זיכרון בלתי נדיף – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־13:50, 10 באוקטובר 2014

זיכרון בלתי נדיף (nonvolatile memory) הוא אמצעי לאחסון נתונים של מחשב השומר על המידע שנכתב ללא תלות בכוח חשמלי. בשונה מזיכרון נדיף הזקוק לאספקת חשמל באופן מתמיד על מנת שהמידע שעליו לא ימחק.

סוגי הזיכרונות הבלתי נדיפים

על הזיכרון הבלתי נדיף נמנים כמה קבוצות:

דיסק קשיח, דיסק נשלף, תקליטור,- זיכרון לקריאה בלבד –ROM לסוגיו השונים, EPROM וזיכרונות הבזק.

דיסק קשיח (Hard Disk), הוא אמצעי אחסון נתונים מגנטי מכני במחשב. דיסק קשיח יכול להכיל בדרך כלל כמות גדולה של נתונים לעומת זיכרונות אחרים, אך פעולתו איטית. הכונן הקשיח הוא התקן המאפשר אחסנה אמינה של נתונים דיגיטלים בנפח גדול ובזמן גישה קצר יחסית להתקני זיכרון מכניים אחרים. בהשוואה להתקני זיכרון אחרים באותה הקיבולת, הכונן הקשיח זול משמעותית, אולם זמן הגישה לנתונים בכונן ארוך בהשוואה לזיכרון הפנימי (RAM) - דיסק קשיח מכני איטי פי 100,000 מהזיכרון הפנימי.

תקליטון (דיסק נשלף- Floppy disk) הוא אמצעי לאחסון נתונים וגיבוי קבצים, על דיסקה שטוחה מחומר פלסטי המצופה בשכבה של חומר הניתן למגנוט בדומה לסרט מגנטי עגול ושטוח. התקליטון ידוע יותר בשמו האנגלי, דיסקט (diskette), אשר זכה לתפוצה רבה יותר מאשר המקבילה העברית.

תקליטור הוא אמצעי לאחסון נתונים הפועל בטכנולוגיה אופטית. תקליטור הוא דיסק פלסטי עגול בקוטר של עד 12 ס"מ עם חור במרכזו, שמצופה בשכבה דקיקה של אלומיניום כדי שיוכל להחזיר את האותות לקרן הלייזר שקוראת אותו. הנתונים מאוחסנים בצורת בורות (pits) ומישורים (lands) לאורך פס דקיק בצורת ספירלה הנמשך מן המרכז ועד לשולי התקליטור. הנתונים מוטבעים (בייצור המוני), או נצרבים (באמצעות צורב ביתי), על גבי התקליטור בשפה בינארית, כלומר 1 ו-0, כאשר הסימון 1 מיוצג על ידי שינוי בין בור ומישור והסימון 0 מיוצג על ידי חוסר שינוי (קידוד NRZI).

זיכרון לקריאה בלבד (מאנגלית: Read-only Memory, בראשי תיבות: ROM) הוא אמצעי לאחסון נתונים, דמוי זיכרון מחשב, המכיל נתונים הנכתבים בו פעם אחת, ונקראים ממנו פעמים רבות. שבבים אלה אינם ניתנים לכתיבה חוזרת (בצורה פשוטה), ומכאן השם קריאה-בלבד. בניגוד ל-RAM, תוכן ה-ROM נשמר גם לאחר ניתוק מקור מתח. הגישה ל-ROM פשוטה יותר ומהירה בהרבה מאשר גישה לאמצעי אחסון מגנטיים ואופטיים כגון דיסק קשיח או תקליטור.

EPROM (מאנגלית: זיכרון לקריאה בלבד הניתן למחיקה ותכנות, erasable programmable read-only memory), הוא זיכרון בלתי נדיף לקריאה בלבד לאחר שתוכנת ולמחיקה באמצעות חשיפה לאור אולטרה סגול. ברוב שבבי ה-EPROM מותקן חלון שקוף המאפשר חשיפת שבב הצורן, לקרינה אולטרה-סגולה לצורך מחיקה.

זיכרון הֶבְזֵק (Flash memory) הוא סוג זיכרון בלתי נדיף המאפשר כתיבה, מחיקה, וכתיבה חוזרת.

