الذاكرة الوميضية أو كما تسمى أحيانا ذاكرة فلاش, هي ذاكرة كومبيوتر غير طيارة ، قابلة للمسح وإعادة البرمجة بشكل رقمي. وهي نوع من أنواع الذاكرة eeprom تمسح وتبرمج في كتل تتألف من مواقع متعددة ( في البدايات كانت الشريحة الداخلية تمسح بأكملها في المرة الواحدة) إن تكلفة الذواكر الوميضية أقل بكثير من eeprom ولذلك أصبحت التقنية المسيطرة في كل مكان يتطلب التخزين المتراص للكميات الكبيرة من المعلومات الهامة . كأمثلة على تطبيقاتها تتضمن ، مشغلات الـ audio الرقمية ، كاميرات رقمية و أجهزة الموبايل . وهي تستخدم أيضا في مشغلات USB الوميضية والتي تستخدم للتخزين العام ونقل المعطيات بين الحواسيب . وهي أيضا كسبت بعض الشعبية في محلات الألعاب حيث تستخدم بدلا عن الذواكر eeprom و مزودات الطاقة للذواكر S_RAM وذلك لحفظ معطيات اللعبة.
فهرس |
الذواكر الوميضية غير طيارة وهذا يعني أنها لا تحتاج إلى وجود تغذية كهربائية لتتذكر المعلومات المخزنة عليها بالإضافة إلى أنها تقدم أزمنة وصول سريعة للقراءة ( بالرغم من أنها لا تصل إلى سرعة الذاكرة الطيارة دي رام المستخدمة في الذاكرة الرئيسية للحواسيب الشخصية ) ، وتتمتع بمقاومة ضد الصدمات أفضل من القرص الصلب . هذه الخصائص توضح سبب الاستخدام الواسع للذواكر الوميضية في تطبيقات مثل التخزين في الأجهزة التي تستمد طاقتها من البطارية الخاصة بها . ومن المحاسن المغرية الأخرى للذواكر الوميضية أن الغلاف التي تثبت بداخله الشريحة يعطيها قدرة كبيرة على مقاومة الضغط الشديد و درجات الحرارة المرتفعة وعدم تأثرها بالماء إذا غمرت فيه.
الذاكرة الوميضية تخزن المعلومات في مصفوفة من الترانزستورات الحقلية ذات البوابة المعزولة تدعى بـ " الخلايا " ، كل منها يخزن خانة واحدة ( بت ) من المعلومات علما أن أجهزة الذاكرة الوميضية الأكثر حداثة و التي أحيانا يشار إليها بالأجهزة ذات الخلايا المتعددة المستويات ، تستطيع تخزين أكثر من بت واحد في كل خلية و ذلك باستخدام أكثر من مستويين من الشحنات الكهربائية التي تتوضع على البوابة المعزولة للخلية . في NAND الوميضية تكون كل خلية مشابهة للترانزستور القياسي MOSFET ،باستثناء أنها تملك بوابتين بدل الواحدة. إحدى البوابات تعمل كقطب تحكم تماما كما في الترانزستورات ال Mos ، ولكن الأخرى هي بوابة عائمة تكون مفصولة عما حولها بواسطة طبقة من الأكسيد . نتيجة لعزل البوابة العائمة بواسطة طبقة من الأكسيد فإن أي عنصر الكتروني يمكن أن يتوضع فوقها ويشاركها ذلك المكان. عندما يتم تطبيق جهد موجب على المنبع فإن الشحنات الموجبة في بوابة التحكم تجذب الإلكترونات كما في الترانزستور. حيث يتم بشكل دائم دفع إلكترونات عبر طبقة الأكسيد و يتم احتباسها في البوابة العائمة . تدعى هذه العملية الحقن الساخن للالكترونات أو ما يسمى بالتغليف و تبقى الشحنات السالبة ( الإلكترونات) الزائدة داخل البوابة العائمة السيليكونية حتى بعد انقطاع التغذية الكهربائية . وجود هذه الإلكترونات يزيد التيار المطلوب لتشغيل الخلية ( جعلها في حالة On ) ، أي يزداد جهد العتبة للخلية . وهكذا عندما تقرا الخلية بواسطة وضع جهد محدد على بوابة التحكم فإن تيارا كهربائيا سوف يتدفق أو لن يتدفق وذلك بحسب جهد العتبة للخلية والذي يتم التحكم به عن طريق عدد الإلكترونات الموجودة في البوابة العائمة ، سيتم التحسس لوجود هذا التيار أو غيابه وترجمته إلى 1 منطقي أو 0 منطقي لاستخراج المعطيات المخزنة .
أما في الأجهزة ذات العدة طبقات من الخلايا والتي تخزن أكثر من خانة واحدة من المعلومات في الخلية الواحدة فإنه يتم تحسس كمية التيار المتدفقة وبشكل أبسط سيتم استكشاف وجود لتيار أو غيابه بشكل دقيق من اجل تحديد عدد الإلكترونات المخزنة في البوابة العائمة . لمحي الخلايا الوميضية( إعادة توضيع الكل إلى 1 منطقي ، من أجل إعادة البرمجة ) يتم تطبيق جهد عالي بين بوابة التحكم والمنبع يقوم باقتلاع الالكترونات . في أجهزة الجهد الوحيد ( وهي اليوم متوفرة بشكل افتراضي لمعظم الشرائح ) ، هذا الجهد المرتفع يتم توليده بواسطة رقاقة ضخ الشحنة. معظم مكونات ذواكر NOR الوميضية الحالية تكون مقسمة إلى مقاطع محو تدعى عادة القوالب أو القطاعات ، بحيث أن كل خلايا الذاكرة في القطاع الواحد سيتم محوها معا في نفس الوقت . على أية حال نستطيع برمجة ذواكر NOR بمحو كل بايت أو بايتين في المرة الواحدة .
