Scientia

Scientia terras irradiamus

Cum funcţionează stick-ul de memorie? Imprimare Email
Cum funcţionează lucrurile?
Scris de Scientia.Ro   
Joi, 13 August 2009 09:46

Memory stickStick-ul de memorie flash este astăzi un dispozitiv electronic foarte popular, care a înlocuit discheta şi tinde să facă inutil CD-ul. Este rapid la scriere şi ştergere şi rezistent la şocuri mecanice. Dar cum funcţionează acesta? Ce face ca datele înregistrate pe stick să nu se piardă atunci când dispozitivul este deconectat de la calculator?

 

Scurte consideraţii de ordin lingvistic

Una dintre problemele limbii române moderne este adaptarea extrem de greoaie la valul de neologisme venite din limba engleză, provocat de progresul tehnologic ce nu ţine cont de capacitatea noastră scăzută de a absorbi cuvinte noi. Vom folosi în cuprinsul acestui articol denumirea de stick de memorie flash pentru dispozitivul care şi în limba engleză are mai multe variante: flash memory stick, flash memory, flash pen drive, flash drive etc. Credem că varianta aleasă ţine cont de uz (stick ori varianta engleză, memory stick), dar şi de tehnologia (flash) care stă la baza producţiei acestui tip de memorie şi care face diferenţa faţă de alte tipuri de memorie existente pe piaţă.


 

Stick-ul de memorie flash este un dispozitiv electronic bazat pe tranzistoare ce foloseşte memoria flash de tip NAND. Acesta constă într-un conector USB tip A care este interfaţa dintre memorie şi calculator, un controler care constă într-un procesor de tip RISC, un chip de memorie flash NAND şi un oscilator care produce semnalul de ceas şi care controlează transferul de date.

 

Interior stick memorie flash

 

 

CINE A INVENTAT MEMORIA FLASH?

Memoria flash a fost inventată de cercetătorul japonez Fujio Masuoka în anul 1980, în timp ce lucra pentru Toshiba. Denumirea de memorie flash a fost sugerată de un coleg al lui Masuoka, cercetătorul Shoji Ariizumi şi are legătură cu modul în care se desfăşoară ştergerea conţinutului memoriei, asemănător flash-ului unei camere foto (prin aplicarea unui curent negativ la unison tuturor porţilor memoriei, acestea obţin extrem de rapid valoarea "1").

Fujio Masuoka

Fujio Masuoka

Există două tipuri de memorie flash, NOR (not or) şi NAND (not and) (numite astfel din cauza asemănării cu porţile logice). Memoria flash de tip NOR permite accesul direct la orice celulă de memorie prin folosirea adreselor şi a magistralelor de date; dezavantajul este că timpul pentru scrierea şi ştergerea datelor este lung. Memoria flash de tip NAND nu permite accesul direct la celulele de memorie, în schimb timpul de scriere şi ştergere a datelor este scurt.

 

 

Memoria flash este folosită pentru construcţia stick-urilor de memorie, a cardurilor de memorie pentru aparatele de fotografiat, PDA-uri, playere audio ori telefoane mobile şi lista poate continua.

CUM FUNCŢIONEAZĂ MEMORIA FLASH?

Este important de menţionat de la început că memoria flash este un tip de EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory - şi este o memorie nevolatilă, ceea ce înseamnă că nu pierde datele stocate atunci când este deconectată de la calculator; nu are nevoie de o sursă de putere pentru a păstra informaţia scrisă. Nu are nevoie de o baterie pentru funcţionare, ci păstrează datele inscripţionate printr-un proces specific de stocare.

 

Structura celulă memorie flash

 

Memoria flash este formată dintr-o matrice de celule de memorie care, la rândul lor, sunt formate din perechi de tranzistori ce au un strat subţire de oxid izolator între ei. Un tranzistor este numit poartă flotantă (floating gate), iar celălalt poartă de control (control gate).

 

Tranzistorul MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)

MOSFET este un tranzistor ce are două straturi semiconductoare. Curentul electric "curge" prin unul dintre aceste straturi, numit canal. Un tranzistor MOSFET are una sau două grile, o sursă şi o drenă, spre deosebire de tranzistorul clasic ce are bază, emitor şi colector. Cele mai multe dintre tranzistoarele conţinute astăzi de circuitele integrate sunt de tip MOSFET.


Poarta flotantă se poate conecta la un rând doar prin poarta de control. Atunci când este stabilită o legătură între cele două porţi, celula de memorie are valoarea 1. Schimbarea valorii în 0 se face prin intermediul unui proces numit Fowler-Nordheim tunneling.

Procesul de tunneling este folosit pentru a modifica starea porţii flotante. La aplicarea unei tensiuni de 10-13 volţi porţii flotante, electroni excitaţi sunt împinşi în stratul de dielectric, care acţionează ca o barieră între poarta flotantă şi poarta de control. O celulă senzor monitorizează nivelul sarcinii ce trece prin poarta flotantă; atunci când acest nivel al mişcării de sarcini electrice ce trece în dielectric depăşeşte 50 de procente, valoarea celulei de memorie devine 0.

 

 

Întoarcerea la valoarea 1 a celulei de memorie se face prin aplicarea unei tensiuni mai mari către toată memoria ori către blocuri de memorie, în cazul în care nu se face ştergerea completă.

AVANTAJE ŞI LIMITĂRI ALE MEMORIEI FLASH

Printre avantajele utilizării stick-urilor de memorie flash menţionăm uşurinţa în utilizare, portabilitatea, dimensiunile reduse în comparaţie cu hard-disk-ul, precum şi rezistenţa la şocuri mecanice care îi garantează o utilizare îndelungată. De asemenea, este de amintit că faţă de dischetă ori CD, stickul de memorie are avantajul păstrării cu acurateţe a datelor înregistrate; după cum ştiţi, atât discheta, cât şi CD-ul creează mari probleme la citire atunci când apar zgârieturi.

Procesul de scriere a memoriei flash este unul ce distruge celulele de memorie. De aceea stickul de memorie este garantat de regulă până la 100.000 de scrieri succesive. Acest număr limitat de scrieri poate fi considerat un dezavantaj dacă dispozitivul este folosit pentru scriere de informaţii în mod frecvent. Este bine de ştiut că un stick îndelung utilizat va avea o perioadă de scriere mai mare decât în momentul cumpărării, ceea ce indică faptul că dispozitivul se apropie de terminarea perioadei de funcţionare.

Dacă vă întrebaţi de ce memoria flash nu înlocuieşte hard-disk-urile, răspunsul stă în costurile de producţie încă relativ mari pentru memoria flash, în comparaţie cu fabricarea hard-disk-urilor.

 


BIBLIOGRAFIE:

en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory
electronics.howstuffworks.com/flash-memory.htm
physlink.com/Education/AskExperts/ae430.cfm
ehow.com/how-does_4571391_flash-drive-work.html
www.controleng.com
controleng.com/blog/Ask_Control_Engineering/14239-How_does_Flash_memory_work_.php

 


Citeşte şi:


Scientia