Флэш память
Флэш память
Технология флэш-памяти появилась около 20-ти лет назад. В конце 80-х годов прошлого столетия флэш-память начали использовать в качестве альтернативы UV-EPROM. Спрос на флэш-память растёт с каждым годом, количество компаний, выпускающих этот тип памяти, стремительно увеличивается, а цена так же быстро падает. В 2000 году объёмы производства флэш-памяти превысили объёмы производства SRAM. Сегодня флэш-память можно найти в самых разных цифровых устройствах. Её используют в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров HDD и CD-ROM, для хранения BIOS в ПК. Флэш-память используют в принтерах, видеоплатах, брандмауэрах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах и стиральных машинах... список можно продолжать бесконечно. А в последние годы флэш становится основным типом сменной памяти, используемой в цифровых мультимедийных устройствах, таких как mp3-плееры и игровые приставки. Начало этому было положено в 1997 году, когда флэш-карты впервые стали использовать в цифровых фотокамерах.
Занимая в начале своего пути лишь небольшую рыночную нишу, сейчас флэш – одна из основных технологий полупроводниковой памяти, и можно с уверенностью сказать, что в ближайшие 5–7 лет мы станем свидетелями расцвета технологии флэш-памяти.
Понятие флэш-памяти
Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);
· Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных;
· Полупроводниковая (твердотельная) - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем (IC-Chip).
В отличие от многих других типов полупроводниковой памяти, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов – типичная ячейка флэш-памяти состоит всего-навсего из одного транзистора особой архитектуры. Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется, что достигается не только благодаря успехам в миниатюризации размеров транзисторов, но и благодаря конструктивным находкам, позволяющим в одной ячейке флэш-памяти хранить несколько бит информации.
Флэш-память исторически происходит от ROM (Read Only Memory) памяти, и функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. В отличие от DRAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.
Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью не происходит из-за двух ее особенностей: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 1.000.000 для разных типов).
Надёжность/долговечность: информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет), и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков). Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.
Итак, благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.
Изобретение флэш-памяти зачастую незаслуженно приписывают Intel, называя при этом 1988 год. На самом деле память впервые была разработана компанией Toshiba в 1984 году, и уже на следующий год было начато производство 256Кбит микросхем flash-памяти в промышленных масштабах. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти.
Во флэш-памяти используется несколько отличный от EEPROM тип ячейки-транзистора. Технологически флэш-память родственна как EPROM, так и EEPROM. Основное отличие флэш-памяти от EEPROM заключается в том, что стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определённого блока (кластера, кадра или страницы). Обычный размер такого блока составляет 256 или 512 байт, однако в некоторых видах флэш-памяти объём блока может достигать 256КБ. Следует заметить, что существуют микросхемы, позволяющие работать с блоками разных размеров (для оптимизации быстродействия). Стирать можно как блок, так и содержимое всей микросхемы сразу. Таким образом, в общем случае, для того, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок, где содержится подлежащий изменению байт, стирается содержимое блока, изменяется значение байта в буфере, после чего производится запись измененного в буфере блока. Такая схема существенно снижает скорость записи небольших объёмов данных в произвольные области памяти, однако значительно увеличивает быстродействие при последовательной записи данных большими порциями.
Преимущества флэш-памяти по сравнению с EEPROM:
1. Более высокая скорость записи при последовательном доступе за счёт того, что стирание информации во флэш производится блоками.
2. Себестоимость производства флэш-памяти ниже за счёт более простой организации.
Недостаток: Медленная запись в произвольные участки памяти.
Происхождение названия «flash-память»
Если мы посмотрим в англо-русский словарь, то среди прочих увидим следующие переводы слова flash: короткий кадр (фильма), вспышка, пронестись, мигание, мелькание, отжиг (стекла).
Флэш-память получила свое название благодаря тому, как производится стирание и запись данного вида памяти.
Основное объяснение: Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти (в начале 1980–х) как характеристика скорости стирания "in a flash" - в мгновение ока.
