FLASH MEMORY و ويژگي هاي آن

فلش مموري يا به تعبيري حافظه قابل حمل، سخت افزاري بوده که اين روزها به کارگيري انواع متنوع و مختلف آن، گسترش زيادي يافته و ديگر کمتر کاربر کامپيوتري را مي توان يافت که يکي از آنها را همراه خود نداشته باشد. با توجه به رونق بازار و توسعه استفاده از اين وسيله کار آدم بر آن شديم تا اطلاعات کاملي را درباره فلش مموري ها، به کارگيري صحيح و سرانجام طرز کار آنها در اختيار علاقمندان قرار دهيم.

پيشينه
 

يکي از برترين ويژگي هاي سيستم هاي کامپيوتري، قابليت ذخيره سازي و بازيابي مجدد اطلاعات روي سامانه هاي مختلف ذخيره سازي هم چون هاردديسک، فلاپي ديسک و ديسک هاي فشرده است. در اين بين برخي از حافظه هاي جانبي از اين ويژگي مهم برخوردارند که مي تواند آنها را به راحتي جابه جا نمود و از داده هاي ذخيره شده روي آنها در مکان هاي متفاوتي استفاده کرد. به اين گروه از حافظه ها، حافظه هاي قابل برداشتن يا Removable گفته مي شود که طي چند سال اخير فن آوري اين حافظه ها دستخوش تحولات فراواني شده است. در حافظه هاي اوليه اطلاعات روي يک نوار مغناطيسي ذخيره مي گرديد که توسط دستگاهي مانند کاست صوتي بازخواني مي شد و قبل از آن نيز در برخي کامپيوترهاي از پانچ کارت براي ذخيره اطلاعات استفاده مي گرديد که به منظور استفاده از داده هاي ذخيره شده سوراخ هاي روي کارت پانچ به وسيله دستگاه مخصوصي مجددا خوانده مي شد. از آن زمان تاکنون فن آوري هاي متعددي به منظور توليد سامانه هاي ذخيره سازي قابل برداشتن ايجاد شده، به طوري که امروزه مي توان روي اين نوع از حافظه ها، صدها مگابايت و يا چندين گيگابايت اطلاعات را ذخيره نمود.
Flash Memory يکي از اين ادوات است که گونه تکامل يافته EEPROMها محسوب مي شود. آدرس دهي در اين نوع حافظه ها به جاي بايت به صورت بلوکي انجام مي شود و يه همين دليل عمل نوشتن اطلاعات در آنها بسيار سريع تر از حافظه هاي EEPROM انجام مي گيرد.

انواع سامانه هاي ذخيره سازي اطلاعات
 

اصولا حافظه هاي قابل برداشتن را مي توان به سه گروه عمده ذيل تقسيم نمود:
1- حافظه هاي مغناطيسي (انواع کاست و ريل)
2- حافظه هاي نوري (سي دي، دي وي دي، Blue Ray)
3- حافظه هاي Solid State (حافظه هاي قابل حمل و قابل برداشتن)
فلش مموري يا فلش درايو، يکي از جديدترين دستگاه هاي ذخيره سازي اطلاعات است که با توجه به ويژگي هاي منحصر به فرد خود، توانسته کانون جلب توجه علاقمندان قرار گيرد زيرا به واسطه حافظه استفاده شده در آنها از نوع Solid State مي توان هزاران بار اطلاعات را روي آنها ثبت و يا حذف نمود.

