Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Мая 2012 в 22:20, курсовая работа
Технология флэш-памяти появилась около 20-ти лет назад. В конце 80-х годов прошлого столетия флэш-память начали использовать в качестве альтернативы EPROM (электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ).
Рынок флэш-памяти – самый быстрорастущий сегмент полупроводникового рынка. Ежегодно он растет более чем на 15 %, что превышает суммарный рост всей остальной полупроводниковой индустрии. Количество компаний, выпускающих этот тип памяти, стремительно увеличивается, а цена на неё так же быстро падает. В 2000 году объёмы производства флэш-памяти превысили объёмы производства SRAM. В 2002 году общемировой объем продаж флэш-памяти составил 7,7 млрд. долларов.
5 Типы карт памяти
Карта памяти — схема управления оперативной или постоянной памятью в интересах решения отдельных задач.
Наиболее распространенные типы карт памяти:
Существуют и другие портативные форм-факторы флэш-памяти, однако встречаются они намного реже выше перечисленных.
Флэш-карты бывают двух типов: с параллельным (parallel) и с последовательным (serial) интерфейсом.
Параллельный:
Последовательный:
Особенность параллельного интерфейса состоит в том, что за один такт передается 8 или до 16 битов данных. Данный интерфейс прост в реализации, однако требует многоконтактного разъема, что плохо сочетается с требованиями миниатюризации и повышения надежности флэш-карт. В последовательном интерфейсе данные передаются побитно. В связи с этим устройства с параллельным интерфейсом способны работать быстрее, чем устройства с последовательным интерфейсом (за счёт большего количества контактов они могут передавать больше информации за единицу времени). Также устройства с параллельным интерфейсом, как правило, стоят дешевле устройств с последовательным интерфейсом такого же объёма (за счёт, опять же, более простой внутренней организации). Однако за счёт того, что у устройств с параллельным интерфейсом больше контактов, обычно они тяжелее (основная масса тратится не на сами контакты, а на их разводку), и, как правило, больше по размеру.
Самым старым и самым большим по размеру следует признать PC Card (ранее этот тип карт назывался PCMCIA — Personal Computer Memory Card International Association – рисунок 14). 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 2 ГБ.
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). Питание карт — 3,3 В и 5 В. ATA-flash, как правило, относится к форм-фактору PCMCIA Type I. В таблице 2 приведена сравнительная характеристика этих трех типов.
Таблица 2 — Типы PC Card
|
Рисунок 14 – Карта памяти PC Card
Стандарт разработан компанией SanDisk в 1994 году (рисунок 15).
Разработчики формата Compact Flash поставили цель сохранить все преимущества карт ATA Flash, преодолев их основной недостаток — большие размеры. Разъёмы Compact Flash расположены на торце карты, электрически и функционально повторяя назначение контактов PCMCIA. Таким образом, чтобы установить Compact Flash 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). Compact Flash II типа были разработаны тогда, когда возникла необходимость в картах большого объема. Сейчас необходимости в картах CF II отпала, так как CF I догнали по объему карты CF II, так что карты второго типа постепенно теряют популярность.
Карты Compact Flash поддерживают два напряжения: 3,3 В и 5 В. В отличие от карт SmartMedia, которые существуют в двух версиях (трёх- и пяти- вольтовой), любая карта CF способна работать с любым из двух видов питания.
Рисунок 15 – Карта памяти Compact Flash
5.3 Smart Media (SSFDC — Solid State Floppy Disk Card)
Разработана в 1995 году компаниями Toshiba и Samsung (рисунок 16).
Интерфейс: параллельный, 22-х контактный. 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 0,76 мм.
SmartMedia — единственный формат флэш-карт (из тех, которые здесь представлены), 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 5 В SmartMedia он скошен слева, а у 3,3 В — справа).
На
карте имеется специальное
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.
Рисунок 16 – Карта памяти SmartMedia
5.4 MMC (Multimedia Card)
Интерфейс: последовательный, 7-ми контактный. Разработана в 1997 году компаниями Hitachi, SanDisk и Siemens Semiconductors (рисунок 17).
Карты MMC содержат 7 контактов, реально из которых используется 6, а седьмой формально считается зарезервированным на будущее. MMC способна работать на частотах до 20 МГц. Карточка состоит из пластиковой оболочки и печатной платы, на которой расположена микросхема памяти, микроконтроллер и разведены контакты.
По протоколу MMC данные и команды могут передаваться одновременно.
Multimedia Card работает с напряжением 2,0-3,6 В, однако спецификацией предусматриваются карты с пониженным энергопотреблением — Low Voltage MMC (напряжение 1.6-3,6 В). Для совсем уж мобильных устройств Hitachi выпускаются укороченные карты MMC длиной всего 18мм, вместо обычных 32-х.
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.
Существуют еще несколько стандартов карт MMC, такие как: RS-MMC, HS-MMC, CP-SMMC, PIN-SMMC.
Утвержденный MMCA (MMC Association – ассоциация производителей MMC) в конце 2002 года стандарт RS-MMC (Redused Size MMC) отличается от обычной MMC только габаритами – карта приблизительно в два раза меньше обычного MMC. 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 (52 МГц) скорость передачи данных в теории может достигнуть 52 Мб/с.
Рисунок 17 — Multimedia Card
Интерфейс: последовательный, 9-ти контактный. Формат разработан компаниями Matsushita, SanDisk, Toshiba в 2000 году (рисунок 18).
SD Card работает с напряжением 2,0-3,6 В, однако спецификацией предусматриваются SDLV-карты (SD Low Voltage) с пониженным энергопотреблением (напряжение 1,6-3,6 В), кроме того, спецификацией предусмотрены карты толщиной 1,4 мм, 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). Объём памяти:
Карты поставляются изготовителем уже отформатированные. Стандартной для карт SD и SDHC является файловая система FAT (до 2 ГБ включительно - FAT16, более 2 ГБ - FAT32). Однако, используя соответствующие утилиты, карту можно отформатировать в любую файловую систему.
Основные отличия от MMC:
Рисунок
18 — SD Card
5.6 Sony Memory Stick
Интерфейс: последовательный, 10-ти контактный. Разработана в 1998 году компанией Sony (рисунок 19).
Особенных технических инноваций в Memory Stick не заметно, разве что переключатель защиты от записи (Write Protection Switch) выполнен действительно грамотно. 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 Memory Stick 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 – 20 МГц.