ذاكرة الفلاش هي وسيلة تخزين ذاكرة غير متطايرة تقوم بمسح البيانات وإعادة برمجتها إلكترونيًا. إنها نوع من ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح إلكترونيًا (EEPROM)، ولا تحتاج إلى طاقة للحفاظ على البيانات المخزنة في الشريحة ولا تحتاج إلى تحديث دوري.
تتبع تطور ذاكرة الفلاش
بدأت رحلة ذاكرة الفلاش مع ظهور EEPROM على يد فوجيو ماسوكا، وهو مهندس في شركة توشيبا، في أوائل الثمانينيات. اقترح شوجي أريزومي، زميل ماسوكا، اسم "الفلاش" لأن عملية محو جميع البيانات من الشريحة ذكّرته بفلاش الكاميرا.
تم تقديم أول ذاكرة فلاش، تسمى "NOR flash"، بواسطة شركة Intel في عام 1988. وقد قدمت NOR flash عمليات قراءة وكتابة للوصول العشوائي، ولكنها كانت باهظة الثمن. وفي وقت لاحق، قدمت توشيبا فلاش NAND في عام 1989، والذي يوفر وصولاً تسلسليًا إلى البيانات وكان له أوقات مسح وكتابة أسرع. يعتبر فلاش NAND أقل تكلفة لكل بت وأكثر قابلية للتطوير، مما يجعله الخيار المفضل لتطبيقات التخزين عالية السعة.
كشف مفهوم ذاكرة الفلاش
ذاكرة الفلاش هي نوع من ذاكرة البوابة العائمة، تستفيد من مبادئ محاصرة الشحنة لتخزين البيانات. يشير وجود أو عدم وجود شحنة على ترانزستور البوابة العائمة إلى قيمة البت المخزنة. وبما أن الشحن يبقى حتى عند انقطاع التيار الكهربائي، فإن ذاكرة الفلاش تظهر خصائص غير متطايرة.
يتم تخزين المعلومات الموجودة في ذاكرة الفلاش في الخلايا التي تحتوي على أجزاء من المعلومات. تقوم الخلية أحادية المستوى (SLC) بتخزين بت واحد من المعلومات، بينما يمكن للخلية متعددة المستويات (MLC) تخزين أكثر من بت واحد لكل خلية. في السنوات الأخيرة، اكتسبت الخلايا ثلاثية المستوى (TLC) والخلايا رباعية المستوى (QLC) قوة جذب، مما يتيح المزيد من التخزين في نفس المساحة المادية.
تشريح وظيفة ذاكرة الفلاش
تشتمل كل خلية ذاكرة فلاش على ترانزستور تأثير ميداني واحد (FET) مع بوابة عائمة إضافية. يتم وضع البوابة العائمة بين بوابة التحكم والركيزة. يتم تخزين البيانات عن طريق محاصرة أو إزالة الإلكترونات من البوابة العائمة. يؤدي هذا إلى تغيير جهد عتبة الترانزستور - الذي يمثل القيمتين الثنائيتين 0 و1.
تتضمن الكتابة إلى ذاكرة فلاش محاصرة الإلكترونات في البوابة العائمة (البرمجة)، وتتضمن القراءة التحقق من جهد العتبة (الاستشعار). يتضمن المحو إزالة الإلكترونات من البوابة العائمة. عادةً ما يتم ترتيب خلايا ذاكرة الفلاش في نمط شبكي يتضمن كتلًا وصفحات ومستويات.
الميزات الرئيسية لذاكرة الفلاش
تتضمن الميزات الأساسية لذاكرة الفلاش عدم التقلب، والتخزين طويل الأمد، ومتطلبات الطاقة المنخفضة، والمتانة. أوقات الوصول السريعة للقراءة تجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات. يؤدي غياب الأجزاء المتحركة في ذاكرة الفلاش إلى تقليل خطر حدوث عطل ميكانيكي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لذاكرة الفلاش أن تتحمل الضغط العالي وتغيرات درجات الحرارة والاهتزازات.
تصنيف فلاش ميموري
تنقسم ذاكرة الفلاش بشكل أساسي إلى نوعين: ذاكرة فلاش NOR وذاكرة NAND.
| نوع الفلاش | سرعة القراءة | سرعة الكتابة | التكلفة لكل بت | تَحمُّل |
|---|---|---|---|---|
| ولا فلاش | عالي | قليل | عالي | عالي |
| فلاش NAND | معتدل | عالي | قليل | معتدل |
علاوة على ذلك، بناءً على عدد البتات المخزنة في كل خلية، يمكن تقسيم ذاكرة الفلاش إلى SLC وMLC وTLC وQLC.
التطبيقات والمشكلات والحلول في استخدام ذاكرة الفلاش
تنتشر ذاكرة الفلاش في كل مكان في التكنولوجيا الحديثة، بدءًا من محركات أقراص USB ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) وبطاقات الذاكرة وحتى الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. كما أنه يلعب دورًا حيويًا في الخوادم والشبكات والتطبيقات الصناعية.
تتضمن المشكلات الشائعة في ذاكرة الفلاش دورات محدودة للكتابة/المسح وتدهور البيانات بمرور الوقت. تساعد خوارزميات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها، وتقنيات تسوية التآكل، والإفراط في التزويد على تخفيف هذه المشكلات.
المقارنة والخصائص
| ميزة | ذاكرة متنقله | محرك القرص الصلب |
|---|---|---|
| سرعة | سريع | بطيء |
| متانة | مرتفع (بدون أجزاء متحركة) | معتدل (يحتوي على أجزاء متحركة) |
| يكلف | عالية لكل جيجابايت | منخفض لكل جيجابايت |
| ضوضاء | صامتة | الضوضاء بسبب الأجزاء المتحركة |
| مقاس | المدمج | أكبر |
مستقبل ذاكرة الفلاش
مع تقدمنا نحو تخزين أكثر إحكاما وكفاءة وسعة عالية، تتطور تقنيات جديدة مثل 3D NAND وذاكرة تغيير الطور (PCM). تقوم تقنية 3D NAND بتكديس خلايا الذاكرة عموديًا، مما يزيد من كثافة التخزين. PCM هو نوع من ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة التي توفر سرعة مماثلة لذاكرة DRAM ومتانة تفوق ذاكرة الفلاش.
ذاكرة فلاش وخوادم بروكسي
يمكن أن تلعب ذاكرة الفلاش دورًا حيويًا في الخوادم الوكيلة، والتي تعمل كوسيط للطلبات المقدمة من العملاء الذين يبحثون عن موارد من خوادم أخرى. باعتبارها وحدة تخزين عالية السرعة، يمكن لذاكرة الفلاش تخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر، مما يتيح أوقات استجابة سريعة. ويمكنه أيضًا تخزين السجلات والبيانات المهمة الأخرى بطريقة متينة وموثوقة.
روابط ذات علاقة
للتعمق أكثر في ذاكرة الفلاش:
- دليل ذاكرة الفلاش من كينغستون
- مقدمة إلى ذاكرة الفلاش من ComputerWorld
- تقنية ذاكرة الفلاش من شركة SanDisk
- قمة ذاكرة الفلاش – الاتجاهات القادمة
- فلاش ميموري من ويسترن ديجيتال
- ذاكرة فلاش NAND من ميكرون
لا تزال ذاكرة الفلاش تشكل حجر الزاوية في العالم الرقمي، مما يجعل الأجهزة أسرع وأصغر وأكثر قوة. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، فإنها تعد بقدرة وكفاءة أكبر في السنوات القادمة.
