Bộ nhớ Flash làm việc như thế nào ?

Chúng ta lưu trữ tất cả những kiểu file bên trong máy tính bao gồm những bức ảnh số , những file âm nhạc , tài liệu Word , PDF …

Nhưng đôi khi ổ cứng của máy tính không phải là vị trí mà bạn muốn lưu thông tin của bạn . Bạn muốn tạo bản sao những file ra khỏi hệ thống  hoặc nếu bạn lo lắng về vấn đề an ninh thì thiết bị lưu trữ di động dùng bộ nhớ Flash có thể là giải pháp thích hợp .

Bộ nhớ điện  tử có vài kiểu để phục vụ từng công việc khác nhau . Bộ nhớ Flash đã được dùng để lưu trữ dễ dàng và nhanh chóng trong máy tính , máy ảnh số , thiết bị Game video . Nó dung như là một thiết bị lưu trữ như ổ cứng chứ không phải như RAM .

Trên thực tế bộ nhớ Flash hay được dùng trong những thiết bị lưu trữ Solid State , có nghĩa là không có thành phần chuyển động , tất cả phần cơ khi được thay thế bằng phần điện tử .

Có vài kiểu bộ nhớ Flash được sử dụng :

 

  • Chip BIOS trong máy tính của bạn
  • Compact Flash , SmartMedia , Memory Stick - thường được dùng cho những Digital Camera .
  • Card nhớ PCMCIA kiểu 1 và 2 ( được dùng là thiết bị lưu trữ kiểu SSD trong máy tính xách tay )
  • Những thẻ nhớ cho những máy chơi Game Console .

 

Trong bài này chúng tôi sẽ chỉ ra xem bộ nhớ Flash làm việc như thế nào và một số kiểu của bộ nhớ này trong thực tế .

Bộ nhớ Flash là một kiểu Chip EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM  ) . Nó là Chip nhớ ghi lại được mà giữ được nội dung lưu trữ khi không có nguồn điện . Chip nhớ Flash cũng có mạng lưới gồm những hàng và những cột với những ngăn nhỏ ( Cell ) mà có 02 Transistor cho mỗi điểm giao nhau ( xem hình dưới )

Hai bóng bán dẫn (transistor) được cách ly với nhau thông qua lớp Oxide mỏng (Thin Oxide Layer ) . Một transistor được gọi là Floating Gate ( Cổng thả nổi ) , và cái kia được gọi là Control Gate ( Cổng điều khiển ) .

Cổng Floating Gate chỉ liên kết tới hàng , hoặc còn gọi là WordLine  , được thông qua Control Gate . Khi Wordline có giá trị thích hợp thì ô nhớ ( Cell ) có giá trị là 1 .

Để thay đổi giá trị là 0 cần một xử lí gọi là đường hầm Fowler-Nordheim  .

 

Bộ nhớ Flash : Tunnel và Tẩy xóa

 

Tunnel được dùng để biến đổi vị trí của điện  tử trong Floating Gate . Điện áp nạp thường dùng là 10-13V cung cấp tới Floating Gate . Việc nạp được gửi tới từ Cột , hoặc BitLine vào Floating Gate và Drain tới Đất .

Việc nạp này sẽ khiến cho bóng bán dẫn Floating Gate hoạt động như súng bắn điện  tử . Những điện  tử được kích thích được đẩy qua và bị mắc kẹt vào một bên khác của lớp Oxide mỏng tạo ra điện tích âm .

Một thiết bị đặc biệt có tên gọi Cảm biến ô nhớ theo dõi mức nạp đi qua Floating Gate . Nếu dòng đi qua Cổng ( Gate ) trên 50% mức ngưỡng , nó có giá trị là 1 . Khi việc nạp dưới 50% mức ngưỡng thì có giá trị là 0 .

EEPROM trống khi đó tất cả những cổng mở hoàn toàn và mỗi ô nhớ có giá trị là 1 .

 

\"\"

\"\"

 

Những điện  tử trong những ô nhớ của chip Flash có thể quay lại bình thường . giá trị là 1 , bằng cách cung cấp cho nó một trường điện  tích thông qua nạp cao áp .

