Интерфейсы и конструктивы твердотельных носителей информации 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

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

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 321; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.210.126.232 (0.033 с.)