ТОП 10:

Интерфейсы и конструктивы твердотельных носителей информации



 

Твердотельные устройства хранения используются в миниатюрных компьютерах, а также компьютеризированных цифровых устройствах бытовой электроники — фотокамерах, плейерах, приемниках глобальной системы позиционирования (GPS), музыкальных инструментах и прочих. В большинстве своем эти устройства основаны на микросхемах флэш-памяти, в наиболее современных используется память со структурой NAND (см. п. 7.3.2). Этому типу флэш-памяти присуще быстрое чтение, запись и стирание небольших блоков (256 или 512 байт), что удобно для записи файлов. Правда, для этой памяти характерны довольно медленное чтение произвольного байта и отсутствие возможности побайтной записи, но приложениям этих карт такая возможность и не требуется, поскольку они ориентированы на блочный обмен. Устройства на флэш-памяти являются энергонезависимыми (в режиме хранения не требуют питания), экономичными в плане потребления, особенно при чтении, достаточно производительными, но, увы, недешевыми. Запись на эти носители специфична: быстрее всего она выполняется в чистый (стертый) блок (сектор диска), а перезапись требует относительно длительного стирания. Кроме того, флэш-память имеет хоть и большое (порядка 105), но ограниченное число циклов стирания-записи — как ни странно, у носителей с подвижным носителем с этим ограничением не сталкиваются. Устройства хранения обычно представляют комбинацию собственно микросхем памяти и микроконтроллера, обеспечивающего внешние интерфейсные функции. Этим они отличаются от карт памяти с линейным доступом, например Miniature Card, на которых располагаются только микросхемы памяти (встроенный контроллер не требуется).

Есть и другие твердотельные хранители — например, ферроэлектрическая память (FRAM), но пока что массового применения они не имеют. Менее чем за десятилетие устройства хранения на флэш-памяти прошли большой путь от электронных «дисков» («винчестеров») размером в 3" до современных, размером с почтовую марку. Интерфейсы твердотельных устройств хранения — карт внешней памяти — тесно связаны с их конструктивами; основные характеристики наиболее распространенных карт приведены в табл. 9.12.

 

Таблица 9.12 . Основные характеристики карт внешней памяти

 

  CompactFlash SmartMedia Card MultiMedia Card Sequre Digital Miniature Card
Длина 36,0 45,0 32,0 32,0 33,0
Ширина 43,0 37,0 24,0 24,0 38,0
Высота 3,3/5,0 0,76 1,4 2,1 3,5
Коннектор Штырьковый Печатный Печатный Печатный Эластомер
Число контактов

Вышеперечисленные карты можно подключать и к обычным компьютерам. Для этого существуют различные адаптеры: для слотов PC Card (к блокнотным ПК), для шины USB (для самых разных ПК) и для других внешних интерфейсов. С помощью этих адаптеров компьютер «видит» подключенную карту как обычный сменный носитель информации (диск). Конечно, компьютеры общего назначения в такой внешней памяти не нуждаются — своя и больше, и дешевле. Главная цель подключения карты к ПК — быстрая передача прикладных данных бытового устройства (фотографий, музыки и т. п.) или перенос (хранения) информации (вместо дискет).

В качестве интерфейса твердотельных устройств хранения может использоваться и самый обычный вариант ATА. Существуют устройства DOM (Disk On Module) — небольшие модули, которые вставляются в обычный 40-контактный разъем ATA, имеющийся на любой современной системной плате. Правда, этот «винчестер» не блещет выдающимися параметрами: объем — 4-256 Мбайт, средняя скорость передачи данных — 1,6 Мбайт/с, удельная стоимость хранения — около $1,5 за мегабайт. Внутри модуля находится флэш-память структуры NAND с контроллером, эмулирующим систему команд ATA. Основное применение этих модулей — хранение ПО встраиваемых компьютеров, но можно ими пользоваться и как сменными устройствами хранения.

 

CompactFlash

 

Карты CompactFlash (рис. 9.7), поддерживаемые ассоциацией CFA (Compact Flash association), широко используются в различных электронных приборах: цифровых фотокамерах, фотопринтерах, MP3-плейерах, цифровых диктофонах, персональных коммуникаторах и, конечно же, компьютерах — настольных, карманных, автомобильных. Карты имеют размер 42,8×36,4×3,3 мм (4 мм с учетом выступа) и 50-контактный разъем (розетка на карте, двухрядный штырьковый разъем с шагом 1,27 мм на слоте). Назначение контактов приведено в табл. 9.13. Через переходник с 50 на 68-контактный разъем карты могут устанавливаться в слот PC Card Type II или III, имеющийся практически во всех блокнотных ПК. Объем памяти выпускаемых в настоящее время карт — от 4 Мбайт до 1 Гбайт, напряжение питания — 5 или 3,3 В. Карты могут работать в одном из трех режимов: карт памяти (Mem), карт ввода-вывода PC Card (I/O), «чистого» режима IDE (ATA). В первых двух режимах карты работают с теми же интерфейсными сигналами, что и PC Card. В режиме IDE электрический интерфейс и система команд полностью совместимы со спецификацией ATA (см. п. 9.2.1), правда, обмен данными возможен только в режиме PIO. Режим IDE выбирается заземлением на стороне хоста сигнала ATA_SEL#. При этом из шины адреса используются только А[2:0] (остальные заземлены хостом); шина данных при обращениях к регистрам ATA имеет разрядность 8 бит, а при передаче данных — 16. Сигналы CS0# и CS1# используются для выбора блока командных и управляющих регистров соответственно. Сигналы PDIAG#, DASP#, CSEL#, RESET# и IORDY соответствуют спецификации ATA. Сигналом CSEL# выбирается роль карты: при заземленном контакте — устройство 0 (master), при разомкнутом — устройство 1 (slave); можно воспользоваться и «кабельной выборкой». Сигналы REG# и WE# должны подключаться к шине питания (Vcc). Сигналы CD1# и CD2# являются индикаторами установки карты (их контакты замыкаются последними, на карте они заземлены). В табл. 9.14 описан чисто пассивный переходник, позволяющий подключить карту Compact Flash к обычному порту ATA (IDE), имеющемуся на любой современной системной плате.

