازک دی الکتریک ایجاد می شود ، و مستقیم (تونل) به منطقه دروازه شناور (هنگام خواندن ولتاژ کمتری به دروازه کنترل اعمال می شود و اثر تونل زنی رخ نمی دهد).

برای حذف شارژ از گیت شناور (پاک کردن سلول حافظه) ، یک ولتاژ منفی بالا (حدود 9 ولت) به گیت کنترل و یک ولتاژ مثبت به منطقه منبع اعمال می شود. این امر منجر به این واقعیت می شود که الکترون ها از ناحیه دروازه شناور به ناحیه منبع تونل می کنند. به این ترتیب تونل کوانتومی فاولر-نوردهایم اتفاق می افتد.

احتمالاً تاکنون فهمیده اید که یک ترانزیستور گیت شناور یک سلول حافظه فلش ابتدایی است. اما سلولهای ترانزیستوری منفرد معایبی دارند که اصلی ترین آنها مقیاس پذیری ضعیف است.

از آنجا که هنگام ایجاد یک آرایه حافظه ، هر سلول حافظه (یعنی یک ترانزیستور) به دو گذر عمود متصل می شود. دروازه های کنترل به یک باس به نام Word Line و درین ها به باس به نام Bit Line متصل می شوند. در نتیجه ، یک ولتاژ بالا در مدار وجود دارد و هنگام ضبط با تزریق الکترون های گرم ، تمام خطوط - کلمات ، بیت ها و منابع باید در فاصله زیادی از یکدیگر قرار بگیرند. این میزان انزوای مطلوبی را ایجاد می کند ، اما در کاهش میزان حافظه فلش تأثیر خواهد داشت.

یکی دیگر از معایب چنین سلول حافظه ای وجود اثر حذف بیش از حد بار از دروازه شناور است که با فرآیند ضبط جبران نمی شود. در نتیجه ، یک بار مثبت روی دروازه شناور تشکیل می شود که باعث می شود حالت ترانزیستور بدون تغییر باشد و همیشه باز بماند.

سلول حافظه با دو ترانزیستور.

سلول حافظه دو ترانزیستوری یک سلول تک ترانزیستوری اصلاح شده است که یک ترانزیستور CMOS معمولی و یک ترانزیستور دروازه شناور را در خود جای داده است. در این ساختار ، ترانزیستور معمولی به عنوان عایق ترانزیستور دروازه شناور از خط بیت عمل می کند.

آیا یک سلول حافظه دو ترانزیستوری مزیتی دارد؟ بله ، زیرا می توان از آن برای ایجاد تراشه های حافظه کم حجم و بسیار مقیاس پذیر استفاده کرد ، زیرا در اینجا ترانزیستور دروازه شناور از خط بیت جدا شده است. بعلاوه ، برخلاف سلول حافظه تک ترانزیستوری ، که اطلاعات با تزریق الکترونهای گرم نوشته می شود ، از روش تونل کوانتومی کوانتومی فاولر-نوردهایم برای نوشتن و پاک کردن اطلاعات در یک سلول حافظه دو ترانزیستوری استفاده می شود. این روش کاهش ولتاژ مورد نیاز برای کار نوشتن را ممکن می سازد. با نگاه به جلو ، می گویم که سلولهای دو ترانزیستوری در حافظه با ساختار NAND استفاده می شوند.

دستگاه حافظه فلش با معماری NOR.

نوع این حافظه منبع و نوعی انگیزه برای توسعه کل EEPROM است. معماری آن توسط اینتل در سال 1988 توسعه داده شد. همانطور که قبلاً نوشته شده بود ، برای دسترسی به محتویات سلول حافظه (مقداردهی اولیه سلول) ، باید ولتاژ را به گیت کنترل اعمال کنید.

بنابراین ، توسعه دهندگان این شرکت تمام دروازه های کنترل را به خط کنترل متصل می کنند ، که به آن Word Line گفته می شود. تجزیه و تحلیل اطلاعات سلول حافظه با توجه به سطح سیگنال در تخلیه ترانزیستور انجام می شود. بنابراین ، توسعه دهندگان تمام تخلیه ترانزیستورها را به خطی به نام Bit Line متصل کردند.

معماری NOR به دلیل عملکرد منطقی OR - NOT (ترجمه شده از انگلیسی NOR) نام خود را گرفت. اصل عمل منطقی NOR این است که بیش از چندین عملوند (داده ، استدلال عملیاتی ...) وقتی همه عملوندها برابر با صفر باشند ، یک مقدار واحد می دهد و در همه عملیات دیگر مقدار صفر است.