להבדיל מזיכרון EEPROM, מחיקה וכתיבה לזיכרון הבזק מתבצעת בבלוקים בגדלים של עשרות קילו-בית ולעתים אף מאות. משמעות הדבר היא שעל מנת לכתוב סיבית בודדת, יש לקרוא את כל הבלוק שמכיל את הסיבית לתוך זיכרון גישה אקראית, לשנות את הסיבית שם, למחוק את תוכן הבלוק כולו בזיכרון ההבזק, ואז לכתוב את הבלוק כולו חזרה לזיכרון ההבזק. בגלל מגבלה זו לא ניתן להשתמש בזיכרון הבזק כתחליף לזיכרון גישה אקראית, אם כי השימוש בזיכרון הבזק כתחליף לזיכרון לקריאה בלבד מקובל מאד. אחסן נייד (Disk On Key) וגם כרטיסי זיכרון מבוססים על זיכרונות הבזק ובנויים מתאים אשר המידע המאוחסן בהם נשמר ללא תלות במתח החשמלי.

מנגנון פעולת זיכרון הבזק

זיכרון ההבזק מבוסס על תאים הבנויים מטרנזיסטור MOSFET- בדרך כלל מסוג nMOS הנמצאים במערכים. לכל טרנזיסטור (תא) יש כתובת המוגדרת ע"פ הטור והשורה. שלושה הפעולות הבסיסיות של התא הן: כתיבה, קריאה ומחיקה. מנגנון הפעולה בין כתיבה ומחיקה בטרנזיסטור של זיכרון הבזק מבוצע על-ידי שינוי מצב של שכבה במבנה השער (Gate) הנקראת "שער צף" Floting Gate (נקראת כך בשל העובדה ששכבה זו אינה מהודקת). השכבה נטענת באלקטרונים ופורקת אותם במצב המחיקה ובכך משנה את התכונות הפיזיקליות של החומר בהשכבה הצפה, שינוי זה לא משתנה עם ניתוק מקור המתח חשמלי דבר המאפשר את הפעולה של הזיכרון הבלתי נדיף. זיכרון ההבזק מאחסן מידע במערך של טרנזיסטורים הנקראים "תאים". ישנם תאי Single Level שבהם ניתן לאחסן סיבית אחת, ותאי Multi Level שבהם ניתן לאחסן כמה סיביות.
עיקרון פעולת סיבית בתא של זיכרון הבזק Single Level:
בתהליך הכתיבה הפעלת ממתח גבוה בשער בשילוב ממתח גבוה במקור (Source) יביא ליצירת תעלה בין המקור לשפך (Drain) וליצירת אלקטרונים חמים אשר בשל שדה חשמלי גבוה בין השער לתעלה גורם לאלקטרונים לעבור מנהור לתוך השכבה הצפה ולשנות את מצבה האלקטרו-סטטי של שכבה זו היות והיא טעונה שלילית בשל האלקטרונים הכלואים בה. המטענים השליליים הכלואים בשכבה הצפה לא מאפשרים לפתוח את התעלה בין המקור לשפך במתח הסף הרגיל המאלץ על שער הטרנזיסטור (מתח סף הוא המתח הפותח את התעלה בטרנזיסטור) דבר שלא מאפשר למתג את הטרנזיסטור במתח זה. בתהליך הקריאה מפעילים מתח סף בשער בשלוב מתח רגיל במקור, במידה והתעלה תפתח ותתבצע הולכת מטען בין המקור לשפך סימן שאין מטען כלוא בשכבה הצפה, כלומר התא "מחוק", במידה ואין הולכה בין המקור לשפך באילוץ מתח הסף על השער (התעלה סגורה ואין מיתוג) סימן שיש מטען כלוא בשכבת הצפה –כלומר "התא כתוב", תהליך זה מהווה את הסיבית של 1 או 0 לוגיים. תהליך המחיקה מבוצע באותו האופן של הכתיבה רק בממתחים הפוכים לכתיבה כך שהמטענים שעברו מנהור ונכלאו בשכבת השער הצפה יעברו מנהור לכיוון ההפוך, בחזרה למצע ובכך השכבה תחזור למצבה הבסיסי. עיקרון פעולת זיכרון הבזק Multi Level:
מבתקופת ה- Big Data הביקוש הגובר למידע ולאחסונו דורש זיכרון בעל קיבולת גבוהה ובעל ממדים קטנים, דבר שיצר את המוטיבציה לתכנון ופיתוח זיכרון Multi Level בעל תאים המכילים יותר מסיבית אחת. בתחילה ניסו להגדיל את גודל התא על ידי שימוש בטכנולוגיה היוצרת מספר רמות של מתחי סף התואמים רמות שונות של טעינת השכבה הצפה אך טכנולוגיה זו נקלה בקשיי אמינות בשל חפיפות חלקיות במתחי הכתיבה והמחיקה של הסביות דבר שגרם לאיבוד מידע ושגיאות. הודות לטכנולוגיית "הזרקת מוביל חמה" התאפשר לבנות תאים בעלי מספר סיביות בכל תא עם אמינות גבוהה.
טכנולוגיה נוספת לפעולת שתי סיביות בתא מבוססת על שער צף הבנוי משלוש שכבות כעין "סנדוויץ" הכולל שכבת ניטריד בין שתי שכבות של תחמוצת הצורן. שכבת הניטריד הינה מבודדת מאוד ואינה נותנת למטען הכלוא "לטייל" ולשנות את מיקומו לאורך השער הצף. טכנולוגיה זו מפרידה בין שתי פינות של השכבה הצפה כך שכל פינה תפעל למען קיומה של סיבית אחת, וכן יוצרת תהליך בו מקור ושפך מתחלפים בתפקידיהם כך שפעם צד אחד הוא מקור ופעם הוא הופך להיות השפך תלוי בכיוון הממתח והפוך גם בצד הנגדי. אם מספקים מתח גבוה לשער ובין המקור לשפך- מצד אחד נקבל כליאת מטען באמצעות זרם מנהור לאחת הפינות שבשכבת הניטריד בהתאמה לכיוון הזרם. ממתח הפוך יגרום ליצירת זרם לצד הנגדי ומטען יכלא בזרם מנהור לצד הנגדי של השכבה הצפה. השכבה המבודדת תגרום למטען להישאר משני צדי התא ללא תזוזה בין הצדדים. באופן זה אפשר לכתוב שתי סיביות בתא אחד. קריאת כל צד בתא תעשה ע"י מתח סף רגיל בשער ובמקור/שפך בהתאמה תלוי איזה צד מעוניינים לקרוא. כדי לקבוע אם סף הערך "כתוב" או מחוק - נהוג להשוות את המתח המתקבל (אחרי הפיכת הזרם למתח באמצעות נגד) עם מתח ייחוס. על-ידי ההשוואה עם מתח הייחוס אפשר לקבוע את ערך התא (מתחת למתח שנקבע - "כתוב" מעל מתח שנקבע - "מחוק").