Два других (менее правдоподобных) объяснения:
– Процесс записи на флэш-память по-английски называется flashing (засвечивание, прожигание) - такое название осталось в наследство от предшественников флэш-памяти;
– В отличие от EEPROM, запись/стирание данных во флэш-памяти производится блоками-кадрами (flash - короткий кадр [фильма]).
Встречающиеся в отечественной литературе попытки объяснить происхождение названия флэш-памяти как характеристику высокого быстродействия данного типа памяти (переводя слово flash как вспыхнуть, пронестись, короткий промежуток времени) следует признать несостоятельными, хотя и не лишёнными здравого смысла. Действительно, применение блочной схемы стирания позволяет в большинстве случаев добиться увеличения скорости записи.
Организация работы флэш-памяти
Ячейки флэш-памяти бывают как на одном, так и на двух транзисторах. В простейшем случае каждая ячейка хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью ("плавающим" затвором - floating gate), способной хранить заряд многие годы. Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации. При записи заряд помещается на плавающий затвор одним из двух способов (зависит от типа ячейки): методом инжекции "горячих" электронов или методом туннелирования электронов. Стирание содержимого ячейки (снятие заряда с "плавающего" затвора) производится методом тунеллирования. Как правило, наличие заряда на транзисторе понимается как логический "0", а его отсутствие - как логическая "1". Современная флэш-память обычно изготавливается по 0,13- и 0,18-микронному техпроцессу.
Общий принцип работы ячейки флэш-памяти
Рассмотрим простейшую ячейку флэш-памяти на одном n-p-n транзисторе. Ячейки подобного типа чаще всего применялись во flash-памяти с NOR архитектурой, а также в микросхемах EPROM.
Поведение транзистора зависит от количества электронов на "плавающем" затворе. "Плавающий" затвор хранит запрограммированное значение. Помещение заряда на него производится методом инжекции "горячих" электронов (CHE - channel hot electrons), а снятие заряда осуществляется методом квантомеханического туннелирования Фаулера-Нордхейма (Fowler-Nordheim [FN]).
При чтении, в отсутствие заряда на "плавающем" затворе, под воздействием положительного поля на управляющем затворе, образуется n-канал в подложке между истоком и стоком, и возникает ток.
Наличие заряда на "плавающем" затворе меняет вольт-амперные характеристики транзистора таким образом, что при обычном для чтения напряжении канал не появляется, и тока между истоком и стоком не возникает.
При программировании на сток и управляющий затвор подаётся высокое напряжение (причём на управляющий затвор напряжение подаётся приблизительно в два раза выше). "Горячие" электроны из канала инжектируются на плавающий затвор и изменяют вольт-амперные характеристики транзистора. Такие электроны называют "горячими" за то, что обладают высокой энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, создаваемого тонкой плёнкой диэлектрика.
При стирании высокое напряжение подаётся на исток. На управляющий затвор (опционально) подаётся высокое отрицательное напряжение. Электроны туннелируют на исток.
Эффект туннелирования - один из эффектов, использующих волновые свойства электрона. Сам эффект заключается в преодолении электроном потенциального барьера малой "толщины". Для наглядности представим себе структуру, состоящую из двух проводящих областей, разделенных тонким слоем диэлектрика (обеднённая область). Преодолеть этот слой обычным способом электрон не может - не хватает энергии. Но при создании определённых условий (соответствующее напряжение и т.п.) электрон проскакивает слой диэлектрика (туннелирует сквозь него), создавая ток. Важно отметить, что при туннелировании электрон оказывается "по другую сторону", не проходя через диэлектрик.
Различия методов тунеллирования Фаулера-Нордхейма (FN) и метода инжекции "горячих" электронов:
Channel FN tunneling - не требует большого напряжения. Ячейки, использующие FN, могут быть меньше ячеек, использующих CHE;
· CHE injection (CHEI) - требует более высокого напряжения, по сравнению с FN. Таким образом, для работы памяти требуется поддержка двойного питания;
· Программирование методом CHE осуществляется быстрее, чем методом FN.
Процедуры стирания и записи сильно изнашивают ячейку флэш-памяти, поэтому в новейших микросхемах некоторых производителей применяются специальные алгоритмы, оптимизирующие процесс стирания-записи, а также алгоритмы, обеспечивающие равномерное использование всех ячеек в процессе функционирования.
Другие виды ячеек:
Кроме наиболее часто встречающихся ячеек с "плавающим" затвором, существуют также ячейки на основе SONOS-транзисторов, которые не содержат плавающего затвора. SONOS-транзистор напоминает обычный МНОП (MNOS) транзистор. В SONOS-ячейках функцию "плавающего" затвора и окружающего его изолятора выполняет композитный диэлектрик ONO. Расшифровывается SONOS (Semiconductor Oxide Nitride Oxide Semiconductor) как Полупроводник-Диэлектрик-Нитрид-Диэлектрик-Полупроводник. Вместо давшего название этому типу ячейки нитрида в будущем планируется использовать поликристаллический кремний.
Многоуровневые ячейки (MLC - Multi Level Cell)
В последнее время многие компании начали выпуск микросхем флэш-памяти, в которых одна ячейка хранит два бита. Технология хранения двух и более бит в одной ячейке получила название MLC (multilevel cell - многоуровневая ячейка). Достоверно известно об успешных тестах прототипов, хранящих 4 бита в одной ячейке. В настоящее время многие компании находятся в поисках предельного числа бит, которое способна хранить многоуровневая ячейка. В технологии MLC используется аналоговая природа ячейки памяти. Как известно, обычная однобитная ячейка памяти может принимать два состояния - "0" или "1". Во флэш-памяти эти два состояния различаются по величине заряда, помещённого на "плавающий" затвор транзистора. В отличие от "обычной" флэш-памяти, MLC способна различать более двух величин зарядов, помещённых на "плавающий" затвор, и, соответственно, большее число состояний. При этом каждому состоянию в соответствие ставится определенная комбинация значений бит. Во время записи на "плавающий" затвор помещается количество заряда, соответствующее необходимому состоянию. От величины заряда на "плавающем" затворе зависит пороговое напряжение транзистора. Пороговое напряжение транзистора можно измерить при чтении и определить по нему записанное состояние, а значит и записанную последовательность бит.
Основные преимущества MLC микросхем:
· Более низкое соотношение $/МБ;
· При равном размере микросхем и одинаковом техпроцессе "обычной" и MLC-памяти, последняя способна хранить больше информации (размер ячейки тот же, а количество хранимых в ней бит - больше);
· На основе MLC создаются микросхемы большего, чем на основе однобитных ячеек, объёма.
Основные недостатки MLC:
· Снижение надёжности, по сравнению с однобитными ячейками, и, соответственно, необходимость встраивать более сложный механизм коррекции ошибок (чем больше бит на ячейку - тем сложнее механизм коррекции ошибок);
· Быстродействие микросхем на основе MLC зачастую ниже, чем у микросхем на основе однобитных ячеек;
· Хотя размер MLC-ячейки такой же, как и у однобитной, дополнительно тратится место на специфические схемы чтения/записи многоуровневых ячеек;
Архитектура флэш-памяти
Существует несколько типов архитектур (организаций соединений между ячейками) флэш-памяти. Наиболее распространёнными в настоящее время являются микросхемы с организацией NOR и NAND.
Архитектура NOR (NOT OR, ИЛИ-НЕ)
Каждая ячейка в такой микросхеме подключена к двум перпендикулярным линиям – битов (bit line) и слов (word line). Суть логической операции NOR – в переходе линии битов в состояние "0", если хотя бы один из транзисторов-ячеек, подсоединенных к ней, включен или, говоря иначе, проводит ток. Селекция читаемой ячейки осуществляется с помощью линии слов. Все ячейки памяти NOR, согласно правилам, подключены к своим битовым линиям параллельно.
Интерфейс параллельный. Произвольное чтение и запись.
Преимущества: быстрый произвольный доступ, возможность побайтной записи.
Недостатки: относительно медленная запись и стирание.
Из перечисленных здесь типов имеет наибольший размер ячейки, а потому плохо масштабируется. Единственный тип памяти, работающий на двух разных напряжениях. Идеально подходит для хранения кода программ (PC BIOS, сотовые телефоны), идеальная замена обычному EEPROM.
Основные производители: AMD, Intel, Sharp, Micron, Ti, Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, SGS-Thomson, STMicroelectronics, SST, Samsung, Winbond, Macronix, NEC, UMC.
Программирование: методом инжекции "горячих" электронов
Стирание: туннеллированием FN
архитектура NAND (NOT AND, И-НЕ)
В этом случае битовая линия переходит в состояние "0", если все транзисторы, подключенные к ней, проводят ток. Теперь ячейки подсоединяются к битовой линии сериями, что снижает эффективность и скорость операции чтения (поскольку уменьшается ток каждой ячейки), зато повышает скорость стирания и программирования. Чтобы приуменьшить негативный эффект низкой скорости чтения, чипы NAND снабжаются внутренним регистровым кэшем. Благодаря гирляндному принципу подсоединения ячеек в этом варианте удается добиться более компактной упаковки, чем в случае с параллельной архитектурой NOR-чипов.
Доступ произвольный, но небольшими блоками (наподобие кластеров жёсткого диска). Последовательный интерфейс.
Преимущества: быстрая запись и стирание, небольшой размер блока.
Недостатки: относительно медленный произвольный доступ, невозможность побайтной записи.
Наиболее подходящий тип памяти для приложений, ориентированных на блочный обмен: MP3 плееров, цифровых камер и в качестве заменителя жёстких дисков.
Основные производители: Toshiba, AMD/Fujitsu, Samsung, National
Программирование: туннеллированием FN
Стирание: туннеллированием FN
AND (И)
Доступ к ячейкам памяти последовательный, архитектурно напоминает NOR и NAND, комбинирует их лучшие свойства. Небольшой размер блока, возможно быстрое мультиблочное стирание. Подходит для потребностей массового рынка.
Основные производители: Hitachi и Mitsubishi Electric.
Программирование: туннеллированием FN
Стирание: туннеллированием FN
архитектура DiNOR (Divided bit-line NOR, ИЛИ-НЕ с разделёнными разрядными линиями)
Тип памяти, комбинирующий свойства NOR и NAND. Доступ к ячейкам произвольный. Использует особый метод стирания данных, предохраняющий ячейки от пережигания (что способствует большей долговечности памяти). Размер блока в DiNOR всего лишь 256 байт.
Основные производители: Mitsubishi Electric, Hitachi, Motorola.
Программирование: туннеллированием FN
Стирание: туннеллированием FN
Доступ к флэш-памяти
Существует три основных типа доступа:
обычный (Conventional): произвольный асинхронный доступ к ячейкам памяти. пакетный (Burst): синхронный, данные читаются параллельно, блоками по 16 или 32 слова.
Считанные данные передаются последовательно, передача синхронизируется. Преимущество перед обычным типом доступа - быстрое последовательное чтение данных. Недостаток - медленный произвольный доступ.
Страничный (Page): асинхронный, блоками по 4 или 8 слов. Преимущества: очень быстрый произвольный доступ в пределах текущей страницы. Недостаток: относительно медленное переключение между страницами.
Карты памяти (флэш-карты)
Флэш-карты бывают двух типов: с параллельным (parallel) и с последовательным (serial) интерфейсом.
Параллельный:
· PC-Card (PCMCIA или ATA-Flash)
· CompactFlash (CF)
· SmartMedia (SSFDC)
Последовательный:
· MultiMedia Card (MMC)
· SD-Card (Secure Digital - Card)
· Sony Memory Stick
PC-Card (PCMCIA) или ATA Flash
Самым старым и самым большим по размеру следует признать PC Card (ранее этот тип карт назывался PCMCIA [Personal Computer Memory Card International Association]). Карта снабжена ATA контроллером. Благодаря этому обеспечивается эмуляция обычного жесткого диска. В настоящее время флэш-память этого типа используется редко. PC Card бывает объемом до 2GB. Существует три типа PC Card ATA (I, II и III). Все они отличаются толщиной (3,3 5,0 и 10,5 мм соответственно). Все три типа обратно совместимы между собой (в более толстом разъеме всегда можно использовать более тонкую карту, поскольку толщина разъема у всех типов одинакова – 3,3 мм). Применение: Type I – память (SRAM, Flash и т. д.); Type II – устройства ввода-вывода (модемы, сетевые карты и т. д); Type III –устройства хранения данных, жесткие диски. Питание карт - 3,3В и 5В. ATA-flash как правило относится к форм – фактору PCMCIA Type I. PC-Card Flash бывают двух типов: PCMCIA Linear Flash Card и ATA Flash Card (Flash Disk). Linear встречается намного реже ATA flash и не совместим с последним. Отличие между ними состоит в том, что ATA Flash содержит в себе схему, позволяющую эмулировать обычный HDD, автоматически помечать испорченные блоки, и производить автоматическое стирание блоков.
