Skip to main content
27 Οκτωβρίου 2010 03:00

Πίσω από τη μνήμη Flash!

Γράφει: Αργύρης Νομικός
e8d7905e3ae396b97e7467ca3d2281ab XL 7399a8ee

Featured | Ταχύτατη, ανθεκτική, αθόρυβη! Χρόνια τώρα, η μνήμη Flash είναι η καρδιά πολλών ηλεκτρονικών συσκευών. Και το εκπληκτικό είναι, ότι αντί να οδηγείται προς το “ράφι”, συνεχίζει να είναι από τα βασικότερα ηλεκτρονικά στοιχεία. Αξίζει λοιπόν, να δώσουμε λίγο χρόνο για να καταλάβουμε τη “γλώσσα” που μιλάει…

Εάν έχετε προχωρήσει λίγο παραπέρα από την κλασική ενασχόληση με το δορυφορικό σας δέκτη, σίγουρα θα έχετε πέσει στην έννοια “φλασάρω”. Πέρα από τη δύναμη της Ελληνικής γλώσσας να ελίσσεται και να προσαρμόζεται, η παραπάνω λέξη δηλώνει την ενέργεια αντιγραφής ενός λογισμικού στη μνήμη flash. Πολλοί λοιπόν από εμάς έχουμε ασχοληθεί εις γνώση μας ή όχι με τη μνήμη flash. Καιρός είναι λοιπόν, να μάθουμε μερικά πράγματα παραπάνω για το πως λειτουργεί αυτό το ηλεκτρονικό εξάρτημα, που είναι πλέον παντού γύρω μας.

Flash Memory
Η ηλεκτρονική μνήμη των ψηφιακών συσκευών, απαντάται σε πολλές μορφές. Η σημαντικότερη, ίσως, μορφή ηλεκτρονικής μνήμης σήμερα, είναι η Flash memory. Η  Flash memory χρησιμοποιείται πλέον σε πολλές διαφορετικές εφαρμογές, όπως:
α) Στους υπολογιστές.
β) Σε δορυφορικούς δέκτες.
γ) Σε PCMCIA cards (Diablo, Zeta κλπ).
δ) Σε Compact Flash, Smart Media και Memory Stick, που χρησιμοποιούνται κυρίως στις μνήμες ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών και βιντεοκαμερών.
ε) Σε κονσόλες ηλεκτρονικών παιχνιδιών.
στ) Στην κινητή τηλεφωνία κ.λπ.
Η Flash memory είναι ένας τύπος εξελιγμένου EEPROM chip. Οι κλασικές EEPROM επιτρέπουν διαγραφή ή εγγραφή, μόνο σε μια τοποθεσία (location) τη φορά, ενώ οι Flash επιτρέπουν εγγραφή σε διαφορετικές τοποθεσίες, την ίδια χρονική στιγμή, πράγμα που τις καθιστά σαφώς πιο γρήγορες.
Η Flash memory αποθηκεύει πληροφορία σε μια διάταξη Floating Gates (πύλες ροής) transistors, που ονομάζονται κελιά (cells). Κάθε κελί μπορεί να αποθηκεύσει ένα bit πληροφορίας, αν και οι νεώτερες flash αναφέρονται σαν «multi-level cell devices» και μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερα από 1bit/κελί.

