فلش مموری چیست؟ مزایا و معایب حافظه فلش

امروزه حافظه‌های فلش به یکی از ابزارهای پرکاربرد و ضروری در ذخیره‌سازی اطلاعات تبدیل شده‌اند. از فلش مموری برای نگهداری و انتقال داده‌ها استفاده می‌شود و به دلیل سرعت، حجم کم و قابلیت حمل آسان، جایگاه ویژه‌ای در میان کاربران دارد. در این مقاله به بررسی کامل اینکه حافظه فلش چیست، انواع آن و راهنمای خرید Flash Memory می‌پردازیم.

فلش مموری چیست؟

Flash Memory یا حافظه فلش نوعی حافظه ذخیره‌سازی غیر فرّار (Non-volatile) است که می‌تواند داده‌ها را بدون نیاز به برق نگه دارد. برخلاف حافظه‌های موقت مثل RAM، اطلاعات در فلش مموری حتی پس از قطع برق حفظ می‌شوند. این ویژگی باعث شده فلش مموری به گزینه‌ای ایده‌آل برای ذخیره و انتقال داده‌ها تبدیل شود.

فلش مموری‌ها معمولاً به صورت یک دستگاه کوچک و قابل حمل ساخته می‌شوند که به پورت USB کامپیوتر یا سایر دستگاه‌ها متصل می‌شوند. علاوه بر فلش مموری USB، انواع مختلف حافظه‌های فلش در قطعات الکترونیکی، کارت‌های حافظه و SSDها نیز استفاده می‌شود.

تاریخچه پیدایش حافظه فلش

حافظه فلش برای اولین بار در اوایل دهه ۱۹۸۰ میلادی توسعه یافت. این فناوری توسط فوجی‌تسو (Fujitsu) و بعدها توسط توسعه‌دهندگان شرکت سان‌میکرون (Sun Microsystems) و توشیبا (Toshiba) بهبود یافت. اما مخترع اصلی حافظه فلش که اصطلاح و پایه‌های آن را بنا نهاد، فردریک هریک (Fujio Masuoka)، مهندس ژاپنی در شرکت توشیبا بود.

در سال ۱۹۸۴، فومیو ماسوکا روش جدیدی برای ذخیره داده‌ها ارائه داد که امکان پاک کردن و نوشتن مجدد داده‌ها بدون نیاز به جریان برق و به صورت الکترونیکی را فراهم می‌کرد. این روش باعث شد حافظه‌ای ساخته شود که سرعت بالاتر، مصرف انرژی کمتر و دوام بیشتری نسبت به حافظه‌های قدیمی‌تر داشت.

نام “فلش” به دلیل سرعت پاک کردن اطلاعات نسبت به سایر حافظه‌های قابل برنامه‌ریزی انتخاب شد؛ چرا که پاک کردن داده‌ها به صورت بلوکی و سریع انجام می‌شد. پس از معرفی حافظه flash، کاربردهای آن به سرعت گسترش یافت و از ذخیره‌سازی داده در کارت‌های حافظه، USBها تا هاردهای اس اس دی امروزی مورد استفاده قرار گرفت.

انواع حافظه فلش

فلش مموری‌ها در اشکال، اندازه‌ها و فناوری‌های گوناگون تولید می‌شوند تا نیازهای مختلف کاربران را پاسخ دهند. انتخاب نوع مناسب فلش مموری به نوع استفاده، سرعت، ظرفیت، دوام و سازگاری آن با دستگاه‌های شما بستگی دارد. در ادامه با مهم‌ترین انواع فلش مموری آشنا می‌شویم:

۱. فلش مموری USB

این نوع رایج‌ترین و شناخته‌شده‌ترین فلش مموری است که برای انتقال فایل‌ها بین کامپیوترها و دستگاه‌های مختلف به کار می‌رود. معمولاً در ظرفیت‌های متنوع از چند گیگابایت تا چند ترابایت عرضه می‌شود.

۲. کارت حافظه (SD، microSD)

کارت‌های حافظه فلش در دوربین‌های دیجیتال، موبایل‌ها و دستگاه‌های دیگر استفاده می‌شوند. انواع مختلف کارت حافظه از جمله SD، microSD و CF وجود دارد که هرکدام کاربرد خاص خود را دارند.

۳. حافظه‌های داخلی (SSD)

حافظه‌های فلش در درایوهای SSD (Solid State Drive) به جای هارد دیسک‌های مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند و سرعت بسیار بالاتری در خواندن و نوشتن اطلاعات دارند. SSDها معمولاً در لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای مدرن استفاده می‌شوند.

