Flash Bellek Nedir, Ne İşe Yarar?

Flash bellek, aynı anda yalnızca tek bir hücrenin yazılmasına veya silinmesine izin veren öncekilerle karşılaştırıldığında, elektriksel uyarılarla aynı programlama işleminde birden çok bellek konumunun yazılmasına veya silinmesine izin veren gelişmiş bir EEPROM belleği yoludur.

Flash Memory (Bellek) Nedir?

Bu nedenle, sistemler aynı anda bu belleğin farklı noktalarını okumak ve yazmak için kullandığında flaş çok daha yüksek hızlarda çalışmaya izin verir.

Ekonomik açıdan bakıldığında, piyasadaki 4, 8, 16 GB depolama alanına sahip cihazlar için yaklaşık 50 TL’dir, ancak açıkçası, daha yüksek kapasiteli bir depolama alanına ve hızlara sahip olmak istiyorsanız, bu fiyatların neredeyse 10 katını ödemek zorundasınız.

Bununla birlikte, sabit disklerdeki GB başına maliyet, flash bellek tarafından sunulandan çok daha düşüktür ve ek olarak, sabit disklerin flash bellekten çok daha yüksek bir kapasitesi vardır.

Flash bellekler darbelere karşı yüksek direnç, düşük tüketim gibi özellikler sunarlar ve ne mekanik aktüatörler ne de hareketli parçalar içerdiğinden çok sessizdir.

Küçük boyutu, taşınabilir bir cihaz seçerken belirleyici bir faktördür ve yönlendirildiği tüm kullanımlar için hafifliği ve çok yönlülüğüdür.

Bununla birlikte, her tür flash bellek, hücreye, üretim sürecinin kesinliğine ve silme için gerekli voltaja bağlı olarak, genellikle sınırlı sayıda yazma ve silme işlemine, genellikle 10.000 ile bir milyon arasında izin verir.

Bu tür bellek, karşılık gelen 0’ları veya 1’leri saklamak için NOR ve NAND mantık kapılarıyla yapılır.

Bu bellekler için dosya sistemleri, örneğin NOR için orijinal olarak JFFS gibi zaten çalışmakta olmasına rağmen, NAND için zaten ikinci sürümü olan NAND veya YAFFS’yi desteklemek için JFFS2’ye evrimleşmiştir.

Bununla birlikte, pratikte, özellikle çıkarılabilir bellek kartlarında uyumluluk için bir FAT dosya sistemi kullanılır.

Bir diğer özellik, üst düzey dijital kameralara yönelik bazı hafıza kartı paketlerinin termal direnci olmuştur.

Bu, desteklenen sıcaklık aralığı -25 °C ila 85 °C arasında olduğu için çöller veya buzullar gibi aşırı sıcaklık koşullarında çalışmasına izin verir.

Flash Bellek Tarihi

Flash belleğin geçmişi, yönlendiriciler, modemler, PC BIOS, Kablosuz gibi hizmet verdiği teknolojilerin ilerlemesiyle her zaman yakından bağlantılıdır. 1984 yılında (Fujio Masuoka), o zamanlar mevcut EEPROM’un bir evrimi olarak bu tür belleği icat etti. Intel, ilk flash belleği ortak kullanımda ticarileştirmesine rağmen, bunun başarıyla oluşturulduğunu iddia etmeye çalıştı.

1994-1998 yılları arasında SmartMedia veya CompactFlash gibi bugün tanıdığımız ana bellek türleri geliştirildi. Teknoloji, diğer alanlardaki uygulamaları da gündeme getirdi.

1998’de Rio şirketi, her sporcunun hayali olan ilk Walkman’i hareketli parça olmadan ticarileştirdi ve SmartMedia çalışma modundan faydalandı.

1994 yılında SanDisk, bu devrelere dayalı hafıza kartları (CompactFlash) pazarlamaya başladı ve o zamandan beri evrim, taşınabilir MP3 çalarlar, video konsolları için hafıza kartları, bağlanmamıza izin veren PC Kartları için depolama kapasitesi gibi küçük taşınabilir tüketici elektroniği cihazlarına geldi.