Ανάγνωση, διαγραφή, εγγραφή Flash
Στις flash, κάθε κελί μοιάζει με ένα MOSFET transistor, εκτός από το γεγονός ότι έχει δύο gates (πύλες), αντί για μία. Η μία gate είναι η control gate (CG), όπως σε όλα τα MOS, αλλά η δεύτερη είναι η floating gate (FG), που είναι μονωμένη με ένα στρώμα οξειδίου (oxide layer). Οι άλλες δύο επαφές του transistor, είναι οι συνηθισμένες Source και Drain, που υπάρχουν σε όλα τα MOS. Επειδή η FG είναι μονωμένη, κάθε ηλεκτρόνιο που τοποθετείται μέσα της, παγιδεύεται και έτσι αποθηκεύει πληροφορία. Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται μέσα στην FG, διαμορφώνουν το ηλεκτρικό πεδίο (μερικώς ακυρώνουν) της CG, το οποίο, με τη σειρά του, διαμορφώνει την τάση κατωφλιού {threshold voltage (Vt)} του κελιού. Με αυτόν τον τρόπο, όταν γίνεται «ανάγνωση» του κελιού, ασκώντας μια συγκεκριμένη τάση στην CG, θα ρέει ή δεν θα ρέει ηλεκτρικό ρεύμα, ανάλογα με την τάση Vt (κατωφλιού). Η απουσία ή η παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος μεταφράζεται σε 1 ή 0, μεταφέροντας έτσι την πληροφορία που είναι αποθηκευμένη στο κελί. Σε μια multi-level cell device, που αποθηκεύει περισσότερα από 1 bit πληροφορίας ανά cell, ανιχνεύεται το ποσό του ρεύματος που ρέει (αντί απλά για την απουσία ή παρουσία του), έτσι ώστε να προσδιοριστεί ακριβώς, ο αριθμός των ηλεκτρονίων που είναι αποθηκευμένα στην FG.
Μια flash προγραμματίζεται με εκκίνηση ροής ηλεκτρονίων, από την επαφή source στην επαφή drain. Στη συνέχεια, ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται στην CG, ώστε τα ηλεκτρόνια να αποκτήσουν ικανή κινητική ενέργεια για να εισέλθουν στην FG. Η διαδικασία ονομάζεται hot-electron injection.
Διαγραφή μιας flash σημαίνει ότι όλα τα κελιά θα αποκτήσουν την τιμή 1. Η διαγραφή είναι απαραίτητη διαδικασία πριν από κάθε εγγραφή. Για τον προγραμματισμό όλων των κελιών σε τιμή 1 (διαγραφή), χρειάζεται απλά μια πολύ ισχυρή ηλεκτρική τάση, ανάμεσα στη CG και τη source.
Για να μπορέσει να προγραμματιστεί η flash, να αλλάξουν δηλαδή κάποιες τιμές από την τιμή 1 στην τιμή 0, χρειάζεται μια διαδικασία, που ονομάζεται Fowler-Nordheim tunneling. Μια ηλεκτρική τάση μεταξύ 10 με 13 Volts εφαρμόζεται στην FG. Το φορτίο εισέρχεται στην FG με κατεύθυνση προς την επαφή drain. Το φορτίο αυτό, αναγκάζει την FG να δράσει σαν ηλεκτρονικό πυροβόλο. Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια απωθούνται και παγιδεύονται στην άλλη άκρη της επίστρωσης του οξειδίου, δίνοντάς του αρνητικό φορτίο. Αυτά τα ηλεκτρόνια λειτουργούν σαν φραγή ανάμεσα στην FG και τη CG, επιτρέποντας μεγαλύτερο ή μικρότερο αριθμό ηλεκτρονίων να διέλθουν (ανάλογα με την τάση). Ένας ειδικός αισθητήρας, που ονομάζεται cell sensor, παρακολουθεί τη ροή των ηλεκτρονίων. Αν η ροή των ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερη από το 50% του συνολικού φορτίου, η τιμή είναι 1, αν αντίθετα, η ροή είναι μικρότερη του 50% του συνολικού φορτίου, η τιμή είναι 0.
Αυτά λοιπόν συμβαίνουν στον ηλεκτρονικό μικρόκοσμο του δέκτη σας ή του CAM σας, κάθε φορά που προσπαθείτε να προγραμματίσετε τη flash. Ροή ηλεκτρονίων προσπαθεί να δώσει στα κελιά τιμές 1 ή 0, που δεν είναι τίποτα άλλο, από τη δυαδική μορφή του οποιουδήποτε software περνάτε. Έτσι κι αλλιώς, πάντα έτσι είναι η ψηφιακή λογική. Ένα ανθρώπινο τρικ προσπαθεί να εξαναγκάσει ένα μηχάνημα, να καταλάβει δύο καταστάσεις.