Compact Flash (CF)
Разработчики формата Compact Flash поставили цель: сохранить все преимущества карт ATA Flash, преодолев их основной недостаток - большие размеры. Конструкция карт CompactFlash обеспечивает эмуляцию жёсткого диска с АТА интерфейсом. Разъёмы Compact Flash расположены на торце карты, электрически и функционально повторяя назначение контактов PCMCIA. Таким образом, чтобы установить CompactFlash в слот PCMCIA достаточно простейшего адаптера CF-PCMCIA, повторяющего своими размерами обычную PC-Card.
Карты бывают двух типов: I и II (первого и второго типа). Карты типа II толще карт типа I на 2 мм, других существенных отличий между этими картами нет. CF I можно использовать в устройствах, снабженных разъемами CF II и CF I. CF II можно использовать только в устройствах с разъемами CF II (т.е. CF II типа обратно совместим с CF I типа).
Карты Compact Flash поддерживают два напряжения: 3.3В и 5В. Максимальная емкость карт типа I составляет 256 Мбайт (у компаний PQI и Delkin), а карт типа II - 512 Мбайт (у фирмы Silicon Tech).
В ближайшее время будут приняты дополнения, позволяющие CF работать в режиме DMA, а в 2004 году - Ultra DMA 33, что позволит работать картам CompactFlash с быстродействием до 33 MB/s. Сегодня теоретический предел емкости для CF составляет 137 GB.
SmartMedia (SSFDC - Solid State Floppy Disk Card)
Интерфейс: параллельный, 22-х контактный. Разработана в 1995 году компаниями Toshiba и Samsung.
8 из 22-х контактов карты используются для передачи данных, остальные используются для питания микросхемы, управления и несут на себе другие вспомогательные функции. Толщина карты всего лишь 0,76мм.
SmartMedia - единственный формат флэш-карт (из тех, которые мы здесь рассматриваем), не имеющий встроенного контроллера. Карты SmartMedia бывают как на одном, так и на двух чипах NAND. Существует две разновидности SmartMedia: 5-и и 3-х вольтовые (внешне отличаются маркировкой и тем, с какой стороны у карты скошен угол: у 5В SmartMedia он скошен слева, а у 3,3В - справа). На карте имеется специальное углубление (в форме кружочка). Если в это место приклеить соответствующей формы токопроводящий стикер, то карта будет защищена от записи.
По сравнению с другими картами флэш-памяти, в которых используется полупроводниковая память, размещённая на печатной плате вместе с контроллером и другими компонентами, SmartMedia устроена очень просто. Карта собирается без пайки и, кроме микросхемы NAND-памяти, не содержит в себе никакой другой микроэлектроники.
Для работы с картами SmartMedia на настольном компьютере можно приобрести флоппи-диск-адаптер, после чего считывать с них информацию на обычном НГМД. Если вы являетесь счастливым обладателем ноутбука с PC Card-слотом, вам будет удобнее купить переходник со SmartMedia на PC Card. Имеются также адаптеры, рассчитанные на параллельный порт или шину USB.
Замечания по SmartMedia: карточки этого форм-фактора действительно очень лёгкие и тонкие. Сегодня SmartMedia находится приблизительно в одном ценовом диапазоне с CompactFlash (и SmartMedia и CF сегодня приблизительно в 2 раза дешевле MMC, SD и MS соответствующего объёма). Однако SmartMedia сильно проигрывает CF в надёжности, кроме того, максимальный объем карточки SmartMedia сегодня составляет 128MB, а CompactFlash (и I, и II типа) уже достигли ёмкости 1Гб.
