Надежность работы и выбор флэш – памяти.

Во-первых, современная архитектура включает скоростные многофункциональные контроллеры и чипы памяти NAND с высокой плотностью упаковки данных. Это объективно повышает уязвимость к внешним воздействиям. С выпуском новых моделей, возникает проблема совместимости оборудования. Многие карт - ридеры не поддерживают карты SD и CF большого объёма (карта может не опознаваться или даже портиться при форматировании). Избыточное количество форматов, форм-факторов и модификаций карт, сужает область применения каждого вида и затрудняет стандартизацию.

Во-вторых, жёсткая конкуренция вынуждает производителей всячески снижать себестоимость продукции, в том числе, за счет упрощения конструкции, за счет перехода на более дешёвые комплектующие, за счет смягчения контроля и т.п.

 

Далее систематизируем типичные для флэш - памяти неисправности. Помимо симптомов сбоев, рассмотрим их причины, возможность восстановления, а также меры профилактики.

1. Самой частой проблемой, связанной с флэш - памятью, является потеря носителей. Возможна защита конфиденциальных данных от посторонних глаз. Имеется ряд решений, пригодных в случае утери или хищения носителя: программное шифрование файлов и архивов, парольная защита раздела, биометрическая защита (встроенный сенсор отпечатков пальцев) и т.д.

2. Перечень именно технических неисправностей флэш - накопителей, в порядке убывания их распространенности, выглядит так:

· логические неисправности;

· механические поломки;

· электрические и тепловые повреждения;

· сбои контроллера;

· сбои и износ флэш-памяти.

Логические неисправности.

Накопитель физически исправен, но опознаётся как пустой или неформатированный, а ранее записанные данные не видны. В данном случае повреждена файловая система, точнее, её служебные таблицы. Данные обычно остаются на месте, и их можно пытаться восстановить с помощью различных эвристических программ. Основная причина неисправности – несвоевременное извлечение устройства из разъема или внезапное отключение питания, когда операционная система не успевает обновить файловую систему на накопителе.

Механические поломки.

Флэш - диски зачастую имеют непрочный корпус, тонкую плату, слабое крепление разъема USB. Карты памяти бывают слабы на изгиб, у них может расслаиваться корпус, выпадать задвижка разрешения записи, смещаться разделители контактов и истираться сами контакты.

Ремонт: восстановление контактов, замена деталей, укрепление разъема USB, склейка или замена корпуса. При подобных манипуляциях данные сохраняются. Если треснул чип памяти, то данные потеряны, ремонт не оправдан.

Электрические и тепловые повреждения.

Нестабильное электропитание, а также разряды статики – частая причина неисправности флэш - дисков. Многие модели имеют слабую защиту от перепадов напряжения, и случайные броски выводят их из строя.

Нередко к поломке флэш - дисков приводит устаревшая электропроводка, отсутствие заземления стационарных компьютеров. Все это, при совпадении неблагоприятных условий, приводит к выгоранию контроллера и элементов обвязки. С учётом заряда на теле человека, наиболее опасен бывает момент подключения.

Повышенная температура эксплуатации вредна и для чипов флэш-памяти. Хотя по спецификациям они выдерживают до 125 градусов, на практике, уже начиная с 70, их ресурс резко падает, а вероятность сбоев растёт.

Ремонт: замена неисправных деталей. Переставлять контроллер или чип памяти не всегда рентабельно, поэтому ремонт обычно сводится к замене сгоревших элементов обвязки.

Сбои контроллера.

Контроллер имеется во всех флэш - дисках и большинстве карт памяти, он отвечает за передачу данных между внешним интерфейсом и флэш-памятью, и выполняет множество других функций.

Как показывает практика, прошивка контроллера подвержена внешним воздействиям – сбои питания, разряды статики, ошибки интерфейса могут ее повреждать. Естественно, данные обычным путём не доступны, однако во флэш-памяти они сохраняются, и их можно считать непосредственно с чипа на специальном оборудовании.

Ремонт: восстановление прошивки контроллера с помощью технологических утилит. Утилиты строго специализированы, и надо иметь версию именно для своей модели контроллера. Знать только модель накопителя недостаточно, поскольку в различных экземплярах одной и той же модели могут стоять совершенно разные контроллеры.

Сбои и износ памяти.

Накопитель опознается и работает, но данные читаются с ошибками. Искажаются файлы, портятся архивы, может выводиться сообщение об ошибке.