۴. حافظه NOR

در حافظه NOR، سلول‌های حافظه به صورت موازی به یکدیگر متصل هستند، یعنی هر سلول مستقیماً به باس آدرس متصل است. این ساختار باعث می‌شود که دسترسی تصادفی (Random Access) به هر آدرس حافظه به سرعت انجام شود و خواندن داده‌ها بسیار سریع و مستقیم است. اما پاک کردن و نوشتن در حافظه NOR کندتر از NAND انجام می‌شود.

۵. حافظه  NAND

در حافظه NAND، سلول‌ها به صورت سریالی به یکدیگر متصل می‌شوند، یعنی چند سلول پشت سر هم به هم متصل هستند و دسترسی به داده‌ها بلوکی است. سرعت نوشتن و پاک کردن در NAND بالاتر است و ظرفیت بالاتر و هزینه تولید کمتر نسبت به NOR دارد. 

حافظه فلش چگونه کار می کند؟

حافظه فلش (Flash Memory) یک نوع حافظه غیر فرّار است، به این معنی که حتی پس از قطع برق، اطلاعات را حفظ می‌کند. برخلاف RAM که با قطع برق تمام داده‌ها از بین می‌رود، حافظه flash طراحی شده تا داده‌ها را برای مدت طولانی ذخیره کند.

حافظه فلش بر پایه تراشه‌های نیمه‌رسانا (semiconductor) ساخته شده و از میلیاردها سلول حافظه (Memory Cells) تشکیل شده است. این سلول‌ها می‌توانند الکترون‌ها را در خود نگه دارند و با وجود یا عدم وجود بار الکتریکی، مقدار بیت را مشخص کنند. ( ۱ برای وقتی که الکترون‌ها در سلول جریان دارند و ۰ برای وقتی است که سلول خالی از الکترون باشد).

لازم است بدانید که اساس عملکرد فلش مموری بر مبنای ترانزیستورهای خاصی به نام «ترانزیستور با گیت شناور» است. این ترانزیستور می‌تواند الکترون‌ها را در یک لایه عایق نگه دارد و آن را به صورت پایدار حفظ کند. حافظه فلش به صورت صفحات (Pages) و بلوک‌ها (Blocks) سازمان‌دهی شده است. داده‌ها معمولاً در صفحات نوشته می‌شوند، اما پاک‌سازی فقط در سطح بلوک انجام می‌شود.

مراحل عملکرد فلش مموری به این صورت است که:

۱. نوشتن (Programming):

در این مرحله با اعمال ولتاژ بالا، الکترون‌ها وارد گیت شناور می‌شوند. وجود این الکترون‌ها نشان‌دهنده مقدار بیتی خاص (مثلاً ۰) است. اگر الکترون وجود نداشته باشد، بیت ۱ در نظر گرفته می‌شود.

۲. خواندن (Reading):

برای خواندن اطلاعات، سیستم بررسی می‌کند که آیا در گیت شناور الکترون وجود دارد یا نه. این کار بدون تغییر در وضعیت داده‌ها انجام می‌شود.

۳. پاک‌سازی (Erasing):

پاک کردن حافظه فلش، بر خلاف RAM، فقط در سطح بلوک انجام می‌شود. برای پاک‌سازی، ولتاژ معکوس اعمال می‌شود تا الکترون‌ها از گیت شناور خارج شوند و سلول به حالت خنثی بازگردد.

مزایای فلش مموری چیست

از جمله مزایای حافظه فلش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرعت بالا در خواندن و نوشتن اطلاعات

• حجم و وزن کم و قابلیت حمل آسان

• مصرف برق پایین نسبت به حافظه‌های مکانیکی

• مقاومت بالا در برابر ضربه و لرزش

• دوام و عمر طولانی

معایب حافظه فلش چیست

علیرغم مزایای قانع کننده، ذخیره سازی فلش چندین مضرات بالقوه دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:

• هزینه های اجرایی بالا

فضای ذخیره سازی فلش چندین برابر گرانتر از فضای ذخیره سازی HDD سنتی بر اساس هر گیگابایت است. اگرچه بازدهی بالا می‌تواند بخشی از این هزینه اولیه را کاهش دهد، اما کسب‌وکارها همچنان باید برای استقرار فضای ذخیره‌سازی فلش بودجه متناسبی داشته باشند.

• ظرفیت دستگاه محدود 

بسیاری از دستگاه‌های فلش، مانند SSD، ظرفیت‌هایی را ارائه می‌کنند که با HDDهای سنتی برابری می‌کند، اما مهم است که قبل از انتخاب دستگاه‌ها یا سیستم‌های خاص، عوامل هزینه و عملکرد را در نظر بگیرید. دستگاه های فلش با ظرفیت بالاتر ممکن است به طور نامتناسبی گران باشند. از سوی دیگر، دستگاه‌های فلش با ظرفیت کمتر ممکن است نسبتاً ارزان باشند، اما برای برآوردن نیازهای ظرفیت ذخیره‌سازی به تعداد بیشتری نیاز است. به جای قیمت واقعی، به کارایی و عملکرد دستگاه نگاه کنید.

