La carte mémoire flash est :

Dictionnaire universel russe-allemand. Akademik.ru. 2011.

LG P765 ne s'allume pas. Remplacement de la mémoire flash 😉

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mémoire réinscriptible non volatile

Clé USB universelle - (eng. Universal Flash Storage)#160 ; Une proposition de spécification générale pour les dispositifs de stockage flash destinés aux appareils photo numériques, aux téléphones portables et aux appareils électroniques grand public. Cela pourrait entraîner des taux de transfert de données plus élevés et#8230 ; ... Wikipédia.

Intel - (Intel) Société Intel, historique de l'entreprise, activités de l'entreprise Informations sur la société Intel, historique de l'entreprise, activités de l'entreprise Contenu Contenu Noyau Description des produits Intel Caractéristiques techniques Avantages et#8230 ; ... Encyclopédie des investisseurs.

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Mémoire Flash - La demande de carte Flash est redirigée ici. Un article séparé est nécessaire sur le thème « Cartes Flash ». Clé USB allumée flush‐mémoire La mémoire Flash (anglais Flash Memory) est un type de semi-conducteur à semi-conducteurs non volatil La mémoire (Flash Memory) est un type de semi-conducteur à semi-conducteurs non volatil. mémoire réinscriptible

Résumés

Qu'est-ce que la mémoire flash. La mémoire flash est un type de mémoire à semi-conducteurs, non volatile, La mémoire (Flash Memory) est un type de semi-conducteur à semi-conducteurs non volatil.. Mémoire des téléphones Android : RAM (RAM), ROM (ROM). Le fait que MicroSD y soit monté dans /etc/SDCARD sur téléphone. Ce mémoire peut-être quelque chose comme ça. Qu'est-ce que la mémoire flash. Qu’est-ce que la mémoire flash ? Mémoire flash mais contrairement à la RAM, la mémoire flash stocke les données. Éclair mémoire- Wikipédia. Le fait est que l'enregistrement et En 2000, la technologie de mémoire flash (il existe une telle chose. Remplacement de la puce mémoire (flash) dans le téléphone HTC Desir V. téléphone htc Bonjour, Est-il judicieux de remplacer flush Mémoire Flash pour ça. Remplacement de la mémoire flash dans téléphone| Réparation. Remplacement de la mémoire flash de votre téléphone. La même chose est écrite que la mémoire flash est cassée. Mon problème avec le message "Mémoire du téléphone". Un téléphone Android possède ou quelle est la taille d'un fichier peut être chargé en mémoire. Contenu. Mémoire flash de remplacement (eMMC) | Meilleur prix. Qu'est-ce que la mémoire flash, dans les modèles Lenovo sur la mémoire des processeurs MTK dans la plupart des cas. Glossaire : Emplacement pour carte mémoire. À quoi sert un emplacement ? Pour le moment, c'est le plus cher. mémoire de tout ce qu'est une machine à sous. Quelle est la mémoire interne du téléphone ? Qu'est-ce que c'est Mais la mémoire interne du téléphone, en premier lieu, j'ai 8 Go dans le téléphone.

Le Nouvel An est une fête agréable et lumineuse au cours de laquelle nous résumons tous l'année écoulée, regardons l'avenir avec espoir et offrons des cadeaux. À cet égard, je tiens à remercier tous les habitants du Habr pour leur soutien, leur aide et leur intérêt manifestés dans mes articles (, , ,). Si vous n’aviez pas soutenu une seule fois le premier, il n’y aurait pas eu de suivants (déjà 5 articles) ! Merci! Et, bien sûr, je souhaite offrir un cadeau sous la forme d'un article scientifique de vulgarisation sur la façon dont vous pouvez utiliser des équipements analytiques assez durs à première vue de manière amusante, intéressante et bénéfique (à la fois personnelle et sociale). Aujourd'hui, le soir du Nouvel An, sur la table d'opération festive se trouvent : une clé USB de A-Data et un module SDRAM SO-DIMM de Samsung.

Partie théorique

J'essaierai d'être le plus bref possible pour que nous ayons tous le temps de préparer la salade Olivier avec un supplément pour la table de fête, donc une partie du matériel sera sous forme de liens : si vous le souhaitez, vous pouvez le lire chez vous. loisirs...

Quel genre de mémoire existe-t-il ?

À l'heure actuelle, il existe de nombreuses options pour stocker des informations, certaines d'entre elles nécessitent une alimentation constante en électricité (RAM), certaines sont « cousues » à jamais dans les puces de contrôle des équipements qui nous entourent (ROM), et certaines combinent les qualités de les deux et les autres (hybride). Flash, en particulier, appartient à ce dernier. Cela semble être une mémoire non volatile, mais les lois de la physique sont difficiles à annuler et, de temps en temps, vous devez encore réécrire des informations sur des lecteurs flash.

La seule chose qui peut peut-être unir tous ces types de mémoire est plus ou moins le même principe de fonctionnement. Il existe une matrice bidimensionnelle ou tridimensionnelle qui est remplie de 0 et de 1 à peu près de cette manière et à partir de laquelle nous pouvons ensuite soit lire ces valeurs, soit les remplacer, c'est-à-dire tout cela est un analogue direct de son prédécesseur - la mémoire sur anneaux de ferrite.

Qu'est-ce que la mémoire flash et quels types existe-t-elle (NOR et NAND) ?

Commençons par la mémoire flash. Il était une fois le célèbre ixbt qui publiait beaucoup de choses sur ce qu'est Flash et quels sont les 2 principaux types de ce type de mémoire. En particulier, il existe des mémoires Flash NOR (non-ou logique) et NAND (non-et logique) (tout est également décrit de manière très détaillée), qui sont quelque peu différentes dans leur organisation (par exemple, NOR est bidimensionnel, NAND peuvent être tridimensionnels), mais ils ont un élément commun : un transistor à grille flottante.

Représentation schématique d'un transistor à grille flottante.

Alors, comment fonctionne cette merveille d’ingénierie ? Ceci est décrit avec quelques formules physiques. Bref, entre la grille de contrôle et le canal par lequel circule le courant de la source au drain, on place la même grille flottante, entourée d'une fine couche de diélectrique. En conséquence, lorsque le courant circule à travers un tel transistor à effet de champ « modifié », certains électrons de haute énergie traversent le diélectrique et se retrouvent à l’intérieur de la grille flottante. Il est clair que pendant que les électrons creusaient un tunnel et erraient à l'intérieur de cette porte, ils ont perdu une partie de leur énergie et ne peuvent pratiquement pas revenir en arrière.

Attention :« pratiquement » est le mot clé, car sans réécriture, sans mise à jour des cellules au moins une fois toutes les quelques années, Flash est « remis à zéro » tout comme la RAM, après avoir éteint l'ordinateur.

Encore une fois, nous avons un tableau bidimensionnel qui doit être rempli de 0 et de 1. Comme l'accumulation de charge sur la porte flottante prend beaucoup de temps, une solution différente est utilisée dans le cas de la RAM. La cellule mémoire est constituée d'un condensateur et d'un transistor à effet de champ classique. De plus, le condensateur lui-même a, d'une part, un dispositif physique primitif, mais, d'autre part, il est implémenté de manière non triviale dans le matériel :

Conception de cellules RAM.

Encore une fois, ixbt en a un bon dédié à la mémoire DRAM et SDRAM. Ce n’est bien sûr pas si récent, mais les points fondamentaux sont très bien décrits.

La seule question qui me tourmente est : la DRAM peut-elle avoir une cellule à plusieurs niveaux, comme le flash ? On dirait que oui, mais quand même...