Причина – дефекты флэш-памяти на физическом уровне, чаще всего вследствие заводского брака или износа. Память NAND, по своей природе, выдерживает ограниченное число перезаписей, причем по мере роста ёмкости чипов, заявленный ресурс снижается: от 1 млн. циклов несколько лет назад до 100 тыс. в новых моделях.

Как бы то ни было, по сравнению с другими сменными носителями ресурс флэш-памяти весьма велик. Износ не имел бы серьёзного значения, производись запись равномерно по всем адресам. К сожалению, это не так, и вся проблема в файловой системе FAT. Ряд её служебных таблиц переписывается при каждом обновлении любого из файлов, именно эти ячейки памяти первыми выходят из строя.

Для борьбы с этим явлением применяется технология «выравнивания износа», а именно - часто изменяемые данные перемещаются по адресному пространству флэш-памяти, так что запись производится по разным физическим адресам. В каждый контроллер заложен свой алгоритм выравнивания; Считается, что выравнивание износа повышает ресурс флэш-памяти в 3-5 раз.

Ремонт: низкоуровневое форматирование с сокрытием дефектов.

Последовательно тестируются все адреса, обнаруженные сбойные блоки переназначаются в резервную область чипа памяти, и, в дальнейшем, не используются. При нарастании числа дефектов, полезный объем флэшки может незначительно уменьшиться, но она остается полностью рабочей.

Флэш-память с параллельным интерфейсом:

· PC-Card (PCMCIA или ATA-Flash);

· CompactFlash (CF);

· SmartMedia (SSFDC);

· XD-Picture Card.

Флэш-память с последовательным интерфейсом:

· MultiMedia Card (MMC);

· SD-Card (Secure Digital - Card);

· Sony Memory Stick;

· Trans Flash;

· USB брелок.

Карты памяти появились, как модули расширения для мобильных компьютеров. Фактически, они были компьютерной «деталью» с облегчённой процедурой замены. Впоследствии, карты памяти оказались востребованы в других нишах, где фигурировали уже в качестве самостоятельных классов мобильных устройств.

Сотовый телефон, как таковой, практически не нуждается в памяти, а необходимый минимум ему обеспечивает флэш, встроенный в сам телефон или на SIM-карту. Обычный телефон расходует память в основном на такие задачи, как хранение адресной книги и списка звонков/сообщений. В свою очередь SIM-карта задумана как устройство для электронной идентификации, а чип памяти в её составе – это ещё один пример интеграции.

По сути это вариант, при котором внутренняя память телефона расширялась флэш - картой достаточного пользователю объёма, и вся система использовалась как единое целое. Возникает аналогия с процессорным кэш и модулями оперативной памяти в обычном компьютере.

Современные форм-факторы флэш-карт столь малы, что их трудно брать пальцами, зато их легко разместить, даже в самом портативном телефоне

Если смотреть с точки зрения носителей информации, то каждое мобильное устройство – это многофункциональный кард-ридер.

Если со стандартизацией всё понятно – это USB, то с упрощением сложнее. Поскольку мобильное устройство имеет встроенную или расширяемую флэш - картами память, и в нём поддерживается интерфейс USB, то логично ожидать, что оно в состоянии подключаться к компьютеру в качестве USB-FlashDrive и, таким образом, заменить карты памяти.

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 10

 

1. Шина PCIExpress, кодирование данных, адресные пространства, уровневая модель

шины.

 

2. Устройство плазменной панели, технологические решения, основные достоинства.

Структурная схема и конструкция панели.

 

 

№1

Архитектура PCI Express определяется слоями (layers), как показано на рис. 7.

Для обеспечения совместимости с существующими приложениями и драйверами сохранена модель адресации PCI. Конфигурация PCI Express использует стандартный механизм PCI Plug-and-Play. Программный уровень генерирует запросы на чтение и запись, которые передаются уровнем транзакций устройствам ввода-вывода с использованием пакетно-ориентированного, с разделяемыми транзакциями (split-transaction) протокола. Физический уровень состоит из двух каналов, которые реализованы, как передающая пара и принимающая пара. Начальная скорость в 2.5 Giga transfers/second/direction обеспечивает канал связи с пропускной способностью в 200MB/s, что почти в 2 раза больше, чем у PCI.

Основной канал PCI Express сотсоит из двух низковольтных, дифференциальных пар сигналов: передающая пара и принимающая пара (см. рис. 8). Начальная частота в 2.5 Giga transfers/second/direction может быть увеличена до 10 Giga transfers/second/direction (это теоретический предел частоты для медного проводника).Пропускная способность PCI Express канала может быть линейно увеличена за счет добавления сигнальных пар. «Физический» слой поддерживает x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32 сигнальных пар в одном канале и распределяет байты данных внутри канала, как показано на рис. 9.

В процессе инициализации, каждый из PCI Express каналов автоматически устанавливает частоту и ширину канала в соответствии с возможностями агентов, находящихся на концах канала, при этом не требуется никакого программного обеспечения.

Основное назначение слоя «Link‖ заключается в обеспечение правильной передачи пакета данных через канал PCI Express. Этот слой отвечает за целостность данных и добавляет к пакету данных порядковый номер и CRC код (код контроля ошибок), см. рисунок 10.

Большинство пакетов инициируются слоем транзакций ("Transaction Layer"), описанным в следующем разделе. Протокол передачи передает пакеты только в том случае, когда приемный буфер свободен, это позволяет избежать повторных передач данных и разгружает шину. Повторная передача поврежденных пакетов, так же обеспечивается Link слоем.

Слой транзакций принимает запросы на чтение/запись от программного слоя и создает пакеты для передачи слою связи. Все запросы реализуются в виде раздельных транзакций. Некоторые из этих пакетов, требуют ответных пакетов, которые принимаются от слоя связи и проверяются на соответствие начальному запросу программного слоя. Каждый пакет имеет уникальный идентификатор, который позволяет отправить ответный пакет правильному адресату. Формат пакетов поддерживает 32bit и 64bit адресацию. Пакеты так же имеют такие атрибуты, как «no-snoop‖, ―relaxed-ordering‖ и ―priority‖, которые могут использоваться для оптимизации передачи через подсистему ввода/вывода.

Слой транзакций поддерживает четыре адресных пространства: три PCI (память, I/O и конфигурация) и пространство сообщений («Message Space

Кроме того, в PCI Express обеспечена поддержка старой (PCI) модели времени выполнения, таким образом, в прикладном ПО изменения так же не требуются. Новое ПО может использовать новые возможности PCI Express.

Архитектура PCI Express отвечает всем требованиям, предъявляемым к третьему поколению систем ввода/вывода. Ее расширенные функции и масштабируемая производительность позволяет ей стать унифицированным решением для множества платформ – настольных, мобильных, серверных, устройств связи и встраиваемых устройств. Канал PCI Express образуется из нескольких точка-точка соединений, называемых ―lanes‖, а несколько ―lanes‖ могут быть объединены в одном канале, пропускная способность которого имеет линейную масштабируемость. PCI Express программно совместим с существующим ПО и обеспечивает расширенные возможности для нового ПО.

 

№2

Плазменные панели - одно из самых перспективных направлений в области средств отображения с точки зрения достижения высоких характеристик качества. Поэтому рассмотрим их подробно.

В отличие от других типов мониторов, внутри плазменной панели нет электронных трубок, жидких кристаллов, мощных ламп и оптики. Там присутствуют газ, ультрафиолет, электричество, и собственно, сама плазма. Каждый маленький пиксель в плазменной панели представляет собой своеобразную «люминесцентную лампу». При этом пиксель состоит из трех ячеек, соответствующих первичным цветам - красному, зеленому и синему

При подаче напряжения на электроды ячейки заполняющий ее инертный газ переходит в состояние проводящей плазмы и излучает ультрафиолет. Поток же ультрафиолетового излучения вызывает свечение люминофора, нанесенного на флюоресцирующее покрытие ячейки. Цвет свечения люминофора определяется его химическим составом. Однако, помимо цвета, другой важной характеристикой люминофора является его световая отдача. Именно она показывает, какой процент ультрафиолета эффективно преобразуется в световой поток.Итак, принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров при воздействии на них ультрафиолетового излучения.

При подаче управляющего электрического сигнала на расположенный в глубине ячейки адресный электрод происходит инициация сильного разряда с образованием холодной плазмы между дисплейными электродами. В результате, обеспечиваются долговечность и малое время отклика.

Происходит разряд: часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.

Так называемые - дисплейные электроды (ионизирующие и развертки) - полупрозрачные, они нанесены на поверхность внешнего стекла, а от ячейки отделены тонким слоем диэлектрика. На них подается переменное напряжение, под воздействием которого возникает слабый тлеющий разряд без образования плазмы. Он-то и подготавливает ячейку для «поджога», чем позволяет существенно снизить время реакции.

 

Изолирующий слой