 

Рис. 9.7 . Карты CompactFlash

 

Таблица 9.13 . Назначение контактов карт CompactFlash

 

Mem I/O IDE Mem I/O IDE
GND GND GND CD1# CD1# CD1#
D03 D03 D03 D11 D11 D11
D04 D04 D04 D12 D12 D12
DOS DOS DOS D13 D13 D13
D06 D06 D06 D14 D14 D14
D07 D07 D07 D15 D15 D15
CE1# CE1# CS0# CE2# CE2# CS1#
A10 A10 A10 VS1# VS1# VS1#
OE# OE# ATA_SEL# IORD# IORD# IORD#
A09 A09 A09 IOWR# IOWR# IOWR#
A08 A08 A08 WE# WE# WE#
A07 A07 A07 RDY/BSY IREQ INTRQ
13. VCC VCC VCC VCC VCC VCC
A06 A06 A06 CSEL# CSEL# CSEL#
A05 A05 A05 VS2# VS2# VS2#
A04 A04 A04 RESET RESET RESET#
A03 A03 A03 WAIT# WAIT# IORDY
A02 A02 A02 INPACK# INPACK# INPACK#
A01 A01 A01 REG# REG# REG#
A00 A00 A00 BVD2 SPKR# DASP#
D00 D00 D00 BVD1 STSCHG# PDIAG#
D01 D01 D01 D08 DOS DOS
D02 D02 D02 D09 D09 D09
WP IOIS16# IOCS16# D10 D10 D10
CD2# CD2# CD2# GND GND GND

 

Таблица 9.14 . Переходник CompactFlash Card — ATA

 

ATA, конт. № Цепь CFC, конт. № CFC, конт. № Цепь ATA, конт. №
GND CD1# -
D03 D11
D04 D12
D05 D13
D06 D14
D07 D15
CS0# CS1#
GND¹ A10 VS1# -
GND¹ ATA_SEL# IORD#
GND¹ A09 IOWR#
GND¹ A08 WE# +5V²
GND¹ A07 INTRQ
+5V² VCC VCC +5V²
GND¹ A06 CSEL# 28³
GND¹ А05 VS2# -
GND¹ А04 RESET#
GND¹ A03 IORDY
А02 INPACK# -
А01 REG# +5V²
A00 DASP#
D00 PDIAG#
D01 D08
D02 D09
IOCS16# D10
- CD2# GND GND¹

¹ С шиной GND должны быть соединены контакты 2, 19, 22, 24, 26, 30 и 40 разъема ATA, а также контакт разъема питания.

² Питание +5V на переходник подается от дополнительного разъема.

³ Возможно подключение не к разъему ATA, а к шине GND через джампер: замкнут — ведущее устройство, разомкнут — ведомое.

 

SmartMedia Card

 

Карты SmartMedia Card , поддерживаемые ассоциацией PCMCIA, предназначены примерно для того же круга приложений, что и CompactFlash. Они совсем тонкие, имеют менее «нежный» печатный разъем с малым числом контактов (всего 22) и не боятся не только повышенной влажности, но и воды. Карты основаны на микросхемах флэш-памяти с организацией запоминающих ячеек NAND. Средняя скорость передачи данных — 2 Мбайт/с, пиковая — до 10. Вид карт приведен на рис. 9.8, назначение контактов — в табл. 9.15. Карты на 5 В выпускаются объемом 16 и 32 Мбит (2 и 4 Мбайт). Карты на 3,3 В выпускаются объемом 16, 32 или 64 Мбит (2, 4, 8 Мбайт); у них контакт 17 соединен с Vcc. Для карт SmartMedia выпускают простые переходные адаптеры на слот PC Card Type II. Появились даже устройства FlashPath™ для считывания этих карт в обычном дисководе(!) 1,44 Мбайт.

 

Рис. 9.8 . Карты SmartMedia: а — питание 5 В, б — питание 3,3 В

 

Таблица 9.15 . Назначение контактов SmartMedia Card

 

Цепь Цепь
VCC (5 B) VSS
СЕ# CLE
RE# ALE
R/B WE#
GND WP#
Power Detect I/O1
I/O8 I/O2
I/O7 I/O3
I/O6 I/O4
I/O5 VSS
VCC VSS

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.234.254.115 (0.008 с.)