USB Bellekler Nasıl Çalışır?

EEPROM türü olarak Flash, her kesişme noktasında iki geçitli, geliştirilmiş bir transistörlü bir hücre matrisi içerir ve sadece bir bit bilgi depolar.

Çok seviyeli hücre cihazları olarak da adlandırılan yeni flash bellekler, depoladıkları elektron sayısını değiştirerek hücre başına birden fazla bit saklayabilir.

Bu anılar FAMOS transistörüne dayanır, bu da esasen, ek bir iletkeni bulunan bir NMOS transistörüdür veya kontrol kapısı (CG – Control Gate) ile başka bir geçitte (FG – Floating Gate) veya bilgiyi depolayan elektronları içeren FG’nin çevresinde bulunan kaynak terminalleri arasındadır.

NOR Tipi

NOR flaş belleklerinde, elektronlar FG’deyken, CG’nin aktif olması durumunda üreteceği elektrik alanını değiştirirler.

Bu şekilde, hücrenin 1 veya 0’da olmasına bağlı olarak, hücrenin elektrik alanı var olup olmadığı. Böylece, hücre CG’ye belirli bir voltaj koyarak okunurken, elektrik akımı hücrede depolanan voltajın bir fonksiyonu olarak akar veya akmaz.

Akım varlığı/yokluğu tespit edilir ve 1 veya 0 olarak yorumlanır, böylece saklanan veriler yeniden üretilir. Çok seviyeli hücre cihazlarında, FG’de depolanan elektron sayısını kontrol etmek ve bunları uygun şekilde yorumlamak için akımın yoğunluğu tespit edilir.

NOR tipi bir hücreyi programlamak için akımın kaynak terminalden evye terminaline geçmesine izin verilir, daha sonra elektronları emmek ve ürettiği elektrik alanında tutmak için CG’ye yüksek bir voltaj yerleştirilir. Bu işleme sıcak elektron enjeksiyonu denir.

Bir hücrenin içeriğini silmek, bu elektronları çıkarmak için, bir kuantum-mekanik tünel açma işlemi olan Fowler-Nordheim tünelleme tekniği kullanılır.

Yani, Transistörü bir elektron tabancasına çeviren elektronları çekmek için oldukça yüksek bir ters voltaj uygular, elektronların bıraktığı sink terminalini açarak izin verir.

Böyle ince bir iletkene böyle yüksek bir voltaj uygulayarak hücrelerin bozulmasına neden olan bu süreçtir.

Flaş belleklerin bloklara ayrıldığını vurgulamak gerekir ve bu nedenle, silme için, sürecin en yavaş kısmı olduğu için süreci hızlandırmak için tüm bloklar temizlenir.

Bu nedenle, flash bellekler bayt baytları sildikleri için geleneksel EEPROM’lardan çok daha hızlıdır. Ancak, verileri yeniden yazmak için önce bloğu temizlemeniz ve ardından içeriğini yeniden yazmanız gerekir.

NAND Tipi

NAND mantık kapılarına dayanan flash bellek biraz farklı çalışır: yazma için bir enjeksiyon tüneli ve silmek için bir düşme tüneli kullanırlar.

NAND tabanlı bellekler, diğer kapı tiplerindeki bariz temele ek olarak, işlemlere yaklaşık on kat daha dirençli olmakla birlikte, rasgele erişimin okunmasına izin veren NOR tabanlı flash belleklere kıyasla sadece sıralı erişime izin verir.

Bununla birlikte, silme mekanizması daha basit olduğundan, bellek kartı tipi cihazların oluşturulması için daha uygun maliyetli bir temel sağlayan bu tür belleğin genişlemesine izin veren NAND’ler olmuştur.

Popüler USB bellekler veya Pendrives olarak da adlandırılır ve mevcut katı hal sürücüleri veya SSD’ler, NAND tipi flash sürücüler kullanır.

