Реферат: Архитектура Flash-памяти
Реферат: Архитектура Flash-памяти
Министерство науки и образования Украины
Институт социального управления экономики и права
Кафедра специализированных компьютерных систем
Пояснительная записка
ІСУЕП 04254.009
до курсового проекта
с дисциплины: «Архитектура ЭВМ»
на тему:
«Архитектура Flash-памяти»
Проверил: | Подготовил: |
проф. Романкевич О.М. ст. преп. Рудаков К.С. |
студент III курса группы КС-14 Крывонижко К.Н. |
_____________
(оценка)
«___» ________ «___» ________
_____________ _____________
(подпись) (подпись)
г. Черкассы 2004
Содержание
1. Введение..................................................................................... 3-4
2. Что такое flash-память?....................................................................5-9
3. Организация flash-памяти…………………………………………10-14
4. Архитектура флэш-памяти………………………………………..14-18
5. Карты памяти (флэш-карты)………………………………………19-28
6. Вывод………………………………………………………………..29
7. Литература..........................................................................................30
1.Введение
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. С этого момента интерес к флэш-памяти с каждым годом неуклонно возрастает. Внимание, которое уделяется флэш-памяти, вполне объяснимо – ведь это самый быстрорастущий сегмент полупроводникового рынка. Ежегодно рынок флэш-памяти растет более чем на 15%, что превышает суммарный рост всей остальной полупроводниковой индустрии.
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, КПК, видеоплатах, роутерах, 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. А все это стало возможным благодаря созданию компактных и мощных процессоров. Однако при покупке какого-либо устройства, помещающегося в кармане, не стоит ориентироваться лишь на процессорную мощность, поскольку в списке приоритетов она стоит далеко не на первом месте.
Начало этому было положено в 1997 году, когда флэш-карты впервые стали использовать в цифровых фотокамерах.
При выборе портативных устройств самое важное, на мой взгляд - время автономной работы при разумных массе и размерах элемента питания. Во многом это от памяти, которая определяет объем сохраненного материала, и, продолжительность работы без подзарядки аккумуляторов. Возможность хранения информации в карманных устройствах ограничивается скромными энергоресурсами Память, обычно используемая в ОЗУ компьютеров, требует постоянной подачи напряжения. Дисковые накопители могут сохранять информацию и без непрерывной подачи электричества, зато при записи и считывании данных тратят его за троих. Хорошим выходом оказалась флэш-память, не разряжающаяся самопроизвольно. Носители на ее основе называются твердотельными, поскольку не имеют движущихся частей. К сожалению, флэш-память - дорогое удовольствие: средняя стоимость ее мегабайта составляет 2 доллара, что в восемь раз выше, чем у SDRAM, не говоря уж о жестких дисках. А вот отсутствие движущихся частей повышает надежность флэш-памяти: стандартные рабочие перегрузки равняются 15 g, а кратковременные могут достигать 2000 g, т. е. теоретически карта должна превосходно работать при максимально возможных космических перегрузках, и выдержать падения с трёхметровой высоты. Причем в таких условиях гарантируется функционирование карты до 100 лет.
Многие производители вычислительной техники видят память
будущего исключительно твердотелой. Следствием этого стало практически
одновременное появление на рынке комплектующих нескольких стандартов
флэш-памяти.
2.Что такое flash-память?
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
особенностей флэш-памяти: 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. В
устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях
информации, большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих
устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических
носителей. Флэш-память исторически произошла от полупроводникового ROM, однако
ROM-памятью не является, а всего лишь имеет похожую на ROM организацию. Множество источников (как отечественных, так и
зарубежных) зачастую ошибочно относят флэш-память к ROM. Флэш никак не может
быть ROM хотя бы потому, что ROM (Read Only Memory) переводится как
"память только для чтения". Ни о какой возможности перезаписи в ROM
речи быть не может! Небольшая, по началу, неточность не обращала на себя
внимания, однако с развитием технологий, когда флэш-память стала выдерживать до
1 миллиона циклов перезаписи, и стала использоваться как накопитель общего
назначения, этот недочет в классификации начал бросаться в глаза. Среди
полупроводниковой памяти только два типа относятся к "чистому" ROM -
это Mask-ROM и PROM. В отличие от них EPROM, EEPROM и Flash относятся к классу
энергонезависимой перезаписываемой памяти (английский эквивалент - nonvolatile
read-write memory или NVRWM).
ROM:
- ROM (Read Only Memory) - память только для чтения. Русский эквивалент -
ПЗУ (Постоянно Запоминающее Устройство). Если быть совсем точным, данный
вид памяти называется Mask-ROM (Масочные ПЗУ). Память устроена в виде
адресуемого массива ячеек (матрицы), каждая ячейка которого может
кодировать единицу информации. Данные на ROM записывались во время
производства путём нанесения по маске (отсюда и название) алюминиевых
соединительных дорожек литографическим способом. Наличие или отсутствие в
соответствующем месте такой дорожки кодировало "0" или
"1". Mask-ROM отличается сложностью модификации содержимого
(только путем изготовления новых микросхем), а также длительностью
производственного цикла (4-8 недель). Поэтому, а также в связи с тем, что
современное программное обеспечение зачастую имеет много недоработок и
часто требует обновления, данный тип памяти не получил широкого
распространения.
Преимущества:
1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).
2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
Недостатки:
1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.
2. Сложный производственный цикл. - PROM -
(Programmable ROM), или
однократно Программируемые ПЗУ. В качестве ячеек памяти в данном типе
памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM
появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при
наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование
ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой
перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность
самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного
и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из
употребления в конце 80-х годов.
Преимущества:
1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.
3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
Недостатки:
1. Невозможность перезаписи
2. Большой процент брака
3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой