Geum.ru

Федеральное агентство по образованию воронежский государственный промышленно-гуманитарный колледж

Вид материалаДокументы

Содержание


2.3. Твердотельные накопители
Memory Stick
Формат CompactFlash (CF)
PC Card (PCMCIA ATA)
Miniature Card (MC)
USB Flash Drive
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   20

2.3. Твердотельные накопители



В основе работы запоминающей ячейки этого типа лежит физический эффект Фаули – Нордхайма, связанный с лавинной инжекцией зарядов в полевых транзисторах. Содержимое флэш-памяти программируется электрическим способом.

Флэш-память читается и записывается байт за байтом. Современные типы флэш-памяти допускают до миллиона циклов перезаписи (рис. 2.8).

Физический принцип организации ячеек флэш-памяти можно считать одинаковым для всех выпускаемых устройств, как бы они ни назывались. Различаются такие устройства по форм-фактору (интерфейсу) и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.




Рис. 2.8. Внешний вид наиболее распространенных
видов флэш-памяти


Формат карт флэш-памяти Multimedia Card (ММС) и Secure Digital (SD) постепенно вытесняется ввиду ограниченной емкости (до 1 Гбайт для ММС и 4 ГБайт для SD) и низкой скорости работы. Потока в 1,2 Мбайт/с, обеспечиваемого ММС, совершенно недостаточно для современной аппаратуры. Скорость SD значительно выше (до 9,2 Мбайт/с), однако формат плохо масштабируется по скорости.

Формат SmartMedia призван стать основным форматом для «умных» карт широкого применения (от банковских карточек и проездных в метро до удостоверений личности). Тонкие пластинки весом всего 2 грамма имеют открыто расположенные контакты, что не слишком удобно. Однако приличная для таких габаритов емкость (до 16 Гбайт) и скорость передачи данных (до 18 Мбайт/с) обусловили их проникновение в сферу цифровой фотографии и носимых МР3-устройств.

Memory Stick «эксклюзивный» формат фирмы «Sony». Широко применяется в аппаратуре этой торговой марки, но практически не используется другими компаниями. К выпуску Memory Stick также приступила фирма «SanDisk». Максимальная емкость карточки равна 8 Гбайт, скорость передачи данных доходит до
16 Мбайт/с, что по нынешним меркам считается недостаточным.

Формат CompactFlash (CF) – на сегодняшний день самый распространенный, универсальный и к тому же имеющий перспективы развития формат твердотельных носителей. Форм-фактор CF совместим по сигналам с PC Card Type II и через адаптер 50/68 (PCMCIA) легко подключается к любому ноутбуку. Для настольных компьютеров существуют внешние и внутренние «картоводы» (Card Reader) CF, подключаемые к шинам PCI, IDE, USB или IEEE1394. Основная область применения CF – цифровая фотография. По емкости (до 32 Гбайт) сегодняшние CFкарты не уступают IBM Microdrive, однако немного отстают по скорости обмена данными. На некоторых карточках имеется обозначение максимальной скорости. Например, маркировка «133х» обещает скорость до 21,5 Мбайт/с (значение множителя – 150 Кбайт/с). Но такие скорости возможны только на операциях чтения.

PC Card (PCMCIA ATA) – основной тип флэш-памяти для компактных компьютеров. В настоящее время существует четыре формата PC Card: Type I, Type II, Type III и CardBus, различающиеся размерами, разъемами и рабочим напряжением. Для PC Card возможна обратная совместимость по разъемам «сверху вниз».

Важным преимуществом PC Card является поддержка интерфейса ATА, что гарантирует совместимость практически со всеми компьютерами и многими бытовыми цифровыми устройствами. Все карты оснащены шиной данных шириной 16 бит, а модификация CardBus – шириной 32 бит. Емкость PC Card достигает 1 Тбайт, а скорость 2 Гбайт/с при обмене данными с жестким диском. Как правило, производители гарантируют работоспособность карточек в течение 500 000 часов и стойкость разъемов 10 000 подключений.

Miniature Card (MC) – малогабаритная карточка флэш-памяти, предназначена в основном для карманных компьютеров, мобильных телефонов и цифровых фотокамер. На данный момент максимальная емкость составляет 1 Гбайт. В карточке применена память типа Linear Flash, для работы с которой на компьютере потребуется установка специальных драйверов.

xD Picture Card (eXtreme Digital) является сравнительно новым типом флэш-памяти, разработанным компанией «Toshiba» специально для цифровых фотоаппаратов. На сегодняшний день является одним из самым миниатюрных устройств флэш-памяти. Благодаря использованию технологии NAND не имеет ограничений на максимальный объем. Сейчас известны карточки xD Picture Card емкостью до 2 Мбайт, вскоре ожидается появление изделий емкостью до 8 Гбайт.

USB Flash Drive представляет собой тот же CompactFlash, но с последовательным интерфейсом USB 1.1, пропускной способностью 12 Мбит/с или его современный вариант USB 2.0, пропускной способностью до 480 Мбит/с. Сам носитель заключен в обтекаемый компактный корпус, напоминающий автомобильный брелок. Основные параметры (емкость и скорость работы) USB Flash Drive полностью совпадают с CompactFlash, поскольку чипы самой памяти остались прежними.

USB Flash Drive может служить не только «переносчиком» файлов, но и работать как обычный накопитель – с него можно запускать приложения, воспроизводить музыку и сжатое видео, редактировать и создавать файлы. Значительно облегчается процедура синхронизации файлов между домашним и служебным компьютерами. Более того, USB Flash Drive можно использовать и как ключ доступа в систему.

Отметим рекордно низкое среднее время доступа к данным на Flash-диске – менее 2,5 мс, что намного превосходит показатели лучших SCSI-дисков. Вероятно, накопители класса USB Flash Drive, особенно с интерфейсом USB 2.0, в перспективе смогут полностью заменить собой обычные дискеты и частично – перезаписываемые компакт-диски, носители Iomega ZIP и им подобные.

Большое число несовместимых по физическому интерфейсу твердотельных носителей и иных переносимых устройств памяти вызвало появление многоцелевых аппаратов сопряжения компьютеров с внешними носителями, обычно называемыми Card­Reader/Writer. Лучшие из них позволяют использовать до 5 типов флэш-памяти (CF, ММС, SD, SM, MS) и жесткий диск IBM MicroDrive.

Применение таких устройств в домашнем компьютере вряд ли оправдано, поскольку большинство моделей цифровых фотокамер могут сопрягаться с компьютером с помощью интерфейса USB.

Скорость некоторых устройств с флэш-памятью может доходить до 100 Мб/с. В основном флэш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 Кб/с). Так, указанная скорость в 100x означает 100 × 150 Кб/с = 15 000 Кб/с = 14.65 Мб/с.

Объём чипа флэш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт.

В 2005 г. «Toshiba» и «SanDisk» представили NAND чипы объёмом 1 Гб, выполненные по технологии многоуровневых ячеек, где один транзистор может хранить несколько бит, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе.

Компания «Samsung» в сентябре 2006 г. представила 8 Гб чип, выполненный по 40-нм технологическому процессу. В конце 2007 г. «Samsung» сообщила о создании первого в мире MLC (multi-level cell) чипа флэш-памяти типа NAND, выполненного по 30-нм технологическому процессу. Ёмкость чипа также составляет 8 Гб. Ожидается, что в массовое производство чипы памяти поступят в 2009 г.

Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. В основном на середину 2008 г. USB устройства и карты памяти имели объём от 512 Мб до 32 Гб. Самый большой объём USB устройств составляет 1 Тб.