Binary και
Hexademical
Ένα bit είναι η μικρότερη μονάδα που μπορεί να αποθηκευτεί στη μνήμη ενός ψηφιακού μηχανήματος. Όπως είπαμε, μπορεί να πάρει δύο τιμές. Η απεικόνιση οποιασδήποτε πληροφορίας με χρήση δύο καταστάσεων, είναι αναγκασμένη να χρησιμοποιήσει πρωταρχικά το δυαδικό σύστημα αρίθμησης, που είναι βασισμένο σε δύο δυαδικά ψηφία (binary digits), το 0 και το 1. Ένα αρχείο που κωδικοποιείται σε δυαδική μορφή, ονομάζεται binary και είναι άμεσα εκτελέσιμο από οποιαδήποτε ψηφιακή συσκευή. Επειδή όμως το bit είναι πολύ μικρή μονάδα, η ψηφιακή πληροφορία δομείται σε bytes, που δεν είναι τίποτα άλλο, από 8-bits στη σειρά, που αποτελούν και μια ψηφιακή λέξη.
Αν κάποιος μηχανικός υπολογιστών ή προγραμματιστής, προσπαθήσει να προγραμματίσει χρησιμοποιώντας απλά 0 ή 1, γρήγορα θα καταλήξει σε μεγάλες σειρές από bits, της μορφής 010011000100110101010110 ή και ακόμη μεγαλύτερες. Για να απλοποιηθούν κάπως τα πράγματα, θα μπορούσαμε ανά 4 ψηφία (μισό byte) να χωρίζαμε τα ψηφία με κόμμα. Η μορφή θα γινόταν τότε 0100,1100,0100,1101,0101,0110. Αν στη συνέχεια, αναρωτηθούμε πόσες τετράδες μπορούν να δώσουν οι συνδυασμοί 0 ή 1 (με επαναλήψεις), τότε η απάντηση είναι το πολύ 16. Αν συμβολίσουμε τις 16 διαφορετικές αυτές καταστάσεις, με 16 διαφορετικά σύμβολα (δανειζόμενοι τα 10 ψηφία του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης και τα 6 πρώτα γράμματα του λατινικού αλφάβητου), καταλήγουμε στο δεκαεξαδικό (hexademical) σύστημα αρίθμησης

Binary Hex

0000                0

0001                1

0010                2

0011                3

0100                4

0101                5

0110                6

0111                7

1000                8

1001                9

1010                A

1011                B

1100                C

1101                D

1110                E

1111                F

Αντιστοιχία δυαδικών αριθμών στο δεκαεξαδικό σύστημα
Με αυτόν τον τρόπο, η αρχική πληροφορία 010011000100110101010110, γίνεται απλά 4B4C57 και αυτό αποτελεί τη δεκαεξαδική απεικόνιση της αρχικής δυαδικής πληροφορίας. Αν όλα αυτά σας φαίνονται λίγο περίεργα, να θυμίσω απλά πως όλοι μας, χειριζόμαστε πολύ εύκολα μια άλλη μαθηματική κωδικοποίηση, που είναι το δεκαδικό σύστημα αρίθμησης, ακριβώς επειδή το μαθαίνουμε από την παιδική μας ηλικία. Αν μαθαίναμε το δεκαεξαδικό σύστημα, όλα τα παραπάνω θα φαινόντουσαν τόσο απλά, όσο το να μετρήσουμε από το 1 έως το 16… γιατί αυτό ακριβώς κάναμε.
Αυτές οι τετράδες από bits, λοιπόν, που συμβολίζονται με τα ανωτέρω σύμβολα στο δεκαεξαδικό σύστημα, δεν είναι τίποτα άλλο από «μισή ψηφιακή λέξη» (αφού τα 8 αποτελούν μια ψηφιακή λέξη). Αν ανοίξουμε οποιοδήποτε αρχείο με κάποιο πρόγραμμα δεκαεξαδικής επεξεργασίας (hexademical editor), εκείνο που θα δούμε, θα είναι δεκαεξαδικά σύμβολα, δομημένα σε δυάδες και φυσικά, κάθε δυάδα αποτελεί ένα πλήρες byte (μια πλήρη λέξη).