Самая главная проблема, возникающая при использовании карт SmartMedia сегодня - отсутствие устоявшегося формата. В результате многие производители используют свой формат хранения данных, что иногда влечет за собой проблемы совместимости (отформатированная в одном устройстве карта может не восприниматься другими).
MMC (MultiMedia Card)Интерфейс: последовательный, 7-ми контактный. Разработана в 1997 году компаниями Hitachi, SanDisk и Siemens Semiconductors (Infineon Technologies).
Карты MMC содержат 7 контактов, реально из которых используется 6, а седьмой формально считается зарезервированным на будущее. По стандарту MMC способна работать на частотах до 20МГц. Карточка состоит из пластиковой оболочки и печатной платы, на которой расположена микросхема памяти, микроконтроллер и разведены контакты.
Назначение контактов MMC:
1 контакт на передачу данных (в SPI - Data out)
1 контакт на передачу команд (в SPI - Data in)
1 часы
3 на питание (2 земли и 1 питание)
1 зарезервирован (в SPI режиме - chip select)
По протоколу MMC данные и команды могут передаваться одновременно. MultiMedia Card работает с напряжением 2.0В - 3.6В, однако спецификацией предусматриваются карты с пониженным энергопотреблением - Low Voltage MMC (напряжение 1.6В - 3.6В). Карты MMC могут работать в двух режимах: MMC и SPI (Serial Peripheral Interface). Режим SPI является частью протокола MMC и используется для коммуникации с каналом SPI, который обычно используется в микроконтроллерах Motorola и других производителей. Стандарт SPI определяет только разводку, а не весь протокол передачи данных. По этой причине в MMC SPI используется подмножество команд протокола MMC. Режим SPI предназначен для использования в устройствах, которые используют небольшое количество карт памяти (обычно одну). С точки зрения приложения преимущество использования режима SPI состоит в возможности использования уже готовых решений, уменьшая затраты на разработку до минимума. Недостаток состоит в потере производительности на SPI системах, по сравнению с MMC. Кроме описанного нами обычного MMC, существуют еще несколько стандартов карт MMC, такие как: RS-MMC, HS-MMC, CP-SMMC, PIN-SMMC. Размеры карт RS-MMC - 24 x 18 x 1.4 мм, вес 0,8 г. HS -MMC – высокоскоростная (High Speed) MMC-карта у которой не 7, а 13 контактов. Размеры карты как у обычной MMC. В режиме x8 (52Mhz) скорость передачи данных в теории может достигнуть 52MBps.
SD Card
Интерфейс: последовательный, 9-ти контактный. Формат разработан компаниями Matsushita, SanDisk, Toshiba в 2000 году.
SD-Card работает с напряжением 2,0В - 3,6В, однако спецификацией предусматриваются SDLV-карты (SD Low Voltage) с пониженным энергопотреблением (напряжение 1,6В - 3,6В), кроме того, спецификацией предусмотрены карты толщиной 1,4мм (как у MMC), без переключателя защиты от записи. Фактически карточки SD являются дальнейшим развитием стандарта MMC. Флэш-карты SD обратно совместимы с MMC (в устройство с разъемом SD можно вставить MMC, но не наоборот).
Основные отличия от MMC:
– по сравнению с MMC, в SD на 2 контакта больше. Оба новых контакта используются как дополнительные линии передачи данных, а тот контакт, который в MMC был декларирован как зарезервированный, в SD используется для передачи данных. Таким образом, по сравнению с MMC, где данные передаются по одному-единственному контакту, в SD данные могут передаваться по 4-м контактам одновременно (число линий, по которым передаются данные, может быть равно 1, 2 и 4, причём количество используемых линий можно динамически изменять). Эта особенность переводит карту из разряда карт с чисто последовательным интерфейсом в разряд карт с последовательно-параллельным интерфейсом;
– в отличие от MMC, SD изначально соответствует соглашениям SDMI (т.е. карты SD содержат т.н. механизм защиты авторских прав). Скорее всего, именно по этой причине карты и получили свое название: SD-Card - SecureDigital Card;
– на карточке присутствует переключатель защиты от записи - write protection switch (как на дискетах);
– MMC по спецификации работает на частотах до 20МГц, SD на частотах до 25МГц;
– в режиме SPI карты SD работают по протоколу SD-Card, а не по протоколу MMC;
– добавлен один дополнительный внутренний регистр, часть остальных несколько отличаются от аналогичных в MMC;
– обычно карточка несколько толще и тяжелее MMC;
– за счёт более толстой пластиковой оболочки, улучшена стойкость карты к статическим разрядам (ESD Tolerance).
Sony Memory Stick
Интерфейс: последовательный, 10-ти контактный. Разработана в 1998 году компанией Sony.
Особенных технических инноваций в MemoryStick не заметно, разве что переключатель защиты от записи (Write Protection Switch) выполнен действительно грамотно, да контакты хорошо упрятали. До недавнего времени голубые "палочки памяти" использовалась исключительно в цифровой фото-, аудио- и видео- технике фирмы Sony. В настоящее время Sony активно продвигает свой формат, и лицензирует технологию другим производителям. На питание у MemoryStick отведено 4 из 10 контактов, еще 2 контакта зарезервированы, один контакт используется для передачи данных и команд, один для синхронизации, один для сигнализации состояния шины (может находится в 4-х состояниях), а один для определения того, вставлена карта, или нет. Карта работает в полудуплексном режиме. Максимальная частота, на которой может работать карта - 20МГц. Зарезервированные контакты (по непроверенным данным) используются в устройствах на базе интерфейса MemoryStick (фотокамерах для Clie [PEGA-MSB1], модулей GPS [PEGA-MSC1]и bluetooth [PEGA-MSG1]). Существует разновидность Memory Stick - Memory Stick Magic Gate (сокращенно MG). От обычного Memory Stick, MG отличается лишь цветом (цвет карточки - белый) и поддержкой механизма ”защиты авторских прав”. Пытаясь угнаться за малым весом и размерами конкурирующих форматов (SD/MMC), в 2000 году Sony разработала ещё один формат - Memory Stick Duo. От обычного MemoryStick, Duo отличается меньшими размерами и весом. При использовании MemoryStick Duo в устройствах, предназначенных для обычных MemoryStick, требуется специальный адаптер. Также существует модификация этого формата флэш-памяти - Memory Stick Duo MG. Карточки Duo появились в продаже с июля 2002 года. На январской выставке Consumer Electronics Show 2003 была представлена карта MemoryStick Pro, разработанная Sony совместно с SanDisk. Новая модификация карт Sony имеет те же размеры и такое же количество контактов, как и у обычных MemoryStick. Однако карта не совместима со старыми MemoryStick (в разъеме, предназначенном для обычных MemoryStick, карточка MemoryStick Pro работать не будет, однако обратная поддержка реализована – в разъеме для карточек Pro, обычный MemoryStick читается). Технически карточки Pro отличаются от обычных MemoryStick тем, что работают на более высокой частоте (40MHz), а данные передаются по четырем линиям, вместо одной. Кроме того, все карточки Pro “в нагрузку” поддерживают MagicGate. Пропускная способность интерфейса 160Mbps, или 20MB/s (4 линии x 40 MHz), однако с таким быстродействием карточка долго работать не может – на такой скорости способен работать только внутренний кэш, а по его заполнении карточка будет работать с пропускной способностью 15mbps. Совсем недавно, 15-го августа 2003 года появилась еще одна(!) модификации MemoryStick Pro Duo.
Замечания по MemoryStick
Сама Sony, как известно, флэш-памяти не производит, а имя поставщика микросхем памяти для MemoryStick держит в секрете. Однако известно, что в настоящее время Sony планирует переход с NAND на AND память, а, возможно, уже и перешла.