برترين ويژگي هاي فلش ها
 

فلش مموري ها، يکي از متداول ترين نوع حافظه هاي قابل برداشتن هستند در دستگاه هاي کوچک مثل دوربين هاي عکاسي ديجيتال، رايانه هاي جيبي فاقد صفحه کليد که در امور تجاري مورد استفاده قرار مي گيرند ( موسوم به Personal Digital Assistant) PDA) و انواع حافظه ها کاربرد فراواني دارند. فلش ها با اتصال از طريق درگاه USB روشي سريع و آسان را به منظور افزايش فضاي ذخيره سازي، در اختيار کاربران قرار مي دهند و به دليل برخورداري از ويژگي Plug &Play به سادگي و در هر زمان، مي توان يک فلش ديسک را به درگاه USB متصل و يا از آن جدا نمود.
نحوه استفاده از فلش ها همانند يک هارد ديسک قابل حمل بوده و پس از اتصال به درگاه USB کامپيوتر، امکان استفاده از آنها فراهم مي گردد و نيازي به کابل هاي اضافه و يا آداپتور خاصي نيست. از لحاظ تئوري فلش ديسک ها امکان افزودن و حذف فايل ها را تا يکصد هزار مرتبه فراهم نموده و به منظور ذخيره سازي محتويات ديجيتال تا ده سال مناسب هستند. نحوه عملکرد آنها مشابه يه کاردديسک است و مي توان همه نوع داده از قبيل فايل هاي موزيک، اسناد، نامه هاي الکترونيکي و فيلم را در اين حافظه ذخيره حذف و. يا کپي نمود.
فلش ديسک ها داراي يک واسط (Interface) از قبل تعبيه هستند که با پورت هاي USB1.1 و USB 2.0 سازگارند و امکان استفاده از آنها در سيستم هاي عامل متفاوت وجود دارد، به اين ترتيب مي توان فايل ها را با سرعتي بالغ بر هشت مگابايت در ثانيه بازيابي و با سرعتي معادل هفت مگابايت در ثانيه ذخيره نمود. در صورتي که BIOS برد اصلي کامپيوتر اجازه دهد، مي توان فلش ديسک را به گونه اي پيکربندي نمود که با استفاده از آن سيستم را راه اندازي (booting) کرد و ضمن اينکه امکان به اشتراک گذاشتن فلش مموري ها در يک شبکه وجود داشته و تمامي عمليات آنها مشابه يک هارد درايو است.
به طور کلي حافظه هاي فلش به دو صورت عمده NOR ,NAND در بازار يافت مي شوند. حافظه هاي NOR اولاين نوع حافظه هاي فلش است که از فن آوري ساخت تراشه هاي EPROM و EEPROM پيروي مي کند. سيستم عامل هاي تلفن هاي همراه و دوربين هاي عکاسي ديجيتال روي حافظه هاي NOR ذخيره شده اند.
حافظه هاي NAND ابتدا چندين موفق نبودند اما پس از مدتي رشد خوبي داشتند. اين نوع حافظه نسبت به NOR از سرعت ذخيره سازي و پاک کردن بالاترين بهره مي برد و به همين جهت، براي تغييرات عمده نوشتن و پاک کردن حجم بيشتر اطلاعات مناسب هستند. اين نوع حافظه ها در ساخت ديسک ها قابل برداشتن و پخش کننده هاي MP3 کاربرد دارند و پيش بيني مي شود در آينده نزديک تلفن هاي همراه نيز از آنها بهره مند خواهند شد.

انتخاب فلش مموري
 

براي انتخاب فلش مموري قابل اطمينان که مدت ها برايتان انجام وظيفه کند، موارد ذيل را در نظر بگيريد:
شکل ظاهري- بيشتر بخش هاي شکننده هر فلش نظير رابط USB مي بايست داراي يک روکش مناسب باشند. در زمان انتخاب يک فلش مموري تجهيزات جانبي همراه آن، نظير کابل هاي رابط و ساير موارد موجود را بررسي نمائيد.
ظرفيت- فلش ها با ظرفيت و سرعت هاي متفاوتي توليد و عرضه مي گردند. ظرفيت و سرعت فلش درايو را متناسب با نياز خود انتخاب نمائيد تا از پرداخت هزينه هاي اضافي بر حذر باشيد.
سازگاري- در صورتي که کامپيوتر شما داراي درگاه USB2.0 يا USB1.1 است فلش درايوي را انتخاب نماييد که با آنان سازگار باشد زيرا پورت USB1.1 سرعت کمتري نسبت به پورت هاي USB2.0 دارد. با اينکه تقريبا تمامي درايوها USB2.0 در پورت هاي USB1.0 نيز کار مي کنند ولي براي بهره مندي از تمامي سرعت فلش USB2.0 را در درگاه هم نامش به کار گيريد.
حفاظت داده ها- برخي از فلش درايوها قابليت قبول کلمه عبور اختصاصي دارند يا با اثر انگشت کاربر فعال مي شوند، در صورتي که اطلاعات حساس و مهمي روي فلش خود ذخيره مي کنيد و افراد غيرمجاز نبايد به آنها دسترسي داشته باشند، پيشنهاد مي شود چنين گونه هايي را انتخاب کنيد. البته اخيرا نرم افزارهاي ويژه اي براي مخفي کردن و جلوگيري از دسترسي نفرات غير مجاز به اطلاعات روي فلش هم به بازار آمده اند که رد صورت داشتن حجم کافي، به کارگيري چنين نرم افزارهايي نيز مثمر ثمر خواهد بود.
جدا اگر فلش در حالي که ويندوز اين عمل را ايمن نمي داند. شايد اگر ويندوز به جاي آنکه اعلام کند، سخت افزار تني تواند با ايمني کامل از درگاه USB سيستم جدا شود؛ علت آن را بيان مي کرد، بسيار بهتر بود.
به هر حال در چنين شرايطي چه کاري مي توان انجام داد؟ در چنين وضعيتي که ويندوز از طريق يک کادر محاوره اعلام مي کند، اندکي صبر کرده و سپس دوباره اقدام نماييد، نوار وظيفه و System Tray را بررسي کرده و برنامه هاي فعال روي فلش را ببنديد.
اگر اين عمل فايده اي نداشت، به Task Manager رفته و مراحل ذيل را انجام دهيد:
ابتدا کليدهاي Ctrl+Alt+Delete را به طور همزمان فشار دهيد و پس از اين کار روي Start Task Manager به سراغ برنامه هايي برويد که درايو شما را مشغول نگه داشته اند تا فرايندهاي در حال اجرا و مربوط به فلش را بيابيد.
اگر چنين فرايندهايي را يافتيد، آنها را انتخاب کرده و روي دکمه End Process کليک کنيد. سپس با تاييد انجام کار، درايو را با ايمني کامل از سيستم جدا نماييد.
چنانچه ويندوز باز هم به شما اجازه خارج کردن درايورانداد، کامپيوتر خود را خاموش کرده و درايو از سيستم جدا کنيد. سپس مجددا سيستم را راه اندازي کنيد.
علاوه بر روش هاي گفته شده دريافت و نصب برنامه USB Sefely Remove از اينترنت نيز بسيار کار ساز است.
اين برنامه يک نرم افزار اشتراکي به حساب مي آيد که آيکن خود را در System Tray مي دهد و هنگامي که هر درايوي نمي تواند به صورت ايمن از درگاه USB سيستم جدا شود، اين برنامه با مشخص کردن فرايندهاي دچار اشکال، امکان بستن آنها را به کاربر خواهد داد.
يکي از ويژگي هيا جالب برنامه ياد شده يک کليد ميانبر براي متوقف ساختن آن ايجاد کرده و يا اجراي خودکار آن را تنظيم کنيد.

