Ana Sayfa » Flash Bellek Teknolojisi Nedir, Nasıl Çalışır ?
Flash Bellek Teknolojisi Nedir, Nasıl Çalışır ?
Yazar: ÖmerK 13-11-13 19:12
Anahtar kelimeler: A'dan Z'ye SSD Rehberi , Control Gate , Flash Bellek Nasıl Çalışır , Flash Bellek Nedir , Flash Bellek Teknolojisi , Floating Gate , Fujio Masuoka , How Flash Memory Works , Shoji Ariizumi
Flash; enerjiye ihtiyaç duymadan verîyi kendinde tutabilen depolama teknolojisi olan EEPROM sınıfına dâhil bellek çeşidlerinden biridir. Bu vasfına da İngilizce’de non-volatile ( güç kesildiğinde dâhi veriyi tutabilen ) denilir, tersine de volatile.
Yâni, verîyi saklama mevzû bahis olduğunda bir nevî RAM’ler ile mümâsil ( benzer ) şekilde çalışırlarken, aralarındaki fark enerji kesildiğinde meydana çıkar. Şöyle ki, sistemde işlemci ve HDD arasında köprü vazîfesi gören RAM’ler devamlı veri iletişimi hâlindedir ve bilgisayarımız açık iken de işlenen verîler RAM’lerde tutulur. Fakat bilgisayarı kapattığımızda ya da yeniden başlattığımızda o vakit sistemden elektrik çekilir ve RAM’lerin hâfızasında bulunan verîlerin tümü de kaybolur. Bunu şu şekilde de misâllendirebiliriz: Bâzı dijitâl saatler çalışma ânında bataryaları çekildiğinde ekran kararır, hemen ertesinde batarya tekrar takıldığında saat çalışmaya başlar fakat saat artık sıfırdan başlamıştır. Bu çalışma mantığı volatile bellek sınıfına girmektedir.
Konumuz olan Flash ise non-volatile bellek grubundandır. Verîyi saklama usûlü HDD’ler gibi devamlıdır ve güç kesintisi vukû bulsa dâhi verî, belleklerde kalmaya devâm etmektedir.
Peki, Flash Belleklerin Zuhûr Edişleri Nasıldır ?
Flash teknolojisinin gelişmesi, hem kolay programlanabilen hem de mâliyet cihetinden ucuz olan bir non-volatile bellek mîmârisinin bilgisayar dünyâsındaki eksikliğini farkeden Toshiba mühendisi Dr. Fujio Masuoka‘nın mütevâzi laboratuvarlarında başlamışdır. Bu körpe teknoloji henüz erken testlerinde iken Dr. Masuoka’nın meslektaşı olan Shoji Ariizumi, bellek üzerindeki verînin elektrik sinyâlleri vâsıtası ile bir anda silinebildiğini müşâhede edince bu durumu fotoğraf makinelerindeki flash patlamasına benzetmiş ve bu yeni îcâdın isminin Flash olmasını tavsiye etmişdir. Daha sonrasında bu yeni bellek mîmârisi NOR mantıksal kapı düzeneğiyle 1984’de düzenlenen IEEE ( Institute of Electrical and Electronic Engineers ) toplantısında tanıtılmışdır.
Aynı toplantının bir diğer katılımcısı olan Intel, NOR tipi Flash belleklerdeki potansiyeli görmüş ve takvimler 1988’i gösterdiğinde Santa Clara’daki dökümhânesinde 256Kb kapasiteli ilk ticârî devre kartını 20$ fiyat etiketi ile pazara sunmuştur. Megabyte başına 640$’a tekâbül eden el etek çektirici mesâbedeki fiyatına rağmen ticârî NOR belleğin tanıtılması büyük bir başarıydı ve birçok firmanın dikkâtini celb etmeyi becermişti. Şurası muhakkaktı ki Toshiba, umduğundan çok daha büyük birşeyin kıvılcımını tutuşturmuşdu.
