Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
В современных микросхемах энергонезависимой памяти на одном кристалле вместе с массивом ячеек располагается множество вспомогательных узлов.ЛЕКЦИЯ 4н. ФОРМ ФАКТОРЫ ФЛЭШ-ПАМЯТИ В предыдущих лекциях мы рассмотрели типы, способы организации и принципы работы и соединения ячеек флэш-памяти. Естественно на практике должны использоваться реальные изделия. Рассмотрим конкретные форм факторы флэш-памяти. Устройство и режимы работы реальной микросхемы. В настоящее время, в основном, микросхемы выпускают в 8- и 16-разрядных вариантах. Страничный регистр имеет размер, кратный размеру кластера на жёстком диске (512 байт) 512, 1К, 2К. Это объясняется, с одной стороны технологическим фактором, а с другой необходимостью обеспечить удобство пользователей при переходе с механических устройств внешней памяти на электронные устройства. Для этого сохраняется преемственность протоколов обмена, интерфейсов и логической организации областей памяти. Развитие технологии изготовления кристаллов позволило перейти на процессы, реализующие более компактные ячейки (с техпроцесса 0,38 мкм на 0,12 мкм). Стоимость единицы хранения у современных микросхем памяти стала во много раз ниже, чем у их предшественников, а объёмы хранения достигают десятков гигабит при 8- или 16-разрядной архитектуре. Отметим, что устройство всех современных микросхем практически одинаково. Все различия заключаются в разном разбиении адресного пространства на столбцы и строки, размерах страницы, блока, буферных регистров. В современных микросхемах энергонезависимой памяти на одном кристалле вместе с массивом ячеек располагается множество вспомогательных узлов. · Это контроллер, управляющий процессом ввода-вывода, или выдающий сигнатурные коды (для автоматической идентификации типа устройства и его производителя). · Мультиплексоры (команд–адреса–данных), позволяющие упаковать кристалл с увеличенным количеством запоминающих ячеек в корпус с тем же числом выводов, при этом совместив функции отдельных ножек (что особенно ценно при модернизации устройств, например: наращивания объёма памяти без переделки платы). · Генератор программирующего напряжения, не требующий внешних компонентов. · Внутренний кэш, позволяющий ускорить обмен данными с внешними устройствами, или с помощью которого, при поддержке внутренней системы команд, возможна перезапись информации внутри кристалла (поблочный или постраничный перенос из одного массива ячеек в другой без использования внешних устройств). Для определенности, рассмотрим микросхему фирмы SAMSUNG, с ячейками памяти NAND типа – K9K2G08XOM (X8). Диапазон питающего напряжения - 1,65 ~ 1,95 В.
· Buffers Latches & Decoders – буферы с «заслонками» и дешифраторы адресов строк и столбцов массива памяти. · Flash ARRAY – массив ячеек памяти. · Data Register & S/A – регистр данных и селектор адреса. · Cache Register – «кэш – регистр» позволяющий распараллелить выбор и работу с ячейками. · Y – Gating – шлюз «пропускающий» входные данные в массив памяти и «выпускающий» их оттуда. · I/O Buffers & Latches – входные / выходные буферы и «заслонки». · Command Register – регистр команд. · Control Logic & High Voltage Generator – управляющий контроллер и встроенный высоковольтный генератор для программирования. · Global Buffers – «глобальные» буферы - регистры общего назначения, содержимое которых (адреса, данные) определяется контроллером. · Output Driver – порты для связи с внешним миром. Рассмотрим организацию массива памяти. Микросхема имеет ёмкость памяти 2 G бит с резервом 64 Мбит (фактическая ёмкость составляет: 2112 Мбит (2 214 592 512 бит)). В микросхеме есть резервные биты, располагающиеся в 64 строках. Организация массива памяти показана на Рис. 2. Рис. 2. Организация массива памяти микросхемы K9K2G08XOM(X8). Для организации передачи данных в течение операции чтения/записи страницы, между ячейками памяти и портами ввода-вывода, у этих микросхем имеются последовательно связанные друг с другом регистры данных и регистры кэш. Операция чтения выполняются постранично, в то время как операция стирания выполняется только поблочное. Стирание отдельных битов невозможно. Операция записи выполняется за 300 мкс на страницу. Операция стирания выполняется за 2 мс на блок. Байт данных считывается со страницы за 50 нс. Для осуществления сложного процесса записи и контроля данных, на кристалле имеется встроенный контроллер. Встроенный контроллер записи автоматизирует всю программу ввода и функции стирания, включая повторение импульса (где требуется), операции внутренней проверки и разметки данных. У микросхемы реализована система обеспечения проверки информации с исправлением ошибок и выбраковкой ошибочных данных в реальном времени. Микросхема имеет 8 мультиплексных адресных вводов - выводов. Ввод команд, адреса и данных производятся при низком уровне на выводе CE (Chip Enable - разрешение кристалла), по спаду сигнала WE (Write Enable -разрешение записи), через одни и те же ножки ввода/вывода. Вводимая информация защёлкивается в регистрах по фронту сигнала WE. Сигналы разрешения защёлкивания команды (CLE – Command Latch Enable), и разрешения защёлкивания адреса (ALE – Address Latch Enable), используются, чтобы мультиплексировать команду и адрес соответственно, через одни и те же ножки ввода/вывода. При большом объёме заносимой информации, программа кэширования, значительно ускоряет процесс записи. При включении питания, встроенный контроллер автоматически обеспечивает доступ, к массиву памяти начиная с 1-ой страницы без ввода команды и адреса. Контроллер обладает возможностью копирования (перезаписи) содержимого одной страницы памяти на другую без обращения к внешней буферной памяти. В этом случае обеспечивается более высокая скорость переноса данных, чем при обычной работе, так как отнимающий много времени последовательный доступ и циклы ввода данных отсутствуют. Выбраковка блоков Это функции контроля бэд - секторов, коррекции ошибок (ECC — error check and correct) и равномерности износа ячеек. Следует отметить, что уже с конвейера сходят чипы, имеющие в среднем до 2% нерабочих ячеек — это обычная технологическая норма. Но со временем их количество может увеличиваться за счет термического износа. Поэтому во флэш-памяти предусмотрен резервный объем. Если появляется плохой сектор, функция контроля подменяет его адрес в таблице размещения файлов адресом сектора из резервной области (Рис. 3). Рис. 3. Алгоритм выявления дефектных секторов. Выявление дефектных секторов реализует алгоритм ECC («Error Check Correct – контроль и коррекция ошибок») – он сравнивает записываемую информацию с реально записанной информацией. Если есть совпадение, данные остаются в ячейке. В противном случае, данные переписываются в ячейку резервной области, а физические адреса преобразуются в логические адреса. Со временем, из-за износа ячеек, появляются ошибочные биты. Но, поскольку из-за особенностей архитектуры, стирание возможно только поблочное, то бракуется весь блок. Блоки определяются как недопустимые, когда они содержат биты, однозначность чтения которых не гарантируется. Микросхемы с недопустимыми блоками не отличаются по статическим и динамическим характеристикам от микросхем со всеми правильными блоками. Недопустимые блоки не влияют на работу нормальных блоков из за изоляции от разрядной и общей шины питания транзистором выбора. Система спроектирована таким образом, что у недопустимых блоков блокируются адреса. Соответственно, к некорректным битам попросту нет доступа.
|