فرمت کردن فلش مموري به حالت NTFS
 

احتمالاً شنيده ايد که فرمت NTFS عملکرد فلش مموري را در پورت USB بهبود مي بخشد. در بررسي هاي انجام شده اين موضوع به ويژه در کپي کردن فايل هاي کوچک، ثبت شده و در اغلب مورد فرمت VTFS بر FAT پيروز بوده اما اشکالي که در اين خصوص وجود دارد، عدم سازگاري هميشگي و همگاني آن است.
سيستم هاي داراي ويندوز XP 2000 يا ويستا مي توانند اطلاعات يک درايو NTFS را بخوانند و روي آن درايو اطلاعاتي بنويسيد و حتي بسته به پيکربندي سيستم، ممکن است بتوان از اين درايو در کامپيوترهاي داراي سيستم عامل مکينتاش يا لينوکس هم استفاده کرد. اما آيا مي توان به پيکربندي کامپيوتر سايرين هم اطمينان داشت؟ اين در حاليست که ويندوزهاي 98 و Me را نيز نبايد از ياد برد. اصولا هر کامپيوتري که داراي درگاه USB است، مي تواند فرمت هاي FAt32,FAT را بخواند.
علت سرعت بالاتر NTFS آن است که اطلاعات را در حافظه Cache مي نويسد، البته اين موضوع براي ادوات قابل جابه جايي خطرناک نيست اما اگر درايو با قالب NTFS فرمت شده باشد و پيش از نمايش پيغام Safe to Remove از دستگاه جدا شود، احتمال بروز مشکل بيشتر خواهد بود. با اين همه اگر عملکرد درايو براي شما بيش از سازگاري اهميت دارد. به شيوه تغيير فرمت آن توجه کنيد:
در My Computer روي آيکون مربوطه کليک راست کرده و گزينه Properties را انتخاب کنيد.
روي زبانه Hardware کليک کرده و پس از مدتي انتخاب فلش مموري از ليست درايوها، روي دکمه Properties کليک نماييد.
در کادر ظاهر شده، روي زبانه policies کليک کرده و سپس با انتخاب گزينه optimize for performance دوبار روي Ok کليک نماييد.
اکنون مجددا روي درايو فلش کليک راست کرده و با گزينش گزينه Format در منوي کشويي File System گزينه NTFS را انتخاب کرده و روي Start کليک کنيد.

