FLASH MEMORY(HAFIZA) FLASH BELLEK NEDİR? VE FLASH BELLEK TEKNOLOJİSİ

Hayatımızı kolay hale getiren bu flash bellekler

Güç kesintisinde dahi içerdiği bilgileri kaybetmeyen ve tekrar tekrar yazılıp silinebilen bir bellek çeşididir. Flash belleklerin yapısı RAM'lere, kullanımı Hard Disk'lere benzer.

Flash bellek üzerine verilerin yazılması, RAM modüllerinin kullandığı yöntem yardımıyla gerçekleşir.

Flash belleklerin yapısı mekanik değildir; elektroniktir. İçerisinde hareket eden bir parça yoktur. Bu özelliklerinden dolayı bu tarz bellekler "solid-state" olarak, yani "durağan" olarak adlandırılırlar. Hareket eden parça olmamasından dolayı hassasiyet değerleri yüksek değildir ve özellikle mobil alanda kullanımları çok yaygındır. MP3 Player'larda, cep telefonlarında, el bilgisayarlarında, dijital fotoğraf makinalarında ve dijital görüntü aygıtlarında yaygınca kullanılırlar. 

Flash bellekler, bir EEPROM çeşidi olarak adlandırılabilir. "Elektriksel olarak programlanabilen sadece okunabilen bellek" olarak çevirebileceğimiz EEPROM'ların üzerindeki veriler elektriksel yolla değiştirilebilir. Sadece okunabilir bellek denilmesinin sebebi, blgilerin kalıcı olmasından kaynaklanır. Klasik bellek yapılarından bilindiği üzere, flash bellekler de hücrelerden oluşur. Her hücrenin kendi transistörleri vardır. Bilgisayar otamında bilgiler 0 ve 1'lerden oluşur. 0'lar düşük voltaj, 1'ler ise yüksek voltaj anlamına gelir. Veri yazılmak istendiği anda, transistörlerin voltaj seviyeleri değiştirilerek bilgiler yazılır / silinir / yenilenir. 

Flash belleklerin genel özelliklerini ise şöyle sıralayabiliriz:

• Ufak boyut: Çeşidine göre, kredi kartının yarısı veya çeyrek büyüklüğünde olabilir.
• Sessiz
• Hafif
• Hızlı erişim
• Sağlam yapı

RAM modüllerinde gördüğümüz hücreler ve bu hücrelerin oluşturduğu satır ve sütunlar, Flash belleklerde de bulunur. Her bir hücrenin kendi transistörleri vardır. Transistörlerin voltaj ile uyarılması ile "0" ve "1" değerleri oluşur. Sonuçta her bir hücre "0" ya da "1" değerleri ile doldurulur ve bu değerlerin birleşmesi ile de veriler meydana gelir.Buraya kadar her şey standart RAM modüllerindekiyle birebir aynıdır. Flash bellekleri standart RAM modüllerinden ayıran ise, yazılan verilerin güç kesintisinde bile silinmemesi. Bilgisayarı kapattığınız zaman, yani elektrik gücü kesildiğinde, RAM modülleri üzerindeki tüm veriler de silinir. Bu yüzden standart bellek modülleri "Volatile" (uçucu) terimi ile birlikte anılıyorlar. Flash belleklerde ise böyle bir durum söz konusu değil. Herhangi bir elektrik kesintisinde bile Flash bellek üzerindeki veriler silinmez. Bu verileri silmek ise tamamen kullanıcının kontrolündedir. Bir disket üzerindeki verileri nasıl siliyorsak, Flash belleklerdeki veriler de ancak o şekilde silinebilir. "Non-Volatile" terimi de verilerin bellek üzerinde kalıcı olduğunu simgeler.

Verilerin güç kesintisi nedeniyle silinmemesi, Flash bellek teknolojisinin kullanım alanlarını belirleyen en önemli neden. Bugün Flash bellek teknolojisi ile üretilen bellek kartları ve USB bellekler, standart RAM modülleri gibi değil, küçük birer depolama ünitesi olarak görev yapıyorlar. Dijital fotoğraf makineleriyle çekilen fotoğraflar ya da MP3 çalarlarda dinlenen müzik dosyaları hep Flash bellekler üzerine yazılıyor. Hatta bu teknolojinin yardımıyla verilerin bir bilgisayardan diğerine taşınması da oldukça kolay. Sabit disk ile aralarındaki benzerlik de bu şekilde açıklanabilir.

