“Flash bellek nedir, ne değildir?” gibi soruların cevabını zaten herkes bildiği için bunlarla alakalı bir açıklama yapmadan asıl konuya geçiş yapmak daha doğru olur diye düşündüm. Her zamanki gibi İnternet üzerinde dolaşırken “Flash belleklerde NAND ve NOR teknolojileri” başlıklı bir haber gördüm ve üniversitemizin bilgisayar mühendisliği bölümünde "lojik" dersi herkes için baş belası sayıldığı için, üzerine bir araştırma yapıp yazmaya karar verdim.
"Flash bellek teklonojisi NAND ve NOR olmak üzere iki başlık altında toplanmıştır" diyebiliriz. Bu iki teknoloji de uçucu olmayan bellek sınıfı altında tutulur. Uçucu olmayan bellek, açılmadan dahi veriyi tutar. Örneğin; bir bilgisayar kapatıldığında, bilgisayarın DRAM belleğindeki tüm veriler kaybedilir ancak bir flash depolama cihazı, bir dijital kameradan çıkartıldığında tüm veriler (ve resimler) flash depolama cihazında kayıtlı olarak kalır. Veriyi tutma kabiliyeti dijital kameralar, cep telefonları, PDA’lar ve taşınabilir diğer cihazlar için, dijital film gibi flash bellek uygulamaları için önemlidir.
İlk olarak NOR teknolojisinden bahsedelim. Cep telefonlarında, PCMCIA kartlarında ve BIOS yongalarında kullanılan NOR Flash bellekler, verilerin yazılması ya da silinmesi işlemini her bir hücre için tek tek gerçekleştiriyor. Bir hücre iki farklı transistöre sahip ve bu transistörlere “Control Gate” ve “Floating Gate” adı veriliyor. Bu transistörler birbirlerinden ince bir oksit tabaka ile ayrılıyor. “Control Gate” üzerinde standart olarak “1” değeri yer alıyor. Eğer bu transistöre her hangi bir müdahale olmazsa, hücre “1” ile yükleniyor. Hücreye “0” değerinin yazılması ise “Fowler Nordheim Tunneling” adı verilen işlem yardımıyla gerçekleşiyor. Bu işlemde asıl görev “Floating Gate” isimli ikinci transistöre ait. Floating Gate elektrik gücü ile uyarılıyor ve bazı elektronlar iki transistör arasındaki oksit tabakaya sıçrıyor. Sıçrayan elektron miktarı “Cell Sensor” isimli özel bir birim tarafından kontrol ediliyor. Eğer oksit tabakaya aktarılan elektron miktarı toplam elektrik gücünün yarısından fazlaysa, yüklenen değer “1” olarak kalıyor. Bu değerin “0” olması ise sıçrayan elektron miktarının 100 üzerinden 50’nin altına düşmesine bağlı. Floating Gate'e elektrik verilmesi her bir hücre için ayrı ayrı gerçekleştiğinden, verilerin yazılması ve silinmesi de hücre bazında gerçekleşmiş oluyor.
NAND bellek kartlarının ilk temsilcisi: Smart Media
1996 yılında SSFDC (Solid State Floppy Disc Card) adıyla geliştirilen ve uzun bir süre için en çok tercih edilen bellek kartı tipi olan Smart Media (SM), günümüzde pek tercih edilmiyor. Zaten maksimum kapasitelerinin 128 MB’ta kalması da bunun en iyi kanıtı. Artık hiç kimse SM’nin bu kapasiteyi aşmasını beklemiyor çünkü piyasada bu tip bellek kartlarını destekleyen yeni nesil cihazlara rastlamak bile neredeyse imkansız.
NAND, yeni nesil bellek kartlarında ve USB belleklerde kullanılan, NOR flash belleklere oranla biraz daha hızlı olan teknolojiye verilen isim. Bu tip flash belleklerin çalışma mantığı genel olarak NOR ile aynı olsa da verilerin yazılması ve silinmesi işlemi hücre bazında gerçekleşmiyor. Bunun yerine, bellek üzerine veri yazılması için birçok hücrenin bir araya gelerek oluşturdukları bloklar kullanılıyor. Hatta NAND flash belleklerde tek bir elektrik yükü ile tüm belleğin silinmesi bile mümkün. Bu yüzden de NAND teknolojisi, NOR’a göre daha yüksek bir performansa sahip. NAND flash bellek yüksek hızda, sıralı modda, veriyi küçük blok boyutlarda (“sayfalar”) işleyerek okur ve yazdırır. NAND flash veriyi tek sayfalar halinde geri alabilir veya yazabilir ancak NOR flash gibi ayrı baytları geri alamaz. NAND flash aynı zamanda tüm veri sayfalarını hızla aktardığı için resimler tekrar okunduğunda daha etkilidir. NAND flash sıralı bir depolama ortamı olarak veri depolama için idealdir. NAND flash bellek, NOR Flash bellekten daha ucuzdur ve aynı boyutta daha fazla depolama kapasitesi sağlayabilir.
Ayrıca maliyetleri de NOR flash belleklere oranla oldukça düşük. Ancak konu rastgele erişim yeteneği olduğunda, NOR’un üstünlüğü tartışılmaz çünkü NAND flash bellekler istenen veriye ancak blok halinde ulaşabilirken NOR flash bellekler tek bir byte’ı bile bulup işleyebiliyorlar.
Kaynaklar:
