Идентификация недопустимого блока

Для сохранения информации о бракованных блоках, должен быть выделен первый блок. Содержимое всех ячеек микросхемы может быть стерто, кроме ячеек, где хранится информация о недопустимых блоках, записанная до этого. Но, так как информация о недопустимых блоках также является стираемой, то в большинстве случаев стирания адресов бракованных блоков, их восстановить невозможно.

Что бы избежать этого, в системе заложен алгоритм, способный создать таблицу недопустимых блоков, защищённую от стирания и основанную на первоначальной информации о бракованных блоках. После очистки массива памяти, адреса этих блоков снова загружаются из этой таблицы.

Любое намеренное стирание первоначальной информации о недопустимых блоках запрещено, так как ведёт к некорректной работе системы в целом. Со временем, число недопустимых блоков может возрасти, поэтому необходимо периодически проверять фактическую ёмкость памяти, сверяя адреса забракованных блоков с данными из резервной таблицы недопустимых блоков.

Итак, мы рассмотрели устройство и основные режимы функционирования конкретной микросхемы флэш – памяти. Нетрудно убедиться насколько это сложное и высокотехнологичное устройство. В дальнейшем, мы перейдем к рассмотрению основных «форм факторов» флэш памяти, т.е. в каком виде реализуются эти устройства для различных применений.

Развитие стандартов карт флэш-памяти.

Начальный этап.

Стандартизация карт памяти началась примерно в 1989 году, с началом эпохи бурного развития мобильных устройств. Основной побудительной причиной оказалась сложность модификации первых мобильных компьютеров. Естественно, пользователям не нравилось развинчивать дорогой ноутбук отвёрткой или обращаться к специалистам каждый раз, когда требовалось что-то добавить к его конфигурации. Добавлять требовалось часто.

Не хватало периферии, а USB тогда еще не было, не хватало места на жёстком диске. В то время объёмы винчестеров исчислялись мегабайтами, этого не хватало.

Каждый производитель ноутбуков решал эту проблему по-своему, стандартов не было, большинство решений сводилось к использованию внешних модулей с жёсткими дисками или с флэш-памятью. Все они подходили к ноутбукам только соответствующего производителя, что крайне неудобно для пользователей.

Для решения этих проблем была основана в 1989 году организация CMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Эта ассоциация объединила более сотни компаний и создала международный стандарт карт расширения, получивший название PC - Card. В основе стандарта лежала новая архитектура, названная PCMCIA (Peripheral Component MicroChannel Interconnect Architecture). Она предусматривала «горячее» подключение карт расширения, то есть, чтобы воткнуть карту, не требовалось выключать компьютер. Под эту архитектуру выпускались карты в трёх разных форм-факторах: Type I, Type II и Type III (Рис. 4, 5, 6). Все три форм-фактора имели одинаковую длину и ширину (85,6 х 54,0 мм), но разную толщину и разное количество контактов.

Рис. 4. PC – Card.

Рис. 5. Форм-факторы PC-Card.

Изначально на карты флэш-памяти был рассчитан форм-фактор Type I, имевший один ряд контактов и толщину 3,3 мм. Карты Type I можно было вставлять как в соответствующий слот Type I, так и в слоты остальных форм-факторов, но слот Type I не позволял использовать карты Type II и Type III, поэтому ноутбуки почти не оснащались слотами Type I.

Вне ноутбуков форм-фактор Type I не имел никаких преимуществ перед более толстым (5,0 мм) Type II. Карты обоих форм-факторов помещались в карман, но Type II имел два ряда контактов и мог поддерживать 32-битные интерфейсы, помимо 16-битных, как у Type I. В результате форм-фактор Type I получил очень небольшое распространение только там, где разница 1,7 мм в толщине имела принципиальное значение. Например, в бортовых устройствах, где всегда идет жесткая борьба за каждый грамм или миллиметр оборудования.

Type II предназначался для периферийных устройств ввода/вывода, таких, как модемы и сетевые карты, однако в стандарте не было никаких препятствий для использования этого форм-фактора для флэш-карт. Больший размер карты делал возможным больший объём флэш-памяти, что было весьма актуально, ведь у первых PC - Card Type I самым распространённым объёмом был всего один мегабайт. Несколько лет определяющими факторами при выборе стандарта были размер карты и распространённость соответствующих слотов.

Рис. 6. PC-Card Type II и Type III.

Type III с толщиной 10,5 мм, стал форм-фактором для съёмных жёстких дисков. Очень оригинальную конструкцию имел слот для PC - Card Type III. Он одновременно представлял собой пару слотов Type II, расположенных вплотную друг к другу даже без перегородки (Рис. 7). Карты Type III могли использовать все четыре ряда контактов. Такая конструкция оказалась настолько удобна, что на долгое время стала стандартным решением почти для всех ноутбуков.

Рис. 7. Слоты PC-Card Type II и Type III.

Впоследствии, большинство ноутбуков оснащались одним слотом Type II и этого хватало.

Ноутбуки со слотами PC - Card Type II будут использоваться до тех пор, пока шина PCI не будет окончательно вытеснена более новой PCI - Express, которой соответствует новый стандарт карт расширения – Express Card, имеющий свои, не совместимые с PC - Card форм-факторы и интерфейсы (Рис. 8). В 1995 году появился новый стандарт, PCMCIA 2.1, основой которого была шина Card Bus. Фактически это была 32-разрядная шина PCI с частотой 33 МГц, но адаптированная под форм-фактор PC - Card. Card Bus позволяла паре устройств общаться напрямую, минуя процессор, что является серьёзным плюсом. Карты Card Bus Type II применяются до сих пор и имеют неплохие характеристики, объём памяти в 16 Гб и скорость чтения в 133Х (20 МБ/с). Миниатюрнее эти карты не стали, что неважно в ряде применений, например в больших профессиональных фотокамерах.

Рис. 8. Форм-факторы PC - Card и Express Card.

Рис. 9. Блок схема подключений.

Одновременно с PC - Card появилась тенденция реализовывать карты памяти и съёмные устройства ввода/вывода в одинаковом формате. В результате, некоторые стандарты карт памяти, не отвечающих современным требованиям по миниатюрности, являются достаточно распространёнными, так как в тех же форм-факторах реализовано достаточно много других устройств. В миниатюрные карты памяти устройств ввода/вывода не поместить. Даже если это получится технически, пользоваться такими устройствами будет неудобно.

Таким образом, старые стандарты продолжают жить. Соответствующими слотами оснащены различные мобильные устройства.

Ещё одна тенденция, инициаторами которой явились PC – Card - практика использования карт меньшего размера в слотах для карт большего размера. В самом деле, карту с меньшей длиной и шириной можно подключить через слот PC - Card, используя специальный адаптер, а при одинаковом интерфейсе – простой переходник. Так, в наши дни существуют PC-Card-адаптеры под все распространённые стандарты карт памяти (Рис. 10).

Рис. 17. Разъем интерфейса USB 3.0.

USB-3.0, поддерживает режим энергосбережения, не предусмотренный предыдущими версиями этого протокола.

Важно, что стандарт USB Flash Drive никак не нормировал форм-фактор соответствующих устройств. USB - флэшки должны были корректно подключаться к USB-разъёмам, а всё остальное оставлялось на усмотрение производителя. В результате эти устройства крайне редко имеют форму, которую можно назвать «картой», и картами памяти они остаются только, по сути. Для пользователей размер флэшки форма имеет не принципиальное значение, лишь бы её удобно было брать и вставлять в разъём.