Partie pratique

Éclair

Ceux qui utilisent des lecteurs flash depuis un certain temps ont probablement déjà vu un lecteur « nu », sans étui. Mais je mentionnerai quand même brièvement les principaux éléments d'une clé USB :

Les principaux éléments d'une clé USB : 1. connecteur USB, 2. contrôleur, 3. carte de circuit imprimé multicouche PCB, 4. module de mémoire NAND, 5. oscillateur de fréquence de référence à quartz, 6. indicateur LED (maintenant, cependant, allumé de nombreux lecteurs flash ne l'ont pas), 7. interrupteur de protection en écriture (de même, il manque sur de nombreux lecteurs flash), 8. espace pour une puce mémoire supplémentaire.

Passons du simple au complexe. Oscillateur à cristal (en savoir plus sur le principe de fonctionnement). À mon grand regret, lors du polissage, la plaque de quartz elle-même a disparu, nous ne pouvons donc qu'admirer le corps.

Boîtier d'oscillateur à cristal

Par hasard, entre-temps, j'ai découvert à quoi ressemble la fibre de renfort à l'intérieur du PCB ainsi que les billes qui composent le PCB en grande partie. D'ailleurs, les fibres sont toujours posées avec torsion, cela est clairement visible sur l'image du haut :

Fibre de renfort à l'intérieur du PCB (les flèches rouges indiquent les fibres perpendiculaires à la coupe), qui constituent l'essentiel du PCB

Et voici la première partie importante de la clé USB - le contrôleur :

Contrôleur. L'image du haut a été obtenue en combinant plusieurs micrographies SEM

Pour être honnête, je n’ai pas bien compris l’idée des ingénieurs qui ont placé des conducteurs supplémentaires dans la puce elle-même. C’est peut-être plus facile et moins coûteux à réaliser d’un point de vue technologique.

Après avoir traité cette photo, j’ai crié : « Yayyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy ! » et courut dans la pièce. Ainsi, nous présentons à votre attention le procédé technologique 500 nm dans toute sa splendeur avec des limites parfaitement dessinées du drain, de la source, de la grille de contrôle, et même les contacts sont conservés dans une relative intégrité :

« Idée ! » microélectronique - technologie de contrôleur 500 nm avec des drains individuels (Drain), des sources (Source) et des portes de contrôle (Gate) magnifiquement dessinés

Passons maintenant au dessert : les puces mémoire. Commençons par les contacts qui nourrissent littéralement cette mémoire. En plus du principal (le contact « le plus épais » de la photo), il y en a aussi de nombreux petits. Au fait, "gros"< 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:

Images SEM des contacts alimentant la puce mémoire

Si nous parlons de la mémoire elle-même, alors le succès nous attend ici aussi. Nous avons pu photographier des blocs individuels dont les limites sont indiquées par des flèches. En regardant l'image avec un grossissement maximum, essayez de forcer votre regard, ce contraste est vraiment difficile à discerner, mais il est là dans l'image (pour plus de clarté, j'ai marqué une cellule séparée avec des lignes) :

Cellules mémoire 1. Les limites des blocs sont marquées par des flèches. Les lignes indiquent des cellules individuelles

Au début, cela m'a semblé être un artefact d'image, mais après avoir traité toutes les photos de la maison, j'ai réalisé qu'il s'agissait soit de portes de contrôle allongées le long de l'axe vertical dans une cellule SLC, soit de plusieurs cellules assemblées dans un MLC. Bien que j'aie mentionné MLC ci-dessus, cela reste une question. Pour référence, « l’épaisseur » de la cellule (c’est-à-dire la distance entre les deux points lumineux dans l’image du bas) est d’environ 60 nm.

