Заключение.

Развитие электронной промышленности идет такими быстрыми темпами, что буквально через считанный год, сегодняшнее “чудо техники” становится морально устаревшим. Однако принципы устройства ПК остаются неизменными. Хотя и здесь сейчас происходят существенные изменения. На смену традиционному ПК фон-неймановской архитектуры, приходят ПК новой архитектуры с распределенной памятью и параллельной обработкой информации.

По словам специалистов, в скором времени (это говорилось в 2004 г, а это время уже наступило) производители не будут комплектовать ПК дисководами – их заменят USB – накопителями на флэш-памяти емкостью 16 Мбайт ( сейчас 16 Мбайт—уже смешно). Компания Dell уже исключила дисководы из стандартной комплектации ноутбуков. В компьютеры Macintosh уже пять лет не устанавливаются флоппи-дисководы.

CD и DVD – диски могут занимать передовые позиции лишь в технологиях хранения больших объемов данных. Даже достаточно старомодные механические ленточные накопители (стримеры) до сих пор играют важную роль в хранении больших объемов информации. Мало того эта роль столь велика, что ученые фирмы IBM разработали механизм записи 1 терабайта (триллион байт) на линейном цифровом ленточном картридже. Эта величина, по утверждению разработчиков, примерно в 10 раз больше любого другого доступного сейчас объема ленточных накопителей. Такой объем информации равносилен 16 дням непрерывного воспроизведения DVD видео, или в 800 раз больше того объема информации, который человеческий мозг сохраняет за все время своей жизни.

Несмотря на то, что накопитель на магнитной ленте сложно представить в домашнем интерьере настольных ПК, для среднего и крупного бизнеса, эта технология остаётся вполне актуальной при резервном хранении данных, к тому же лента менее уязвима для взлома и воровства информации.

Интересно, что первый накопитель на магнитной ленте был создан 50 лет назад. Тогда разработка IBM Model 726 могла хранить всего 1,4 Мбайт информации, то есть примерно столько, сколько сейчас помещается на обычный 3,5 дюймовый флоппи-диск. Катушка для ленты имела около “12” в диаметре. Для сравнения, последняя разработка специалистов IBM с возможностью хранения 1 Тбайт помещается в картридж размером с почтовый конверт, а объемом хранимой в нем информации эквивалентен содержимому 1500 CD.

Замечание. Особо выделяют запись на CD иDVD – диски как цифровую, очевидно, не стоит. Правильней будет называть её лазерной, поскольку и на магнитную ленту записывается как аналоговая, так и цифровая информация. Просто во втором случае аналоговые сигналы с помощью АЦП преобразуются в цифровые, а потом уже обрабатываются цифровым устройством.

Флэш-память – принципиально новый вид энергонезависимой памяти.

Первый образец Flash-памяти был создан в 1984 году компанией Toshiba. Через 4 года фирма Intel выпускает свой вариант flash-памяти. Поэтому иногда её создание незаслуженно приписывают этой компании.

Flash-память – особый вид энергонезависимой памяти ( не требуется дополнительного электропитания, для хранения данных, электроэнергия требуется только для записи). Она является перезаписываемой, то есть допускает изменение хранимых в ней данных, полупроводниковой ( не содержит механически движущихся частей и построена на основе ИМС).

Название этой памяти было дано компанией Toshiba во время разработки первых MC флэш-памяти. Оно отображало характеристику скорости стирания информации из MC флэш-памяти - cn a flash- в мгновение ока. Существуют и другие объяснения названия этого вида памяти, по англииски называется flashing (прожигание) – такое название осталось в наследство от предшественников флэш-памяти EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). В отличии от EEPROM, запись и стирание данных во флэш-памяти производиться блоками-кадрами (flash-короткий кадр фильма). В отечественной литературе встречаются попытки объяснить происхождение названия флэш-памяти как характеристику высокого быстродействия данного типа памяти, переводя слово flash как вспыхнуть, пронестись, короткий промежуток времени.

Чтобы понять как устроена флэш-память, рассмотрим общую идею построения адресной памяти с произвольным доступом. Представим некоторую решетку, в узлы которой помещены некоторые элементы, которые могут электрически переключаться в два устойчивых состояния: это могут быть ферритовые кольца с обмотками, конденсаторы, триггер или куб памяти.

Более конкретная функциональная схема с одномерной (2D) организацией ячеек запоминающих элементов (ЗЭ) внутри БИС приведена на следующем рисунке.

Матрица ЗЭ на приведенном рисунке содержит 2 строк и 2³ столбцов. Каждая строка подключена к одному из выходов ДС, число которых равно 256. обращение к одной из 256 ячеек задается адресным кодом, поступающим на входы А0……А7 DC. Запись слова информации инициируется подачей сигнала на усилители ЗАП, а считывание – на усилители считывания.

Используемые здесь ЗЭ должны допускать объединение их входов и выходов на общую линию с передачей сигналов только к выбранному ЗЭ или от выбранного ЗУ.

При построении ЗУ с большим объемом памяти (большим числом адресов) резко растет число выходов DC. Например, для 64к надо иметь столько же выходов DC. Это значительно усложняет изготовление БИС ЗУ. Для большого числа выходов DC используют двумерную (матричную) адресацию. В этом случае используется два координатных DC – для строк и для столбцов как показано на рисунке.

Для построения n-разрядной памяти используется n матриц рассмотренного вида как показано на рисунке.

А теперь перейдем к особенностям построения флэш-памяти. Ячейка (ЗЭ) флэш-памяти состоят либо из одного, либо из 2-х полевых транзисторов со специальной электрически изолированной областью (плавающим затвором), способной хранить заряд многие годы.

Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации. При записи заряд помещается на плавающий затвор одним из 2-х способов: методом инъекции (лат. впрыскивание) “горячих” электронов или методом туннелирования электронов.

Стирание содержимого ячейки (снятие заряда с «плавающего» затвора) производится методом туннелирования. Как правило, наличие заряда, на транзисторе понимается как логический «0», а его отсутствие, как логическаяя «1». Современная флэш-память обычно изготавливается по 0,13-и 0,18-микронному техпроцессу.

Принцип работы микросхемы Flash основан на законах квантовой механики. Электрическую энергию на такую ячейку памяти (транзистор) нужно производить только при записи и стирании информации. Чтобы стереть информацию из памяти, достаточно подать высокое положительное напряжение на исток. Под его воздействием (отрицательные) электроны с «плавающего» затвора (благодаря туннельному эффекту) переходят в область истока.

При хранении информации никакой электроэнергии на флэш-память подавать не надо. Этим она как раз и отличается от всех других видов п/п ЗУ.

Но при этом надо понимать, что отсоединение флэш-памяти от USB-порта ПК возможно после выполнения соответствующих операций взаимодействия с ПК, т.е. после того, как ПК даст на это «добро». В противном случае «флэшка» может выйти из строя.