ראו גם

גרסה מ־13:50, 10 באוקטובר 2014 עריכה Abardea (שיחה \| תרומות) בדוקי עריכות אוטומטית 1,202 עריכות מ Abardea העביר את הדף משתמש:Ilanmazuz4/טיוטה ל־זיכרון בלתי נדיף: הוצאה לאור → העריכה הקודמת		גרסה מ־13:50, 10 באוקטובר 2014 עריכה ביטול Abardea (שיחה \| תרומות) בדוקי עריכות אוטומטית 1,202 עריכות מ תקלדה העריכה הבאה ←
שורה 1:		שורה 1:
	{{טיוטה פרטית}}
	'''זיכרון בלתי נדיף''' (nonvolatile memory) הוא [[אמצעי לאחסון נתונים]] של מחשב השומר על המידע שנכתב ללא תלות ב[[כוח]] חשמלי. בשונה מ[[זיכרון נדיף]] הזקוק לאספקת [[חשמל]] באופן מתמיד על מנת שהמידע שעליו לא ימחק.		'''זיכרון בלתי נדיף''' (nonvolatile memory) הוא [[אמצעי לאחסון נתונים]] של מחשב השומר על המידע שנכתב ללא תלות ב[[כוח]] חשמלי. בשונה מ[[זיכרון נדיף]] הזקוק לאספקת [[חשמל]] באופן מתמיד על מנת שהמידע שעליו לא ימחק.