План лекції. 1. Організація пам’яті на твердотільних носіях

1. Організація пам’яті на твердотільних носіях

2. Флеш-пам'ять

3. CompactFlash

4. SmartMedia Card

5. MultiMediaCard Secure Digital

6. Miniature Card

Твердотельні пристрої збереження використовуються в мініатюрних комп'ютерах, а також компьютеризованних цифрових пристроях побутової електроніки — фотокамерах, плеерах, приймачах глобальної системи навігації (Global Positioning System, GPS), музичних інструментах і ін. Здебільшого ці пристрою засновані на мікросхемах флэш-памяти, у найбільш сучасних використовується пам'ять зі структурою NAND (див. 8.5). Цьому типові флэш-памяти властиве швидке читання, запис і стирання невеликих блоків (256 або 512 байт), що зручно для запису файлів. Правда, для цієї пам'яті характерне досить повільне читання довільного байта і відсутність можливості побайтного запису, але в областях застосування цих карт така можливість і не потрібно, оскільки вони орієнтовані на блоковий обмін. Пристрої на флеш-памяті є енергонезалежними (у режимі збереження не вимагають живлення), економічними в плані споживання, особливо при читанні, досить продуктивними, але, на жаль, недешевими. Запис на ці носії специфічна: швидше усього вона виконується в чистий (стертий) блок (сектор диска), а перезапис вимагає щодо тривалого стирання. Крім того, флэш-память має хоч і велике (порядку 10⁵-10⁶), але обмежене число циклів стирання-запису — як не дивно, у пристроїв з рухливим носієм з цим обмеженням не зіштовхуються. Пристрою збереження звичайно являють собою комбінацію власне мікросхем флэш-памяти (твердотельного носія) і мікроконтролера, що забезпечує зовнішні интерфейсние функції. Цим вони відрізняються від карт пам'яті з лінійним доступом, наприклад Miniature Card, на яких розташовуються только мікросхеми пам'яті (убудований контролер не потрібно).

Є й інші твердотельние пристрою збереження, наприклад ферроэлектриче-ская пам'ять (FRAM), але поки що масового застосування вони не мають. Менш чим за десятиліття пристрою збереження на флэш-памяти пройшли великий шлях від тридюймових електронних «дисків» («вінчестерів») до сучасних пристроїв розміром з поштову марку. Інтерфейси карт зовнішньої пам'яті тісно зв'язані з їх конструктивами; основні характеристики найбільш розповсюджених карт приведені в табл. 9.10. Із представлених у таблиці пристроїв збереження повноцінними є только карти CFA; карти SMC, ММС і SD — це лише носії, а МС — це електронна пам'ять.

Таблиця 9.10. Основні характеристики карт зовнішньої пам'яті

Параметр	CompactFlash	SmartMedia	MultiMedia Card	Secure Digital	Miniature
	(CFA)	Card (SMC)	(MMC/RS-MMC)	(SD/mini-SD)	Card (MC)
Довжина	36,0	45,0	32,0/18,0	32,0/18,0	33,0
Ширина	43,0	37,0	24,0	24,0/20	38,0
Висота	3,3/5,0	0,76	1,4	2,1/1,7	3,5
Коннектор	Штирьковий	Друкований	Друкований	Друкований	Эластомер
Число			7, 9 або 13
контактів

Перераховані карти можна підключати і до звичайних комп'ютерів. Для цього існують різні адаптери: для слотов PC Card (до блокнотних ПК), для шини USB (для самих різних ПК) і для інших зовнішніх інтерфейсів. За допомогою цих адаптерів комп'ютер «бачить» підключену карту як звичайний змінний носій інформації (диск). Звичайно, комп'ютери загального призначення в такій зовнішній пам'яті не мають потреби — своя і більше, і дешевше. Головна мета підключення карти до ПК — швидка передача прикладних даних побутового характеру (фотографій, музики і т.п.) або перенос (збереження) інформації (замість дискет).

Для підключення карт SmartMedia компанія SmartDisk розробила оригінальний пристрій FlashPath™: воно виконано у виді дискети (не дисководу!) формату 3,5" і має слот, у який уставляється флэш-карта SmartMedia. У пристрої мається електронна схема, що передає інформацію з карти в комп'ютер (і назад) через магнітні голівки дисководу. Харчується ця «дискета» від батарейок («таблеток»). Пристрій сумісний зі стандартними дисководами на 1,44 Мбайт, але для його роботи, природно, потрібен спеціальний драйвер. Швидкість обміну невисока: 4 Мбайт передаються приблизно за 2 хвилини.

Як інтерфейс твердотельних пристроїв збереження може використовуватися і самий звичайний варіант ATА. Існують пристрої DOM (Disk On Module) — невеликі модулі, що вставляються в звичайне 40-контактне рознімання AT А, наявний на будь-якій сучасній системній платі. Правда, цей «вінчестер» не блищить видатними параметрами: обсяг — 4-256 Мбайт, середня швидкість передачі даних — 1,6 Мбайт/з, питома вартість збереження — біля $1,5 за мегабайт. Усередині модуля знаходиться флэш-память структури NAND з контролером, эмулирующим систему команд AT А. Основне застосування цих модулів — збереження ПО комп'ютерів, що вбудовуються, але можна ними користуватися і як змінними пристроями збереження.

Цікавий варіант «твердотельного диска» для мікрокомп'ютерів і мікроконтролерів — DiskOnChip — пропонує фірма M-Systems. Це мікросхема, що має інтерфейс 8/16-бітної статичної пам'яті, підключається легко до шини ISA (або локальній шині). Модель Millenium Plus обсягом 32 Мбайт містить масив флэш-памяти архітектури NAND, модуль статичної пам'яті SRAM (1 Кбайт), интерфейсние схеми, логікові захисту запису і читання і схеми виявлення і виправлення помилок. Ця мікросхема відображається на 8-килобайтную сторінку простору пам'яті комп'ютера в області З8000-EFFFFh. По сигналі апаратного скидання початковий блок із флэш-памяти вивантажується в SRAM; якщо виявляється помилка, то береться наступний (резервний) блок. Цей блок містить код процедури ініціалізації «диска», що виявляється тестом POST як модуль розширення BIOS (див. 5.3). Процедура завантажує з флэш-массива в системне ОЗУ драйвер блокового пристрою, що стає першим або останнім логічним твердим диском (на вибір при конфигурировании). Далі до цьому «дискові» можна звертатися звичайним способом (через переривання Int 13h), з його ж може завантажуватися ОС. Інтерфейс допускає каскадирование — об'єднання в єдиний диск до 4 мікросхем, збільшуючи його обсяг до 128 Мбайт, при цьому всі мікросхеми відображаються через загальне вікно пам'яті (використовують загальний сигнал вибірки). Убудоване ПО підтримує повну эмуляцию диска з прозорим виправленням помилок і перепризначенням дефектних секторів. Мікросхема забезпечує тривалу швидкість запису 750 Кбайт/з, зчитування — 2,4 Мбайт/с. Пікова швидкість читання-запису досягає 20 Мбайт/с. У пристрої мається унікальний ідентифікаційний номер, область для однократного програмування, можливість захисту від запису окремих зон і можливість закриття доступу паролем (який неможливо зчитувати, а можна тільки порівнювати).

Дата добавления: 2014-01-04