NAND الوميضية تستخدم الحقن بتوليد الممر الأنبوبي من أجل الكتابة و التحرير بتوليد الممر الأنبوبي من أجل المسح. ذواكر NAND الوميضية تشكل لب واجهة الاتصال USB (الممر التسلسلي العالمي) لأجهزة التخزين القابلة للإزالة و التي تعرف بـ المشغلات الوميضية ذات الممر التسلسلي العالمي( USB ).
نتيجة للخصائص الاستثنائية التي تتمتع بها الذاكرة الوميضية يكون من الأفضل استخدام على وجه التحديد نظام الملفات الذي يكتب فوق الوسائط ويستطيع التعامل مع الزمن الطويل اللازم للمحي في الكتل الوميضية . الفكرة الأساسية الكامنة وراء نظم الملفات الوميضية هي كمايلي :
- عندما يتم تحديث مكان التخزين الوميضي فإن نظام الملفات الوميضي سوف يكتب نسخة جديدة من البيانات المغيرة فوق كتل ذاكرية حرة ثم يعيد تشكيل خريطة مؤشرات الملفات وبعدها يقوم بحذف الكتل القديمة لاحقا عندما يتثنى له الوقت . أحد أنظمة الملفات الوميضية التي ظهرت في البداية كان نظام الملفات FFS2 من مايكروسوفت المستخدم مع نظام التشغيل MS-DOS في بداية عام 1990 م . حوالي عام 1994 مجموعة الصناعة PCMCIA صادقت على النظام (FTL) بشكل خاص الذي يسمح لجهاز التخزين الوميضي أن يبدو كما لو كان قرص ذو نظام ملفات FAT ، ولكن مازال يتمتع بقدرة احتمال فعالة . ومن الأنظمة التجارية الأخرى نظام FlashFX والذي تم ابتكاره ليلغي الامتياز الذي حققه FTL . إن JFFS هو أول نظام ملفات يتعامل لنظام التشغيل لينكس ولكن ما لبث أن حل محله نظام JFFS2.
بطاقة الذاكرة الوميضية متوفرة بسرعات متعددة ، فبعضها يتمتع بمعدل نقل يقارب الـ MB/S 2 ميغابايت في كل ثانية ، وآخر يصل حتى 12 MB/S ميغابايت في الثانية ...الخ . السرعة الدقيقة لهذه البطاقات يعتمد على تعريف الـ ميغابايت الذي يستخدمه السوق .
العديد من هذه البطاقات ذو معدل بسيط 100x ،130x ،200x ،,,الخ. في هذه الكروت الذاكرية يعتبر الـ 1x مساويا لـ 150(كيل بايتثنائي) Kibibytes في الثانية وهي سرعة نقل المعلومات التي تتمتع بها أجهزة الأقراص الليزرية الأولى والتي كانت معتمدة كمرجع لسرعات كروت الذاكرة الوميضية . عند مقارنة الكرت ذو السرعة 100x مع الكرت الذي يتمتع بسرعة 12 ميغابايت(MiB) فإننا نقوم بالحساب التالي : 150KiB x 100 = 15000 KiB في الثانية = 14.65 MiB في الثانية . هذا يعني أن كرت الذاكرة ذو السرعة 100x أسرع من الكرت ذو السرعة 12 MiB في الثانية.
شرائح الذاكرة الوميضية المعروفة تتراوح سعتها بين كيلوبايت واحد وحتى عدة غيغابايت . الشرائح المركبة تكون منضدة للحصول على سعات أكبر . إن سعة الشرائح الوميضية تخضع لقانون مور لأنها يتم انتاجها بنفس الطريقة المتبعة لصناعة الدارات المتكاملة الأخرى ، إلا أنها قد تتعدى قانون مور وذلك بحسب التطورات التكنولوجية . في عام 2005 قامت شركة توشيبا وشركة سان ديسك بتطوير شريحة ذاكرة وميضية تخزن 1 غيغابايت من البيانات باستخدام تقنية الخلايا متعددة المستويات حيث يتم تخزين خانتين من المعطيات في الخلية الواحدة . وفي تشرين الثاني من نفس العام أعلنت شركة سامسونغ أنها طورت أول شريحة بسعة 2 غيغابايت في العالم . في آذار عام 2006 أعلنت شركة سامسونغ عن القرص الوميضي بسعة 4 غيغابايت والذي امتلك نفس الحجم الصغير للقرص الصلب الموجود في الأجهزة المحمولة . ومن الذواكر الوميضية التي تم إنتاجها في منتصف العام 2006 نذكر بطاقات الذواكر ، و الذواكر الوميضية ذات الموصل التسلسلي العالمي (USB ) ، وقد ندر استخدام السعات 256 ميغابايت والأجهزة ذات السعات الأقل من ذالك حيث أصبحت الذاكرة الوميضية ذات السعة 1 غيغابايت جهاز التخزين المعتاد للأشخاص الذين لا يستخدمون الذواكر الوميضية بشكل كبير في حين أن الكثير من المستهلكين استخدم السعة 2 أو 4 غيغابايت .
إن أكثر الأسباب المسببة لتلف البيانات هو إزالة جهاز الذاكرة الوميضية أثناء كتابة المعلومات إليه وقد تتفاقم الحالة عند استخدام نظام ملفات غير مصمم للتعامل مع الأجهزة القابلة للإزالة أو عند إزالة الجهاز وما تزال هناك معلومات تنتظر من أجل الكتابة . إن استعادة البيانات من أجهزة الذاكرة الوميضية يكون ممكنا في بعض الحالات وهناك نهج وطرق متعددة يمكن أن تعطي نتائج جيدة في هذا المجال .