Β
oot loader
Όταν προγραμματίζετε, λοιπόν, την ψηφιακή σας συσκευή, αποθηκεύετε ένα αρχείο γλώσσας μηχανής (binary ή hexademical) στη flash της συσκευής σας (σε μερικούς δέκτες και σε USB stick ή HDD), που δεν είναι τίποτα άλλο από το λειτουργικό της συσκευής. Κάθε φορά όμως, που ξεκινά η λειτουργία του δέκτη, αυτό το λειτουργικό θα πρέπει να εκτελείται. Ο Boot Loader δεν είναι τίποτα άλλο, από ένα πρόγραμμα, το οποίο φορτώνει και εκτελεί το λειτουργικό. Πώς όμως ενεργοποιείται ο Boot Loader;
Κατά την εκκίνηση της συσκευής, το BIOS διαβάζει τα πρώτα 512 bytes του MBR (Master Boot Record) της μονάδας boot (Flash, USB stick, HDD κλπ). To master boot record περιλαμβάνει συνήθως δύο πληροφορίες, ένα μέρος ή ολόκληρο τον  Boot Loader και το partition table (που περιλαμβάνει πληροφορίες για τα  partitions των δίσκων ή των υπόλοιπων μονάδων). Σε συσκευές που δεν δέχονται πρόσθετες μονάδες αποθήκευσης (HDD κλπ), ο Boot Loader είναι ένα πρόγραμμα, το οποίο εκτελεί άμεσα το λειτουργικό. Σε περιπτώσεις πολλών μονάδων αποθήκευσης ή  multi-boot, o Boot Loader αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο μέρος ονομάζεται ILP (initial program loader) και απλά ανιχνεύει τα bootable media, που υπάρχουν διαθέσιμα. Και το δεύτερο αποτελεί τον κυρίως Boot Loader, ο οποίος φορτώνει τον Kernel του λειτουργικού και το user interface. Από το σημείο αυτό και μετά, έχετε πλήρη έλεγχο του δέκτη σας, αφού το μενού (user interface) εμφανίζεται στην οθόνη σας.

ΑΛΛΑ ΑΡΘΡΑ ΣΕ ΑΥΤΗ ΤΗΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ

Η ΑΓΟΡΑ ΣΗΜΕΡΑ

  • Fracarro D-Matrix 4S EVO

    Fracarro D-Matrix 4S EVO

    Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει την παραλαβή του D-Matrix 4S EVO της ιταλικής Fracarro. Το νέο αυτό headend διαθέτει 4 ανεξάρτητες δορυφορικές εισόδους DVB-S2 και 4 modulators DVB-T / DVB-C κατ’ ε...
  • ICY BOX IB-HUB1439-LAN

    ICY BOX IB-HUB1439-LAN

    Το ICY BOX IB-HUB1439-LAN είναι μια πρακτική και εύχρηστη συσκευή, ιδανική για χρήση στο γραφείο, στο σπίτι, ακόμα κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού. Είναι κατασκευασμένο από υψηλής ποιότητας αλουμίν...
  • V-Tech Z23

    V-Tech Z23

    Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει νέα παραλαβή του mini modulator V-Tech Z23, ο οποίος ήταν σε έλλειψη. Πρόκειται για έναν μικρού μεγέθους ψηφιακό Full HD διαμορφωτή μονού καναλιού, ο οποίος ενσωματ...
  • Θερμαινόμενες μεμβράνες από τη ΛΥΡΑ ΑΕΒΕ

    Θερμαινόμενες μεμβράνες από τη ΛΥΡΑ ΑΕΒΕ

    Τα δορυφορικά κάτοπτρα της ΛΥΡΑ, έκτος από τα υψηλής ποιότητας τεχνικά χαρακτηριστικά που διαθέτουν (αντοχή σε ισχυρές ανεμοπιέσεις – μέχρι 190km/h) και τα κορυφαίας κατασκευής υλικά τους, έρχοντα...
  • Ekselans SWG 24 L2

    Ekselans SWG 24 L2

    Μεταξύ των πολυάριθμων προϊόντων της Ekselans, το SWG 24 L2 είναι ένα ιδιαίτερα αξιόλογο managed switch με 24x θύρες Gigabit Ethernet και 4x θύρες SFP (Small Form-factor Pluggable). Ένα managed sw...
  • D-Link DWA-182