NOR ve NAND Tabanlı Belleklerin Karşılaştırılması

Bu bellek türlerini karşılaştırmak için, geleneksel olarak değerli anıların farklı yönleri göz önünde bulundurulur.

1. Yongaların depolama yoğunluğu şu anda NAND belleğinde oldukça yüksektir.
2. NOR maliyeti çok daha yüksektir.
3. NOR erişimi okuma için rastgele ve modifikasyon için blok odaklıdır. Bununla birlikte, NAND sadece bloklar için doğrudan erişim ve bloklar içinde sıralı okuma sunar.
4. NOR yazarken, tek bir biti değiştirebiliriz. Bu, blokları veya sözcükleri tamamlaması gereken NAND’lerin sınırlı yeniden programlanmasıyla vurgulanır.
5. NOR’da NAND’a göre okuma hızı çok daha yüksektir.
6. NOR için yazma hızı, bayt başına 5 µs’dir ve NAND’de sayfa başına 200 µs’dir.
7. NOR için silme hızı, 64 KB blok başına 1 sn, NAND’de 16 KB blok başına 2 ms’dir.
8. NOR tabanlı cihazların güvenilirliği gerçekten çok yüksektir, veri bozulmasına nispeten bağışıktır ve ayrıca veri düzeltmesi gerektiren NAND sistemlerinin güvenilmezliğine kıyasla yanlış blokları yoktur ve işe yaramaz olarak işaretlenmiş bloklar olma olasılığı vardır.

Kısacası, NAND tabanlı sistemler daha ucuz ve daha hızlıdır, ancak onları verimli kılan güvenilirlikten yoksundur ve iyi bir dosya sistemi için zorunludur. Ne aradığınıza bağlı olarak, birini veya diğerini seçmeye değer.

Dosya Sistemleri

Flash bellek için verimli bir dosya sistemi tasarlamak baş döndürücü ve karmaşık bir yarış haline gelmiştir, çünkü her ikisi de (NOR ve NAND) flash bellek türleri olmasına rağmen, bu verilere erişirken birbirlerinden çok farklı özelliklere sahiptirler.

Bunun nedeni, NOR tipi belleklerle çalışan bir dosya sisteminin NAND için birkaç gereksiz mekanizma içermesi ve NAND’ın NOR tipi belleği yönetmek için ek, gereksiz mekanizmalar gerektirmesidir.

Bir örnek çöp toplayıcı olabilir. Bu araç, NOR durumunda çok yavaş olan ve ek olarak bir NOR çöp toplayıcısı nispeten yüksek göreceli karmaşıklık gerektiren ve dosya sistemi tasarım seçeneklerini sınırlayan silme işlevlerinin performansı ile koşullandırılır. Çok daha hızlı bir şekilde silinen NAND sistemleri ile karşılaştırıldığında, bu sınırlamalar anlamsızdır.

Bu sistemler arasındaki bir diğer önemli fark, NAND’de var olabilecek, ancak bütünlüğü garanti eden NOR sistemlerinde anlamsız olan hatalı blokların kullanılmasıdır.

Her sistemin ele alması gereken boyut da önemli ölçüde farklılık gösterir ve bu nedenle dikkate alınması gereken başka bir faktördür. Bu sistemler, sisteme vermek istediğiniz yöne göre tasarlanmalıdır.

Arkaplan

Bilgisayar dünyasının başlangıcından beri bellekler çok gelişti. Ana bellek olarak kullanılan yarı iletken bellek türlerini ve her biri üzerinde flaş belleklerini bağlamlarında çerçevelemek için birkaç noktayı hatırlamakta fayda var.

   Read-Only Memories/Salt Okunur Bellekler

• ROM (Read Only Memory/Salt Okunur Bellek): Bunlar esas olarak sistemlerin mikro programlanmasında kullanılır. Üreticiler genellikle kitle üreten bileşenler kullanırken bunları kullanırlar.
• PROM (Programmable Read-Only Memory/Programlanabilir Salt Okunur Bellek): Yazma işlemi elektroniktir. Üretim sırasında kaydedilen öncekilerden farklı olarak çip üretildikten sonra kaydedilebilir. Tek bir kayda izin verir ve ROM’dan daha pahalıdır.

