Принцип работы ячейки флэш-памяти

Физическая основа флэш-памяти та же, что и у оперативной памяти и у процессора, т.е. это полупроводниковая микросхема. Но ячейки флэш-памяти представляют собой транзисторы, снабженные двумя затворами: управляющим и «плавающим»:

Управляющий затвор подключен к источнику внешнего напряжения. «Плавающий» затвор отделен от подложки тонким непроводящим слоем диэлектрика. Электроны могут попадать с подложки на «плавающий» затвор и уходить с него, но для этого они должны обладать высокой энергией, чтобы преодолеть слой диэлектрика.

При отсутствии на «плавающем» затворе отрицательного заряда ячейка транзистора способна проводить электрический ток, это состояние соответствует логическому нулю:

Присутствие на «плавающем» затворе отрицательного заряда запирает ячейку, ток не идет. Это состояние соответствует логической единице.

При хранении, в отсутствии управляющего воздействия, энергия электронов на плавающем затворе недостаточна для того, чтобы преодолеть слой диэлектрика. В результате запрограммированное состояние сохраняется неопределенно долгое время.

При программировании на сток и управляющий затвор подается высокое положительное напряжение (на затвор в два раза выше).

В результате возникающей разности потенциалов электроны с подложки переходят на «плавающий» затвор, ячейка становится непроводящей.

При стирании на исток подается высокое положительное напряжение, а на управляющий затвор – высокое отрицательное. Электроны с «плавающего» затвора переходят на подложку, возникает логический нуль:

На сегодняшний день можно выделить следующие главные направления использования флэш-карт.

Флэш-карты для цифровой фото- и видеотехники. Это плоские модули площадью около сантиметра или несколько сантиметров мегабайтной и гигабайтной емкости. Они вставляются в цифровую фото- и видеокамеру, после заполнения флэш-карта меняется на новую. Некоторые принтеры и другая выводная техника имеют гнезда для чтения флэш-карт.

Переносные микронакопители с интерфейсом USB (USB Flash Drive). По своим эксплуатационным качествам это самый лучший переносной накопитель: небольшой, надежный, простой в использовании, с большим объемом памяти.

Выполняются в виде брелка, снабженного разъемом USB, гигиабайтной емкости. При подсоединении накопителя к компьютеру с современными версиями Windows, Mac OS и Linux происходит его автоматическое опознание в виде съемного диска, после чего работа с USB Flash Drive не отличается от работы с жестким диском компьютера. Для старых версий требуются специальные драйверы.

Память для карманной техники: мобильных телефонов, карманных компьютеров, переводчиков и т.д. Перечисленная техника настолько миниатюрная, что здесь жесткие диски и дисководы CD-ROM установить невозможно.

Флэш-карты для запуска компьютера. В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего – ни дан­ных, ни программ, но в первый момент после включения процессору нужны команды. Процессору требуется куда-то обратиться за первой командой, чтобы далее начать работать по программам.

Для записи стартовой информации сейчас используют специальную флэш-карту, и эта информация недоступна для пользователя. Сюда же записывается и часть программ BIOS. При повреждении карты компьютер перестает включаться. В этом случае проводят ее перепрограммирование в сервисных службах.

[1] Этот материал подробно изложен в презентации «Двоичное кодиров».

[2] См главу 2.3. «Кодировка текстовых данных».

[3] Подробно компьютерная графика, в том числе цветовые модели будет изучаться позднее.

[4]Иногда несведущие люди говорят: «Сервер – это главный компьютер в сети». Нет, все наоборот: сервер – это «компьютер-слуга». А «главным» в мире компьютеров следует считать человека. Человекзадает задачи и оценивает их выполнение.

^[5] Если жесткий диск можно сравнить со шкафом, где хранятся все данные и программы, оперативную память – с рабочим столом, где собрано все для работы, то кэш-память можно сравнить с карманом, где хранятся самые необходимые «предметы».