Муниципальное образовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 22 имени Ф.Я.Федулова» город Вологда
Учитель: Паршикова Татьяна Васильевна
Исследовательский проект «USB-флеш-накопитель»
Автор работы: (Орехова Вероника, 4 «А» класс, 10 лет)
Объект исследования: USB -флеш-накопитель
Предмет исследования: Характеристики флеш-накопителя
Гипотеза: Предполагается, что исследование конкретизирует историю создания, области использования, особенности характеристик USB-флеш-напоителя.
Цель: выбор флеш-накопителя в соответствии с потребностями пользователя
Задачи:
1) Изучить принцип записи и считывания информации с флешки.
2) Дать рекомендации по применению и выбору флешки.
Методы исследования:
· Теоретические метод
· Анализ
Содержание
Введение. 3
Глава I. История создания флешки. 4
Глава II. Технологии флэш-памяти. 4
2.1 Технология NOR.. 4
2.2 Технология NAND.. 7
Глава III Области использования флэш-памяти. 8
Глава IV Характеристики флэш-накопителя. 9
4.1 Объем. 9
4.2 Скорость флешки. 10
4.3 Размер. 11
4.4 Крышечка флэшки. 11
4.5 Защита данных. 11
4.6 Флэшки, как загрузочные диски. 12
4.7 Корпус. 12
4.8 Аксессуары.. 12
4.9 Маячок. 12
Заключение. 14
Список литература. 15
Введение
«Кто владеет информацией, тот владеет миром», - говорил Натан Ротшильд еще 200 лет назад. А владеть - значит хранить. Поэтому, крайне важно не только грамотно отобрать нужные сведения из окружающего нас информационного моря, но и надежно, оперативно и удобно для дальнейшего пользования их сохранять.
Сегодняшняя индустрия высоких технологий предоставляет нам, потребителям, огромный выбор различных технических средств для хранения информации, но безусловным лидером являются флэш-накопители.
Могли бы мы лет десять подумать, что в ладони сможет поместиться картинная галерея, отдельный город и даже целая страна? Причем за какие-нибудь несколько минут. Флэш-накопители, или как мы их называем «флэшки», уже давно перешли из разряда чего-то экзотического в категорию повседневных компьютерных аксессуаров.
Каждый современный человек знаком с «флешкой». И уже никто не может представить, как без нее быть, но флешка не такая простая, как кажется и кроме внешнего вида, тут есть и другие факторы, которые стоит взвешиватьпри выборе и покупке данного накопителя информации. И в этом мы вам хотим помочь.
Глава I. История создания флешки
Флеш-память была открыта Фудзи Масуока, когда он работал в Toshiba в 1984 году. Имя «флеш» было придумано также в Toshiba, потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ. flash). Масуока представил свою разработку на IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), проходившей в Сан-Франциско, Калифорния. Intel увидела большой потенциал в изобретении и в 1988 году выпустила первый коммерческий флеш-чип NOR типа.
NAND тип флеш-памяти был анонсирован Toshiba в 1989 году. У него была больше скорость записи и меньше площадь чипа. Текущим стандартом считается спецификация ONFI версии 1.0, выпущенная в 28 декабря 2006 года.
Глава II. Технологии флэш-памяти
На сегодняшний день существует два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства. Память с архитектурой NOR, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш.
Технология NOR
Память с такой организацией считается первой представительницей семейства Flash.
Схема логического элемента, собственно давшего ей название (NOR — Not OR — в булевой математике обозначает отрицание «ИЛИ»), приведена на рисунке.
С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.
Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим и плавающим.
Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток». При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет.
Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. В структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор. Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации. Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-и битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит. Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов. Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.
Технология NAND
NAND — Not AND — в той же булевой математике обозначает отрицание «И». Отличается такая память от предыдущей разве что логической схемой.
Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы. Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек. Недостатки заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.
Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.
И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных.
Глава III Области использования флэш-памяти
Сфера применения какого-либо типа флэш-памяти зависит в первую очередь от его скоростных показателей и надежности хранения информации. Адресное пространство NOR-памяти позволяет работать с отдельными байтами или словами (2 байта). В NAND ячейки группируются в небольшие блоки (по аналогии с кластером жесткого диска). Из этого следует, что при последовательном чтении и записи преимущество по скорости будет у NAND. Однако с другой стороны NAND значительно проигрывает в операциях с произвольным доступом и не позволяет напрямую работать с байтами информации. К примеру, для изменения одного байта требуется:
· считать в буфер блок информации, в котором он находится;
· в буфере изменить нужный байт;
· записать блок с измененным байтом обратно.
Если еще ко времени выполнения перечисленных операций прибавить задержки на выборку блока и на доступ, то получим отнюдь неконкурентоспособные с NOR показатели (именно для случая побайтовой записи). Другое дело последовательная запись/чтение — здесь NAND наоборот показывает значительно более высокие скоростные характеристики. Поэтому, а также из-за возможностей увеличения объема памяти без увеличения размеров микросхемы, NAND-флэш нашел применение в качестве хранителя больших объемов информации и для ее переноса. Наиболее распространенные сейчас устройства, основанные на этом типе памяти, это флэшдрайвы и карты памяти. Что касается NOR-флэша, то чипы с такой организацией используются в качестве хранителей программного кода (BIOS, RAM карманных компьютеров, мобильных телефонов и т.п.), иногда реализовываются в виде интегрированных решений (ОЗУ, ПЗУ и процессор на одной мини-плате, а то и в одном чипе). Удачный пример такого использования — проект Gumstix: одноплатный компьютер размером с пластинку жвачки. Именно NOR-чипы обеспечивают требуемый для таких случаев уровень надежности хранения информации и более гибкие возможности по работе с ней. Объем NOR-флэш обычно измеряется единицами мегабайт и редко превышают десятку.