Afin de ne pas dissimuler, voici des photos similaires de l'autre moitié de la clé USB. Une image complètement similaire :

Cellules mémoire 2. Les limites des blocs sont mises en évidence par des flèches. Les lignes indiquent des cellules individuelles

Bien sûr, la puce elle-même n’est pas seulement un ensemble de telles cellules mémoire ; elle contient d’autres structures dont je n’ai pas pu déterminer l’identité :

Autres structures à l'intérieur des puces mémoire NAND
 

DRACHME

Bien sûr, je n’ai pas coupé toute la carte SO-DIMM de Samsung ; j’ai seulement « déconnecté » un des modules de mémoire à l’aide d’un sèche-cheveux. Il convient de noter que l'un des conseils proposés après la première publication s'est avéré utile ici : le sciage en biais. Par conséquent, pour une immersion détaillée dans ce que vous avez vu, il est nécessaire de prendre en compte ce fait, d'autant plus que la découpe à 45 degrés a également permis d'obtenir en quelque sorte des sections « tomographiques » du condensateur.

Cependant, selon la tradition, commençons par les contacts. C'était agréable de voir à quoi ressemble un BGA « ébréché » et à quoi ressemble la soudure elle-même :

Soudures BGA "ébréchées"

Et maintenant, il est temps de crier « Ide ! » pour la deuxième fois, puisque nous avons réussi à voir des condensateurs à semi-conducteurs individuels - des cercles concentriques dans l'image, marqués de flèches. Ce sont eux qui stockent nos données pendant que l'ordinateur fonctionne sous la forme d'une charge sur leurs plaques. À en juger par les photographies, les dimensions d'un tel condensateur sont d'environ 300 nm de largeur et environ 100 nm d'épaisseur.

En raison du fait que la puce est coupée en biais, certains condensateurs sont nettement coupés au milieu, tandis que d'autres n'ont que les « côtés » coupés :

Mémoire DRAM à son meilleur

Si quelqu'un doute que ces structures soient des condensateurs, vous pouvez alors regarder une photo plus "professionnelle" (mais sans repère d'échelle).

Le seul point qui m'a dérouté c'est que les condensateurs sont situés sur 2 rangées (photo en bas à gauche), c'est à dire Il s'avère qu'il y a 2 bits d'information par cellule. Comme mentionné ci-dessus, des informations sur l'enregistrement multibit sont disponibles, mais je me demande dans quelle mesure cette technologie est applicable et utilisée dans l'industrie moderne.

Bien entendu, en plus des cellules mémoire elles-mêmes, il existe également des structures auxiliaires à l'intérieur du module, dont je ne peux que deviner le but :

Autres structures à l'intérieur d'une puce mémoire DRAM

Épilogue

En plus de ces liens disséminés dans le texte, à mon avis, cette revue (même datant de 1997), le site lui-même (et une galerie de photos, et du chip-art, et des brevets, et bien plus encore) et ce bureau , qui s'est en fait engagé dans l'ingénierie inverse.

Malheureusement, il n'a pas été possible de trouver un grand nombre de vidéos sur le thème de la production Flash et RAM, il faudra donc se contenter du seul assemblage de clés USB :

P.S. : Encore une fois, bonne année du Dragon d'Eau Noire à tous !!!
Cela s'avère étrange : j'ai voulu écrire un article sur Flash l'un des premiers, mais le destin en a décidé autrement. Croisons les doigts, espérons qu'au moins 2 prochains articles (sur les objets et expositions biologiques) seront publiés début 2012. En attendant, la graine est du ruban carbone :

Ruban de carbone sur lequel étaient fixés les échantillons étudiés. Je pense que la bande ordinaire ressemble.

La base de toute mémoire flash est un cristal de silicium sur lequel sont formés des transistors à effet de champ pas tout à fait ordinaires. Un tel transistor possède deux grilles isolées : de contrôle et flottante. Ce dernier est capable de retenir des électrons, c’est-à-dire une charge. La cellule, comme tout transistor à effet de champ, possède un drain et une source (Fig. 4.1). Pendant le processus d'écriture, une tension positive est appliquée à la grille de contrôle et certains des électrons se déplaçant du drain à la source sont déviés vers la grille flottante. Certains électrons franchissent la couche isolante et pénètrent (diffusent) dans la grille flottante. Ils peuvent y rester de nombreuses années.