    D-Link DWA-182

    Το DWA-182 Wireless AC1300 MU-MIMO Wi-Fi USB Adapter παρέχει υψηλότερες ασύρματες ταχύτητες από ποτέ, προσφέροντας ισχυρή τεχνολογία Wireless AC στον σταθερό ή τον φορητό υπολογιστή σας. Με ενσωμα...
  • Kathrein UFOpro & UFOprolite

    Kathrein UFOpro & UFOprolite

    Τα υψηλής ποιότητας προϊόντα που διαθέτει η ΛΥΡΑ ΑΕΒΕ είναι σχεδιασμένα για εφαρμογές διανομής τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών σημάτων σε ξενοδοχεία, στάδια, νοσοκομεία, κρουαζιερόπλοια, ενοικιαζόμεν...
  • Emme Esse 87435

    Emme Esse 87435

    Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει την παραλαβή του Emme Esse 87435. Πρόκειται για ένα ψηφιακό modulator που λαμβάνει ένα HDMI σήμα από δορυφορικό / επίγειο δέκτη, DVD player, κάμερα ασφαλείας ή οποι...
  • Ekselans CPE 1200-OLP

    Ekselans CPE 1200-OLP

    Η Ekselans διαθέτει – μεταξύ άλλων – πλήρη γκάμα Access Points για κάθε είδους οικιακή ή επαγγελματική εφαρμογή. Ένα από τα αξιόλογα Access Points της Ekselans είναι το CPE 1200-OLP, το οποίο υποσ...
  • Nedis SFIND100BK

    Nedis SFIND100BK

    Συνδέστε τον μετρητή με ένα LNB και έναν δορυφορικό δέκτη και βρείτε την κατάλληλη θέση / γωνία για το κάτοπτρό σας, εύκολα και γρήγορα. Διαθέτει οθόνη αναλογικής ένδειξης με οπίσθιο φωτισμό. Επιπ...
  • Kathrein MS & MP series

    Kathrein MS & MP series

    Η εταιρεία ΛΥΡΑ ΑΕΒΕ ανακοινώνει νέα παραλαβή των σειρών ερμαρίων - ντουλαπιών MS και MP της γερμανικής Kathrein. Η σειρά MS περιλαμβάνει υψηλής ποιότητας ερμάρια - ντουλάπια τοποθέτησης και σ...
  • Engel MV7400

    Engel MV7400

    Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει την παραλαβή του HDMI switch Engel MV7400. Πρόκειται για έναν διαχωριστή HDMI σημάτων από 4 εισόδους σε 1 έξοδο, με μέγιστη ανάλυση Full HD 1080p. Είναι συμβατό με ...

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

  • Ψηφιακή Τηλεόραση, Απρίλιος 2024

    Ψηφιακή Τηλεόραση, Απρίλιος 2024

    Κυκλοφορεί το νέο τεύχος Απριλίου 2024 του περιοδικού "Ψηφιακή Τηλεόραση" μαζί με το "Security Report" Το νέο τεύχος Απριλίου του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περι...
  • Μεγάλη επιτυχία για την Athens Electronix 2024!

    Μεγάλη επιτυχία για την Athens Electronix 2024!

    Με τεράστια επιτυχία ολοκληρώθηκε η Athens Electronix 2024, η μεγαλύτερη έκθεση της χρονιάς στην πρωτεύουσα, η οποία διοργανώθηκε από την Libra Press στον Πολυχώρο Εκδηλώσεων Δαΐς, στις 2 και 3 Μα...
  • TP-Link EAP683 LR, EAP211-Bridge kit & EAP625-Outdoor HD

    TP-Link EAP683 LR, EAP211-Bridge kit & EAP625-Outdoor HD

    Η TP-Link διευρύνει την οικογένεια των συσκευών Omada, παρουσιάζοντας 3 νέα wireless Access Points. Πρόκειται για τα EAP683 LR, EAP211-Bridge KIT και EAP625-Outdoor HD, τα οποία προσφέρουν αξεπέρα...