В процессе поиска информации по флэш-картам выясняются интересные детали: найти в открытых источниках информацию о ударопрочности MemoryStick вам не удастся. Если вы попробуете копнуть глубже, то узнаете, что данная информация доступна только компаниям, лицензировавшим технологию у Sony. В общедоступных спецификациях других форматов флэш-карт данная информация доступна любому интересующемуся. Это наводит на мысль, что механическая надёжность MemoryStick оставляет желать лучшего.
Интересно и то, что доступная ныне скудная информация по MemoryStick год назад была ещё меньше. Всё, что было известно: вес, физические размеры, количество контактов, противоречивая информация о теоретическом быстродействии карты и не менее противоречивая информация о температуре, при которой карточка способна работать (сейчас, правда, она так и осталась противоречивой, но диапазон температур в спецификациях MemoryStick чудесным образом подрос на 20 градусов).
Другие форм-факторы флэш-памяти
Кроме вышеперечисленных форм-факторов флэш-памяти, флэш так же бывает в виде модулей SIMM и DIMM. Такие модули часто используются в факсимильных аппаратах, принтерах, и т.п. Часто можно встретить флэш-память в виде устройств, заменяющих обычные жёсткие диски (Disk On Module (DOM-накопители). Такие накопители имеют стандартный интерфейс IDE и используются в устройствах, работающих в экстремальных условиях (повышенная тряска, пыль и т.п.) – там, где обычные жесткие диски, по тем, или иным причинам применять не желательно.
Для переноса данных удобно использовать накопители с интерфейсом USB. Примером такого портативного накопителя является USB JetFlash от Transcend.
Накопители на флэш-памяти с последовательным интерфейсом USB (USB - брелки): могут поддерживать парольную защиту, содержать переключатель защиты от записи, могут быть загрузочными. Бывают с поддержкой USB 2.0.
До сих пор существуют некоторые проблемы с драйверами для различных ОС, так что иногда приходится таскать с собой вместе с брелком и драйвер на CD, однако постепенно проблем с драйверами становится меньше.
USB Flash-Disk (USB-дискета)
Основные характеристики:
Емкость устройства - от 16 Мбайт и более.
Системные требования: MS Windows или Mac OS, порт USB 1.1 (или выше).
Размеры устройства 81 мм х 23 мм х 12,5 мм, вес 16 г.
Windows ME, 2000 и XP автоматически распознают устройство при подключении его в систему, Windows 98 требует установки дополнительных драйверов, поставляемых вместе с устройством.
В EasyDisk отсутствуют какие-либо движущиеся части; в комплекте поставки есть 0,9 м кабель подключения к USB порту, хотя устройство можно подключить к порту и без кабеля.
Интерфейс USB позволяет подключать накопитель к компьютеру в "горячем режиме", что очень удобно и безопасно с точки зрения целостности данных. При использовании ОС WinME, Win2000 и WinXP достаточно просто воткнуть Flash-накопитель в свободный USB-порт при включенном компьютере, и ОС тут же его распознает и создаст логический диск, доступный для всех приложений, включая и для DOS.
Для более старых ОС, например, Win98SE, для работы с USB-диском потребуется компакт-диск с драйверами, имеющийся в комплекте.
Емкость типичного USB-накопителя составляет 32-128 Мб, что в 20-90 раз больше емкости обычной гибкой дискеты, но в 5-20 раз меньше емкости компакт-диска.
Достоинства: маленькие габариты, вес; хорошая скорость чтения и записи; не требует привода; поддерживается современными операционными системами; не требует никаких дополнительных источников питания; легкость в использовании; надежность. 
Устройство Flash-Disk
1 USB разъём,
2 Микроконтроллер,
3 Контрольные точки,
4 Микросхема Flash памяти,
5 Кварцевый резонатор,
6 Светодиод,
7 Переключатель «защита от записи»,
8 Место для дополнительной микросхемы памяти
Источники:
- http://ru.wikipedia.org/wiki/USB-флеш-накопитель
- http://www.ak-cent.ru/
- http://www.ixbt.com
- http://itc.ua/
- http://www.scheme.ru/
- http://www.hardw.net/
- http://www.km.ru/
- http://www.palmq.net/
- http://portalink.ru/
Copyright: © Bykovv 2012