La concentration d'électrons dans la région de la grille flottante détermine l'un des deux états stables du transistor : la cellule mémoire. Dans le premier état initial, le nombre d'électrons sur la grille flottante est faible et la tension de seuil d'ouverture du transistor est relativement faible (logique). Lorsque suffisamment d’électrons sont fournis à la grille flottante, le transistor est dans le deuxième état stable. Sa tension d'ouverture augmente fortement, ce qui correspond au zéro logique. Lors de la lecture, il est mesuré

Riz. 4.1. Cellule de mémoire flash

tension de seuil qui doit être appliquée au drain pour ouvrir le transistor. Pour supprimer des informations, une tension négative est brièvement appliquée à la grille de contrôle et les électrons de la grille flottante renvoient vers la source. Le transistor passe à nouveau dans l'état logique et y reste jusqu'à ce que la prochaine écriture soit effectuée. Il est à noter que dans la mémoire flash, un transistor stocke un bit d'information : c'est une cellule. L'ensemble du processus de « mémorisation » repose sur la diffusion d'électrons dans le semi-conducteur. Cela conduit à deux conclusions peu optimistes.

La durée de stockage des charges est très longue et peut être mesurée en années, mais elle reste limitée. Les lois de la thermodynamique et de la diffusion stipulent que la concentration d’électrons dans différentes zones se stabilisera tôt ou tard.

Pour la même raison, le nombre de cycles d'écriture-réécriture est limité : de cent mille à plusieurs millions. Au fil du temps, une dégradation du matériau lui-même et des jonctions p-n se produit inévitablement. Par exemple, les cartes Kingston Compact Flash sont conçues pour 300 000 cycles de réécriture. Transcend Compact Flash - activé

1 000 000, et la clé USB Transcend 32 Go n'est que de 100 000 000.

Il existe deux architectures de mémoire flash. Ils diffèrent par la manière dont ils accèdent aux cellules et, par conséquent, par l'organisation des conducteurs internes.

La mémoire NOR (NOR) vous permet d'accéder aux cellules une par une. Chaque cellule possède un conducteur séparé. L'espace d'adressage de la mémoire NOR vous permet de travailler avec des octets ou des mots individuels (chaque mot contient

2 octets). Cette architecture impose de sérieuses restrictions sur la quantité maximale de mémoire par unité de surface de la puce. Aujourd’hui, la mémoire NOR n’est utilisée que dans les puces BIOS et autres ROM de faible capacité, telles que les téléphones portables.

Dans la mémoire à architecture NAND (NAND), chaque cellule apparaît à l'intersection de la « ligne de bit » et de la « ligne de mot ». Les cellules sont regroupées en petits blocs, semblables à un cluster de disques durs. La lecture et l'écriture s'effectuent uniquement par blocs ou lignes entières. Tous les supports amovibles modernes sont construits sur la mémoire NAND.

Les plus grands fabricants de puces NAND sont Intel, Micron Technology, Sony et Samsung. La gamme de puces fabriquées est assez large et elle est mise à jour plusieurs fois par an.

Contrôleurs

Le contrôleur de mémoire est utilisé pour contrôler la lecture et l’écriture. Actuellement, le contrôleur est toujours implémenté en tant qu'élément distinct (il s'agit soit d'un microcircuit de l'un des facteurs de forme standard, soit d'une puce nue intégrée à une carte mémoire), bien que des travaux soient en cours pour intégrer le contrôleur directement dans une puce mémoire flash. .

