Flash memorija

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz informatike.

Fleš memorija spada u grupu memorija koje ne gube svoj sadržaj prilikom prestanka napajanja električnom energiom. Iako spada u grupu ROM (Read only Memory) memorija, namijenjenih prvenstveno za čitanje, Fleš memorija je i izbrisiva.

Zbog reletivno povoljnih cijena i dobrih karakteristika Fleš memorija je pronašla najširu primjenu među ROM memorijama, a u zadnje vrijeme se mnogo radi i na zamjeni nekih drugih memorija upravo Fleš memorijom.

2. ROM

ROM (eng. Read-Only-Memory) je memorija sa konstantnim sadržajem u koju se posebnim postupkom upisuje željena informacija, a kada je sadržaj upisan, memorija može samo da se čita. Ovo su stalne memorije opšte primene, i koriste se, na primer: za generisanje binarnih reči, konverziju brojeva, generisanje raznih funkcija itd. Najvažniju namenu su našle kao stalne memorije u računarima. Podaci smešteni u ROM-u su uvek tamo, bez obzira da li je priključeno napajanje. Zbog toga ROM spada u klasu postojanih memorija. Sama činjenica da se sadržaj ROM-a ne može tako lako promeniti obezbeđuje određeni nivo sigurnosti protiv slučajnih promena njegovog sadržaja.
ROM se najčešće koristi za smeštanje sistemskih programa, za koje želimo da budu na raspolaganju računaru u svako doba. Najbolji primer je sistemski ROM BIOS program, koji se čuva u posebnom ROM-u na matičnoj ploči računara. Postoji nekoliko vrsta ROM memorija čiji se sadržaj može promeniti pod određenim uslovima. One bi se mogle nazvati "memorijom koja uglavnom služi za čitanje" (eng. Read-Mostly Memory).

2.1 ROM – Mask

Mask ROM je memorija čiji se sadržaj upisuje u fabrici u toku procesa proizvodnje, i kasnije se ne može izbrisati i ponovo upisati. One se proizvode sličnim tehnološkim postupkom kao i mikroprocesori. Koriste se za programe koji se masovno proizvode i ne menjaju se često.

Umesto diodne ILI logike za definisanje sadržaja ROM-a mogu da se koriste bipolarni tranzistori ili MOSFET tranzistori. Na slici je prikazana jedna ćelija ROM-a sa NMOS tranzistorima čije su ćelije matričnog polja realizovane pomoću NILI logike.

2.2 PROM

PROM (Programmable Read-Only-Memory) je programabilna ROM memorija, koju može da programira sam korisnik prema svojim potrebama. Diodna PROM memorija je proizvedena tako, da se na svim ćelijama matričnog polja nalaze diode u rednoj vezi sa topljivim nikl-hrom (Ni-Cr) osiguračima, kao što je prikazano na slici. Kada memorija nije programirana sve adresne linije su preko osigurača i dioda spojene na liniju podataka. Korisnik sam programira memoriju tako što izazove pregorevanje osigurača na mestima gde želi da mu bude logička 0. Pregorevanje se vrši sukcesivno tako što se adresira reč po reč,a na liniju podataka gde treba odstraniti diodu dovodi se negativan impuls. Tada kroz osigurač i diodu protekne struja većeg inteziteta koja pregore osigurač i na taj način raskine vezu adresne i linije podataka. PROM memorija se može uraditi i sa NMOS tranzistorima.

Programiranje PROM memorija se vrši pomoću specijalnog uređaja koji se zove PROM programator. U programator se pomoću računara upiše željeni sadržaj memorije, a zatim se sukcesivno adresiraju sve adrese priključene PROM memorije i dovede impuls, koji pregore odgovarajuće osigurače. Glavni nedostatak ovih memorija je što se jedanput upisani sadržaj više ne može menjati.

2.3 EPROM

EPROM memorije (Erasable Programmabile Read Only Memory) kao memorijske elemente koristi MOS tranzistore sa izolovanim gejtom. Svi tranzistori u memorijskoj matrici imaju po dva gejta. Izolovani gejt je praktično okružen idealnim izolacionim materijalom (SiO2) i sa neizlovanim gejtom predstavlja kapacitivni razdelnik napona.

Ovako programirana memorija ne menja sadržaj više od 10 godina. Ako se ovako programirana memorija izloži dejstvu ultraljubičaste svetlosti u vremenu oko 20 minuta, sadržaj se gubi jer SiO2 postaje slabo provodan i elektroni napuštaju izolovani gejt. Svaki čip ima mali stakleni prozor ugrađen na vrh kućišta ROM memorije, i kroz njega se može videti unutrašnjost memorijskog čipa. EPROM se može u svako doba obrisati tako što se kroz ovaj prozorčić osvetli unutrašnjost čipa u komori sa UV svetlošću. Posle ovoga čip se može ponovo programirati. Očigledno, ovo je mnogo korisnije od običnog PROM-a, ali i dalje zahteva posebno svetlo za brisanje.

2.4 EEPROM

EEPROM memorije (Electrically Erasable Programmabile Read Only Memory) kao memorijske elemente takođe koriste MOS tranzistore sa izolovanim gejtom, samo što je izlacija između elektroda dosta manja. Upis sadržaja u memoriju se vrši na sličan način kao kod EPROM-a, samo se sada koristi napon proboja od oko 10V. Brisanje je takođe električnim putem, tako što se na gejt priključuje napon suprotnog polariteta od napona upisa. Sadržaj se može obrisati pod kontrolom softvera, i upisati u bilo kom trenutku bez prethodnog brisanja. Ovde se malo zamagljuje termin Read Only Memory, ali treba imati u vidu da se podaci u EEPROM upisuju recimo jednom godišnje, dok se u RAM upisuju mnogo puta svake sekunde. EEPROM je izuzetno zgodan zbog toga što dozvoljava mogućnost obnavljanja podataka na licu mesta, korišćenjem uobičajenog računarskog hardvera i pod čisto softverskom kontrolom, ali je skuplji od EPROM memorije i ne može se pakovati sa toliko velikom gustinom kao i EPROM. Takođe mana mu je brzina upisa koja se mjeri u ms, za razliku od brisanja.