   Tüm Okunur Bellekler

• EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory/Silinebilir Programlanabilir Salt Okunur Bellek): Birkaç kez elektrikle yazılabilir, ancak içeriğin silinmesi tam ve ultraviyole ışınlarına tam olarak maruz kalır.
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory/Elektrikle Silinebilir Programlanabilir Salt Okunur Bellek): Bir baytı elektrik akımı ile seçerek silebilirsiniz. EPROM’dan daha pahalıdır.
• Flash Memory (Bellek): EEPROM belleklerine dayanır, ancak blok blok silinmesine izin verir ve daha ucuz ve daha yoğundur.

   Okuma/Yazma Bellekler

• DRAM (Dynamic Random Access Memory/Dinamik Rastgele Erişim Belleği): Veriler bir kapasitörün şarjındaki gibi saklanır. Boşalma eğilimi gösterir ve bu nedenle periyodik bir yenileme işlemi gereklidir. SRAM’lardan daha basit ve daha ucuzdurlar.
• SRAM (Static Random Access Memory/Statik Rasgele Erişim Belleği): Veriler parmak arası terliklerde saklanır, bu nedenle yenileme gerekmez. DRAM gibi bu da uçucudur. DRAM’lerden daha hızlı ve daha pahalıdırlar.

Gelecek

Akıllı ve entegre bilgisayarların ve cihazların her yerde her yerde bulunma eğilimi gösterdiği için flash bellek dünyasının geleceği oldukça cesaret vericidir. Ucuz ve esnek bellek, yeni sistemlerin hem özellikler hem de maliyet açısından aştıklarını görene kadar yükselmeye devam edecektir.

Görünüşe göre, flash belleğin minyatürleştirilmesi ve yoğunluğu hala fiziksel açıdan endişe verici seviyelere ulaşmaktan uzak olduğu için orta vadede bile çok uygun görünmüyordu. Ancak memrisörün ortaya çıkmasıyla, flash belleğin geleceği azalmaya başlar.

USB bellek gelişimi, diğer bellek türlerine kıyasla hem kapasite hem de hız ve performans açısından şaşırtıcı derecede hızlıdır.

Bununla birlikte, bu belleklerin, özellikle PC’lerle iletişimde, iletişim standartları önemli ölçüde düşüktür ve bu da kaydedilen ilerlemeyi geciktirebilir.

AMD şirketi ve Fujitsu gibi tüketici bilgi işlem devlerinin, özellikle Temmuz 2003’teki Genişleme, 2005 yılında büyümeye devam eden bir pazarda araştırma, geliştirme ve inovasyona yoğun yatırımlar gibi bu tür belleğe adanmış yeni şirketler oluşturma taahhüdü endüstri analisti Gartner’a göre 2004 yılında şaşırtıcı bir büyüme kaydeden bir piyasa 2004 yılında tüm bu fikirleri destekliyor.

Bu yeni şirketin, özellikle, flash sürücü dünyasında geçerli olan iki tür teknolojiyi çok az zamanda birleştirmenin arka planında karmaşık olduğu kadar basit bir teknikle hızdaki tabloları çevirmesi merak ediliyor. Kuşkusuz bu noktada her türlü çaba sarf edilmektedir.

Bununla birlikte, flash sürücü, belirli işlevler için her bellek türünün özelliklerinden yararlanarak güçlü bir şekilde uzmanlaşmaya devam edecektir.

PDA gibi küçük bir cihaz için bir Harvard Mimarisi olduğunu varsayalım; talimat hafızası, sistem programlarına tahsis edilmiş ORNAND tipi bir hafızadan oluşacak, bu, minimum enerji maliyeti ile şirkete göre seri çekim modunda 150 MB/sn’ye kadar sürekli okuma hızları sunacak ve donanım güvenliğini gerçekten uygulayacak ileri; Veri belleği için, yüksek kapasiteli NAND kapılarına dayanan sistemleri gerçekten uygun bir fiyata kullanabiliriz.