Flash bellekler için verilebilecek en güzel örnek, kuşkusuz anakart üzerindeki BIOS yongası olacaktır. Anakart ve üzerindeki donanımların temel ayarlarından senkronizasyonuna kadar hemen her türlü veriyi barındıran BIOS, aslında küçük bir yazılımdır. Bu yazılım, yine anakart üzerinde yer alan Flash bellek yongasında (EEPROM) saklanır. EEPROM'un en büyük avantajı, içindeki bilgilerin (yani BIOS'un) güncellenmesine izin vermesidir. Ancak siz istemedikçe veriler silinmez ve değiştirilemez. Yani bilgisayarı kapattığınızda bile yazılım BIOS yongasından silinmez. Bu yongayı destekleyen küçük tablet pil ise sadece yaptığınız ayarların ve saat gibi temel fonksiyonların bıraktığınız gibi kalmasını sağlar. Temel BIOS yazılımı ise pil bitse bile bellek yongası üzerindeki varlığını sürdürecektir.

NOR ve NAND: iki farklı Flash bellek teknolojisi

Flash bellek teknolojisini iki farklı kategoride değerlendirmek mümkün. Bunlardan ilkine NOR Flash bellek teknolojisi adı veriliyor. Cep telefonlarında, PCMCIA kartlarında ve BIOS yongalarında kullanılan NOR Flash bellekler, verilerin yazılması ya da silinmesi işlemini her bir hücre için tek tek gerçekleştiriyor. Bir hücre iki farklı transistöre sahip ve bu transistörlere "Control Gate" ve "Floating Gate" adı veriliyor. Bu transistörler birbirlerinden ince bir oksit tabaka ile ayrılıyor. "Control Gate" üzerinde standart olarak "1" değeri yer alıyor. Eğer bu transistöre her hangi bir müdahale olmazsa, hücre "1" ile yükleniyor.

Hücreye "0" değerinin yazılması ise, "Fowler Nordheim Tunneling" adı verilen işlem yardımıyla gerçekleşiyor. Bu işlemde asıl görev "Floating Gate" isimli ikinci transistöre ait. "Floating Gate" elektrik gücü ile uyarılıyor ve bazı elektronlar iki transistör arasındaki oksit tabakaya sıçrıyor. Sıçrayan elektron miktarı "Cell Sensor" isimli özel bir birim tarafından kontrol ediliyor. Eğer oksit tabakaya aktarılan elektron miktarı toplam elektrik gücünün yarısından fazlaysa, yüklenen değer "1" olarak kalıyor. Bu değerin "0" olması ise, sıçrayan elektron miktarının yüzden 50'nin altına düşmesine bağlı. "Floating Gate"e elektrik verilmesi her bir hücre için ayrı ayrı gerçekleştiğinden, verilerin yazılması ve silinmesi de hücre bazında gerçekleşmiş oluyor.

NAND ise, yeni nesil bellek kartlarında ve USB belleklerde kullanılan; NOR Flash belleklere oranla biraz daha hızlı olan teknolojiye verilen isim. Bu tip Flash belleklerin çalışma mantığı genel olarak NOR ile aynı olsa da, verilerin yazılması ve silinmesi işlemi hücre bazında gerçekleşmiyor. Bunun yerine, bellek üzerine veri yazılması için birçok hücrenin bir araya gelerek oluşturdukları bloklar kullanılıyor. Hatta NAND Flash belleklerde tek bir elektrik yükü ile tüm belleğin silinmesi bile mümkün. Bu yüzden de NAND teknolojisi, NOR'a göre daha yüksek bir performansa sahip. Ayrıca maliyetleri de NOR Flash belleklere oranla oldukça düşük. Ancak konu rasgele erişim yeteneği olduğunda, NOR'un üstünlüğü tartışılmaz. Çünkü NAND Flash bellekler istenen veriye ancak blok halinde ulaşabilirken, NOR Flash bellekler tek bir byte'ı bile bulup işleyebiliyorlar.