در مورد ما ، عملوندها به معنای مقدار سلولهای حافظه است ، به این معنی که در این معماری یک مقدار واحد در خط بیت مشاهده خواهد شد فقط زمانی که مقدار تمام سلولهایی که به خط بیت متصل هستند صفر باشد (همه ترانزیستورها بسته هستند) .

دسترسی تصادفی به حافظه در این معماری به خوبی سازمان یافته است ، اما روند نوشتن و پاک کردن داده ها نسبتاً کند است. در فرآیند نوشتن و پاک کردن ، از روش تزریق الکترون گرم استفاده می شود. علاوه بر این ، میکرو مدار حافظه فلش مبتنی بر NOR و اندازه سلول آن بزرگ به نظر می رسد ، بنابراین این حافظه مقیاس خوبی ندارد.

ساختار شش سلول NOR Flash

حافظه فلش با معماری NOR معمولاً در دستگاههای ذخیره کد برنامه استفاده می شود. اینها می توانند تلفن ، PDA ، BIOS مادربردها باشند ...

دستگاه حافظه فلش NAND.

این نوع حافظه توسط توشیبا ساخته شده است. از این میکرو مدارها به دلیل معماری آنها ، در درایوهای کوچکی که NAND نامگذاری می شوند (عملکرد منطقی NAND) استفاده می شود. هنگامی که اجرا می شود ، یک عملیات NAND فقط درصورت صفر بودن همه عملوندها مقدار صفر و در سایر موارد یک مقدار می دهد.

همانطور که قبلاً نوشته شد ، مقدار صفر حالت باز ترانزیستور است. در نتیجه ، در معماری NAND فرض بر این است که خط بیت هنگام روشن بودن همه ترانزیستورهای متصل به آن ، مقدار صفر دارد و در صورت خاموش بودن حداقل یکی از ترانزیستورها ، مقدار یک است. اگر ترانزیستورهای بیت لاین را نه یک به یک وصل کنید (همانطور که در معماری NOR ساخته شده است) ، بلکه به صورت سری (ستونی از سلول ها که به صورت سری به هم متصل شده اند) می توان چنین معماری را ایجاد کرد.

این معماری ، در مقایسه با NOR ، به خوبی مقیاس پذیر است ، زیرا امکان قرارگیری فشرده ترانزیستورها را روی مدار فراهم می کند. علاوه بر این ، معماری NAND با استفاده از تونل گذاری فاولر-نوردهایم می نویسد ، و این امر امکان نوشتن سریعتر از ساختار NOR را می دهد. برای افزایش سرعت خواندن ، تراشه های NAND در یک حافظه نهان داخلی ساخته می شوند.

سلول های NAND مانند خوشه های دیسک سخت در بلوک های کوچک دسته بندی می شوند. به همین دلیل ، هنگام خواندن یا نوشتن متوالی ، NAND از مزیت سرعت برخوردار است. اما از طرف دیگر ، NAND در عملیات دسترسی تصادفی چیزهای زیادی را از دست می دهد و توانایی کار مستقیم با بایت اطلاعات را ندارد. در شرایطی که فقط چند بیت نیاز به تغییر دارد ، سیستم مجبور می شود کل بلوک را دوباره بنویسد ، و این ، با توجه به تعداد محدود سیکل های نوشتن ، منجر به فرسودگی زیاد سلول های حافظه می شود.

ساختار تک ستونی NAND Flash

اخیراً شایعاتی مبنی بر اینکه Unity Semiconductor در حال تولید حافظه فلش نسل بعدی است که بر اساس فناوری CMOx ساخته خواهد شد ، وجود دارد. انتظار می رود که حافظه جدید جایگزین حافظه فلش NAND شود و از محدودیت های آن ، که در حافظه NAND ناشی از معماری ساختارهای ترانزیستور است ، عبور کند. از مزایای CMOx می توان به چگالی بیشتر و سرعت نوشتن و همچنین جذابیت بیشتر اشاره کرد. برنامه های کاربردی برای حافظه جدید شامل SSD ها و دستگاه های تلفن همراه است. خوب ، چه چیزی درست است یا نه ، زمان نشان خواهد داد.

برای اینکه تمام اطلاعات لازم را با جزئیات بیشتر به شما منتقل کنم ، یک کلیپ ویدیویی با موضوع ارسال کردم.

P.S. توضیح مطالب فنی به زبان ساده برای افرادی که هیچ تصوری از چگونگی ساخت معماری کامپیوتر ندارند ... بسیار دشوار است ، اما امیدوارم که موفق شده باشم. برای اطلاعات کامل و قابل اعتماد در این مقاله ، من تا حدی از ادبیات آموزشی استفاده کردم. امیدوارم این مقاله برای شما مفید و آموزنده باشد. تا زمان!