Kritik verilere sahip herhangi bir cihaz, bir arızanın aşırı bir durum nedeniyle bir cep telefonu terminalini veya tıbbi sistemi işe yaramayabileceğini düşünürsek NOR veya ORNAND tabanlı teknolojileri kullanacaktır.

Bununla birlikte, kişisel tüketici elektroniği, NAND tabanlı belleklere son derece düşük maliyetleri ve taşınabilir MP3 çalarlar veya hatta taşınabilir DVD oynatıcılar gibi büyük kapasiteleri nedeniyle yönelmeye devam edecektir.

Kullanılan voltajın azaltılması, daha düşük tüketime ek olarak, bu cihazların kullanım ömrünün uzamasını sağlayacaktır. Sonuçta, yeni zorluklar, günümüzde minyatürleştirme ve mikroişlemcilerin yüksek saat frekansları nedeniyle işlemcilerin uğradığı sorunlar olacaktır.

Kablosuz sistemlerle entegrasyon, dijital cihazların daha fazla entegrasyonuna ve her yerde bulunmasına olanak tanıyan koşullara olanak tanıyarak, 1980’lerden bu yana çevremizdeki dünyayı bir çok hayal haline getiriyor.

Dikkat Edilmesi Gereken Güvenlik Adımları

İlk şey, autorun.inf özelliğinin sadece USB cihazını takarak çalıştırılmasını devre dışı bırakmaktır, sistem yöneticisi izinlerine sahip oldukları sürece kayıtlarda, özellikle de nodrivetypeautorun değerinde değişiklikler yapmak gerekir.

Kullanılacak araç, başlat menüsünden ve çalıştırma seçeneğinden çalıştırılabilen işletim sistemine eşlik eden regedit.exe uygulamasıdır, bunun için şunları yapmanız gerekir: sisteminizin arama kısmından regedit.exe dosyasını çalıştırın ve nodrivetype autorun değerini bulun ve açın.

Değiştirme seçeneğini seçiniz ve varsayılan olarak bulunan 91 değerini onaltılık 95 ile değiştiriniz.

Yukarıda açıklanan işlemler harici cihazları bağlarken kötü amaçlı kodun yürütülmesini sınırlar, ancak bunlara eriştiğimizde yürütülmesini engellemezler.

Bu nedenle, explorer (explorer.exe) ile harici cihazın içeriğine dolaylı olarak erişmeniz gerektiği dikkate alınmalıdır, bu durumda MIPC içindeki klasörler seçeneğini seçebilir ve son olarak çıkarılabilir ile ilişkili sürücüyü seçebilirsiniz.

Bir kez kök dizinin içeriğini analiz edebilir ve hatta autorun.inf’in varlığını veya değiştirilmesini kontrol edebilirsiniz, kötü amaçlı programların yaratıcılarının autorun dosyasını gizledikleri ve sadece yardımla erişilemeyeceği unutulmamalıdır.

Uygun önlemleri aldıktan sonra, bir dahaki sefere bilgisayarda harici bir cihazla çalışmaya ve kötü niyetli programların yayılmasını önlemeye daha hazırlıklı olacağız.

Bununla birlikte, şimdiye kadar görülen, yalnızca bilgisayara virüs bulaşmamışsa etkilidir.

Aksi takdirde, kötü amaçlı kod dosyaları harici cihazdan her silindiğinde, bellekte çalışan kötü amaçlı program yeniden oluşturulacağından bu yeniden görünür.

Unutulmaması gereken bir diğer husus, enfekte olmuş bir cihaz tespit edildiğinde, kullanılan diğer bilgisayarların ve cihazların da aynı işyerinde kontamine olması ve yeniden enfeksiyonların oluşmasıdır.