اگر ويندوز قادر به عدم تشخيص درايو USB نباشد، چه بايد کرد؟
 

عدم تشخيص فلش در USB توسط ويندوز ممکن است دلايل بسياري داشته باشد، ابتدا بايد از سلامت درايو يا درگاه مربوطه اطمينان حاصل شود، بدين منظور درايو خود را به پورت USB يک کامپيوتر ديگر متصل کنيد. دقت داشته باشيد که برخي از پورت ها به ويژه پورت هاي جلوي کامپيوتر، نسبت به بقيه بد قلق تر هستند. اين آزمايش ساده نشان مي دهد که درايو دچار مشکل است يا درگاه کامپيوتر اشکال دارد يا اصولا مسئله ديگري وجود دارد.
در چنين مواردي توصيه مي شود درايور مربوطه به درايو متصل به USB از حالت نصب خارج و مجددا نصب شود. نصب درايوهاي درخود آنها موجود است. براي رسيدن به اين هدف مراحل ذيل را انجام دهيد:
مموري را به درگاه USB سيستم متصل سازيد.
روي My Computer کليک راست کنيد، گزينه Properties را انتخاب نموده و روي زبانه Hardware کليک کرده و سپس دکمه Device Manager را انتخاب کنيد. در ويندوز ويستا، روي start کليک کرده و عبارت Device Manager را تايپ کنيد اکنون کليد Enter را فشار دهيد نام درايو خود را از فهرست Disk drives بيابيد و روي آن کليک کنيد با کليک روي Ok عمل خود را تاييد نماييد.
حال فلش را از سيستم جدا نووده و مجددا ان را متصل کنيد، منتظر بمانيد تا درايوها به صورت خودکار مجداا نصب شوند ويندوز ويستا مشکلات خاص خود را دارد که مانع از شناسايي درايوها در برخي شرايط بخصوص مي گردد (مثلا وقتي کامپيوتر در حالت Hibernate است.)

طرز کار فلش مموري
 

هر حافظه فلش، شامل شبکه اي از سطرها و ستون هاست که محل تقاطع هر سطر و ستون يک سلول خوانده مي شود که هر يک از اين سلول ها از دو ترانيززستور با نام هاي گيت شناور و گيت کنترلي تشکيل شده است. حافظه فلش از ترانزيستورهاي گيت شناور به منظور ذخيره سازي اطلاعات استفاده مي کند که اگر به طور دقيق کنترل شوند، مي توان در هر ترانزيستور به اندازه دو بيت داده را ذخيره نمود اما در حالت عمومي، حافظه هاي فلش استاندارد هر ترانزيستور تنها براي نگهداري يک بين بهره مي برند. هر يک از اين دو ترانزيستور که توسط يک لايه نازک اکسيد از هم جدا شده اند، به وسيله Control gate به سطر يا word line متصل مي شود. برقراري اين اتصال سلول را به حالت 1در مي آورد ولي براي تغيير به حالت صفر لازم است تا پروسه خاصي با عنوان کامل Fawler- Nordheim Tunniling صورت نگيرد.
عمل Tunniling براي قرار گرفتن الکترون ها در Floating gate صورت مي گيرد و براي انجام آن به طور معمول به 10 تا 13 ولت انرژي الکتريکي نياز است. با ورود اين ميزان انرژي از ستون ها، ترانزيستورها به صورت يک Electron gun عمر کرده و الکترون هاي گسيل شده در سطح مقابل لايه اکسيد قرار مي دهند تا اين بخش انرژي منفي پيدا کند، اکنون اين الکترون هاي منفي به صورت مانعي بين Floating gate و Gate عمل مي کنند. سطح انرژي عبوري از Floating gate با کمک نوعي حسگر بسيار ظريف و دقيق موسوم به Cell sensor تنظيم مي شود تا چنان چه ميزان انرژي عبوري، بالاتر از 50 درصد باشد، حالت 1 واگر اين ميزان کمتر از 50 باشد حالت صفر حاصل گردد. در يک EEPROM خالي تمام دروازه ها باز و هميشه حالت 1 برقرار است. از سوي ديگر با افزايش ميزان ولتاژ، الکترون ها مي توانند به حالت نرمال يعني 1 باز گردند که در يک فلش مموري از In- Circuit- Wiring براي تغيير ولتاژ کل تراشه يا قسمت هاي از پيش تعيين شده اي به نام Blocks استفاده مي گردد. انجام اين عمل باعث پاک شدن ناحيه مورد نظر شده و قابليت نوشته شدن مجدد روي آن را ايجاد مي کند.
در حال حاضر فلش مموري ها از انواع قبلي EEPROMها سريع تر عمل مي کنند چرا که در انواع قديمي اطلاعات به صورت بايت حذف مي شدند ولي در فلش مموري ها يک ناحيه يا کل تراشه در آن واحد حذف و آماده نوشته شدن مجدد مي گردد.
منبع : نشريه نوآور شماره 60