Bộ nhớ Flash có tích hợp mạch Ghi bằng cách cung cấp trường điện  tích tới toàn bộ chip hoặc tới những phần xác định trước gọi là Block . Bộ nhớ Flash làm việc nhanh hơn những bộ nhớ EEPROM truyền thống bởi vì thay vì Xóa từng Byte mà nó xóa cả từng Block lớn hoặc cả Chip cùng một lúc rồi sau đó Ghi lại .

Bộ nhớ Flash vẫn duy trì dữ liệu mà không cần tới nguồn ngoài cung cấp .

 

Những thẻ nhớ Flash

 

\"\"Có một số nguyên nhân dùng bộ nhớ Flash thay thế cho ổ cứng do

  • Không có phần chuyển động do đó không có nhiễu .
  • Nó cho phép truy cập nhanh hơn .
  • Kích thước nhỏ hơn và nhẹ hơn .

SSFDC ( solid-state floppy-disk card ) , hay còn có tên gọi SmartMedia , được Toshiba phát triển đầu tiên với dung lượng từ 2MB tới 128MB với kích thước 45 x 37 mm và dày chưa tới 1mm . Như hình dưới .

SmartMedia vô cùng đơn giản . Một mặt phẳng điện  cực được nối tới những chip nhớ Flash bằng những dây dẫn gắn chặn ( bonding wires ) .

Chip nhớ Flash , tấm điện cực và những dây nối được tích hợp bên trong chất dẻo dùng công nghệ có tên gọi OMTP ( Over-molded thin package ) . Điều này cho phép mọi thúc tích hợp trong vỏ mà không cần phải hàn .

 

\"\"

Module OMPT được dính lại thành những tấm để tạo ra thẻ nhớ thực sự . Nguồn điện và dữ liệu được đưa từ điện  cực tới chip nhớ Flash khi thẻ nhớ được cắm vào thiết bị .

Vết khấc góc của SmartMedia cho biết điện áp cần thiết để làm việc . Vết khấc bên trái tức là thẻ nhớ này cần điện áp 5V , bên phải cần 3.3V . Những thẻ nhớ SmartMedia Xóa , Ghi và Đọc bộ nhớ trong những khối nhỏ 256- hoặc 512 byte .

Do có những loại thẻ nhớ nhỏ hơn và với dung lượng lớn hơn như xD-Picture Cards và Secure Digital nên Toshiba đã ngừng sản xuất SmartMedia do đó bây giờ bạn không  thể tìm ra .

Thẻ nhớ CompacFlash được SanDisk phát triển trong năm 1994 nó khác với SmartMedia với hai đặc điểm quan trọng chủ yếu sau :

  • Dày hơn có Type I 3.3 mm và Type II 5.5mm có kích thước 43 x 36 mm
  • Dùng mạch điều khiển riêng biệt bên trong cùng với những chip nhớ Flash .

CompactFlash hỗ trợ 2 mức điện  áp 3.3V và 5V , do dày hơn nên nó có thể lưu trữ nhiều hơn so với  SmartMedia lên tới 100GB

 

\"\"

Mạch điều khiển bên trong CompactFlash có thể tăng hiệu suất làm việc .

 

Những chuẩn bộ nhớ Flash

 

Cả SmartMedia và CompactFlash cũng như những thẻ nhớ PCMCIA Type I và Type II đều là những chuẩn được Hiệp hội Quốc tế thẻ nhớ cho máy tính cá nhân ( PCMCIA ) phát triển vì thế có thể dễ dàng dùng những loại này cho nhiều thiết bị khác nhau .

Bạn cũng có thể mua những Adapter cho phép bạn cắm những thẻ nhớ này qua chuẩn ổ đĩa mềm , cổng USB hoặc những khe PCMCIA . Ví dụ những thiết bị game video của Sony như PS1 và PS2 đều tương thích ngược với nhau nhưng PS3 lại không có khe cắm thẻ nhớ vì thế cần phải mua Adapter .

\"\"

Trong tháng Chín 2006 , Samsung thông báo phát triển bộ nhớ PRAM (Phase-change Random Access Memory. ) . Kiểu bộ nhớ này kết hợp giữa tốc độ xử lí nhanh của RAM với tính năng Non-Volatile của bộ nhớ Flash .

PRAM được cho là nhanh hơn 30 lần và có tuổi thọ cao gấp 10 lần so với bộ nhớ Flash . Samsung đã sản xuất chip PRAM từ năm  2010 với dung lượng 512MB.

 

 

\"\"\"\"