• کند بودن نوشتن

اجزای فلش طوری طراحی شده‌اند که در بلوک‌ها کار کنند – نه بیت‌ها، مانند RAM سنتی – بنابراین یک عملیات نوشتن ابتدا بلوک‌ها را قبل از بازنویسی با داده‌های جدید پاک می‌کند. این کار زمان بیشتری می برد و عملیات نوشتن را کند می کند، که می تواند فلش را برای برخی از بارهای کاری سنگین نامطلوب کند. فلش همیشه هنگام خواندن سریعتر است، نه نوشتن.

مقایسه Ram و حافظه Flash

نگاهی گذرا به حافظه فلش ممکن است نشان دهد که این فناوری مشابه RAM است. از این گذشته، فلش و رم هر دو از تراشه‌های حالت جامد استفاده می‌کنند؛ اما فلش مموری و رم بر اساس عملکرد، هزینه و روش‌های ساخت، نقش‌های متفاوتی را در یک سیستم کامپیوتری ایفا می‌کنند. همانطور که از نام‌ها پیداست، هر دو حافظه رم و Flash Memory برای ذخیره سازی استفاده می‌شوند، اما ماهیت و کاربرد آنها متفاوت است:

RAM یک حافظه فرار است، بنابراین محتویات ذخیره سازی آن در هر زمانی که تراشه‌های رم از بین می‌روند، از بین می‌رود. مانند زمانی که کامپیوتر خاموش است. RAM یکی از قدیمی ترین و بالغ‌ترین فناوری‌های حافظه حالت جامد است. با این حال، فناوری RAM – از جمله رم پویا (DRAM) – بسیار سریع است و ذخیره‌سازی موقت آن برای همگام شدن با ریزپردازنده‌های مدرن با نگهداری دستورالعمل‌ها و داده‌های برنامه برای اجرا ایده‌آل است. RAM برای ذخیره‌سازی طولانی‌ مدت داده مناسب نیست زیرا نیاز به برق مداوم برای RAM دارد.
فلش مموری غیر فرار است، بنابراین محتویات ذخیره سازی آن حتی با قطع برق حفظ می‌شود. فلش مموری را می‌توان در کنار ریزپردازنده‌ها در برخی دستگاه‌ها مانند گوشی‌های هوشمند برای بارگذاری و اجرای برنامه‌ها به کار برد. با این حال، فلش معمولاً در نوشتن کندتر از RAM است و معمولاً در عملیات نوشتن، مانند بارگذاری برنامه‌ها یا نوشتن داده‌های جدید، عملکرد بهتری از RAM ندارد. در نتیجه، اجزای حافظه فلش معمولاً به‌عنوان یک جایگزین مدرن برای دستگاه‌های ذخیره‌سازی سنتی استفاده می‌شوند که سرعت نوشتن پایین‌تر مشکلی نیست و داده‌ها به طور نامحدود با قطع برق حفظ می‌شوند.

سخن پایانی

حافظه فلش یکی از پرکاربردترین فناوری‌های ذخیره‌سازی اطلاعات است که به دلیل ویژگی‌هایی چون سرعت بالا، قابلیت حمل آسان و دوام، جایگزین حافظه‌های قدیمی شده است. انتخاب فلش مموری مناسب با توجه به نیازهای شما و معیارهای سرعت، ظرفیت و مقاومت می‌تواند تجربه بهتری در ذخیره و انتقال اطلاعات برایتان فراهم کند.

سوالات متداول

۱. تفاوت حافظه flash با هارد دیسک چیست؟

حافظه flash از نوع حافظه غیرمکانیکی است و سرعت بیشتری دارد، همچنین در برابر ضربه مقاوم‌تر است. هارد دیسک‌ها از قطعات مکانیکی استفاده می‌کنند و ممکن است در اثر ضربه آسیب ببینند.

۲. آیا Flash Memoryها بعد از مدتی خراب می‌شوند؟

بله، حافظه فلش عمر محدودی دارد و پس از تعداد مشخصی عملیات خواندن و نوشتن ممکن است کیفیت ذخیره‌سازی آن کاهش یابد، اما با استفاده عادی این عمر معمولاً چندین سال است.

۳. چگونه می‌توان سرعت فلش مموری را تست کرد؟

با استفاده از نرم‌افزارهای تست سرعت مانند CrystalDiskMark می‌توانید سرعت خواندن و نوشتن فلش مموری خود را بسنجید.