1989 senesinde düzenlenen International Solid-State Circuits Conference buluşmasında Dr. Fujio Masuoka ve Toshiba, NAND tipi Flash Bellek teknolojisini tanıtarak ziyâretçileri bir kez daha şaşırtmaya muvaffak olmuşlardır. Daha yüksek I/O ve uzun ömür yanında düşük mâliyetleri ile NAND mîmârisi NOR’u geçmiştir. NOR, son kullanıcı pazarına ilk defâ 1994’de SanDisk’in CompactFlash I cihazları ile adım atmış, buna mukâbil NAND da 1995’de Toshiba’nın SmartMedia kartları vesîlesiyle pazardaki yerini almışdır.
Dr. Masuoka hâlihazırda 70 yaşındadır ve Japonya’nın Sendai şehrinin Tohoku üniversitesinde profösörlük mesleğini îfâ etmektedir.
Flash Bellekler Nasıl Çalışır ?
EEPROM ( Electrically Eraseable Programable ROM ) yongalarının bir çeşidi olan Flash belleklerin depolama ve verî iletişimini nasıl gerçekleştirdiklerine bir bakalım:
Yeşil ve turkuaz renkli kutu şeklinde görülmekte olanlar kontrol ve kayar nokta mekanizmalarını ihtivâ eden transistörlerdir. Bu iki transistör ince bir oksit tabakayla birbirinden ayrılmıştır. Kayar nokta kapısı ( Floating Gate ) sâdece kontrol kapısından ( Control gate ) geçen kelime çizgisine ( Word Line ) bağlıdır. Bu bağlantı aşamasında hücre 1 değerini alır, bunu 0 yapabilmek için Fowler-Nordheim Tunneling adı verilen işlem basamağının gerçekleşmesi gerekir.
Tunneling işlemi elektronların kayar nokta kapısındaki hareketini tanımlar. Yaklaşık 5 ( Okumada ) ilâ 20 ( Yazmada ) volt arasında sağlanan elektrik akımı, yüküyle beraber bit hattından ( Bit Line ) gelir ve kayar nokta kapısından girerek önce sürekli akım kanalına ( Drain ) daha sonra da kaynak kanalına ( Source ) geçerek topraklanır.
Bu yüklenme, kayar nokta kapısı transistörünün bir elektron tabancası gibi hareket etmesini sağlar. Uyarılmış bu elektronlar ince oksit tabakanın diğer tarafına itilir ve negatif yüklenirler. Bu negatif yüklü elektronlar kontrol ve kayar nokta kapıları arasında bir bariyer vazîfesi görürler. Hücre sensörü isimli müstakil bir yorumlayıcı sâyesinde kayar nokta kapısından geçen yük miktarı izlenir. Eğer bu kapıdan yükün %50’sinden fazlası geçiyorsa bunun değeri 1′dir. Eğer yük miktarı %50′nin altında kalıyorsa da değeri 0 olarak tanımlanır.
Flash bellek yongalarının içinde yer alan hücrelerdeki elektronlarlar normale dönüp 1 değerini alırlar. Bunu da yüksek gerilim yükü ile oluşan elektrik alanı ile sağlarlar. Flash bellekler kapalı devredirler ve süregelen döngüsel görevlerin uygulanması şeklinde çalışırlar. Eğer bir verî silinecekse, daha önceden belirlenmiş bloklara gereken elektrik alan uygulanır ve blok sıfırlanmış olur. Silinen kısma tekrar yazılması mümkündür. Flash bellekler geleneksel EEPROM’lardan çok daha hızlıdırlar. Çünkü EEPROM’lar birim zamanda tek byte’lık verî temizleyebilirken, flash belleklerde bu işlem bloklar bâzında yürütüldüğünden silme ve tekrar yazma işlemleri çok hızlı bir şekilde gerçekleşir.
A’dan Z’ye SSD Rehberimizin Flash teknolojisinin girizgâhını teşkil eden eden yazımız buraya kadardır. Bir sonraki makâlemiz: Flash Bellekleri Daha Yakından Tanıyalım