Les contrôleurs sont développés et fabriqués pour des puces de mémoire flash totalement spécifiques. La méthode d'adressage des cellules est structurellement intégrée au contrôleur. Lorsqu'elles sont écrites sur une puce de mémoire flash, les données sont organisées d'une certaine manière, qui varie d'un modèle à l'autre. Les fabricants gardent ces subtilités secrètes et, apparemment, n'envisagent pas de les divulguer. De toute évidence, beaucoup plus de micrologiciels de contrôleur sont créés que les modèles de contrôleurs eux-mêmes. Le micrologiciel du contrôleur (micrologiciel) et la table de traduction d'adresses (traducteur) sont écrits dans la zone de service de la mémoire flash. C'est cette zone que le contrôleur commence à lire immédiatement après la mise sous tension. En plus de l'adressage réel des cellules, le contrôleur remplit un certain nombre d'autres fonctions : fonctions de surveillance des secteurs défectueux, de correction des erreurs (ECC - contrôle et correction des erreurs) et de nivellement de l'usure.

La norme technologique dans la fabrication de puces mémoire est considérée comme la présence en moyenne jusqu'à 2 % de cellules non fonctionnelles. Au fil du temps, leur nombre peut augmenter, donc, comme dans les disques durs, la mémoire flash dispose d'une capacité de réserve. Si un secteur défectueux apparaît, le contrôleur, lors du processus de formatage ou d'écriture, remplace son adresse dans la table d'allocation des fichiers par l'adresse du secteur de la zone de réserve. La correction est effectuée par le contrôleur, mais est mise en œuvre au niveau du système de fichiers d'un support spécifique.

En raison de la ressource limitée des cellules (de l'ordre de plusieurs millions de cycles de lecture/écriture pour chacune), le contrôleur dispose d'une fonction de comptabilisation d'une usure uniforme. Pour garantir que les informations sont enregistrées de manière uniforme, l'espace libre est divisé de manière conditionnelle en sections et pour chacune d'elles, le nombre d'opérations d'écriture est pris en compte. Les statistiques de cycle sont enregistrées dans une zone de mémoire de service cachée et le contrôleur y accède périodiquement pour obtenir ces informations. Cela n'affecte pas l'adressage.

Conception de disque flash USB

Malgré la diversité des cas, toutes les clés USB sont conçues de la même manière. Si les moitiés du boîtier sont reliées par des loquets, elles se démontent généralement facilement. Les boîtiers étanches ou tendance doivent être ouverts en utilisant des méthodes destructrices, comme la découpe.

Sur la carte à l'intérieur de la clé USB (Fig. 4.2), il y a toujours deux microcircuits : une puce mémoire et un contrôleur. Les deux ont des marquages ​​d'usine. Parfois, la carte comporte deux puces de mémoire flash qui fonctionnent par paires. Le circuit des microcircuits se compose de plusieurs résistances et diodes, d'un stabilisateur de puissance et d'un résonateur à quartz. Récemment, le stabilisateur est de plus en plus intégré directement dans le contrôleur et le nombre d'accessoires est réduit au minimum. De plus, la carte peut contenir un indicateur LED et un interrupteur miniature pour la protection en écriture.

Riz. 4.2. Dispositif de clé USB

Le connecteur USB est soudé directement sur la carte. Les points de soudure des contacts de nombreux modèles sont assez vulnérables, car ils supportent une charge mécanique lors de la connexion et de la déconnexion de l'appareil.

Types et conception des cartes mémoire

De nombreuses entreprises proposent de temps en temps différents modèles de cartes mémoire aux utilisateurs. À de rares exceptions près, elles sont toutes incompatibles entre elles en termes de nombre et d'emplacement des contacts et de caractéristiques électriques. Les cartes Flash sont de deux types : avec interfaces parallèle et série.

Dans le tableau 4.1 répertorie les 12 principaux types de cartes mémoire que l'on trouve actuellement. Au sein de chaque type, il existe des variétés supplémentaires, compte tenu desquelles on peut parler de l'existence de près de 40 types de cartes.

Tableau 4.1. Types de cartes mémoire

Type de carte mémoire	Dimensions (mm)	Maximum constructif	Interface
CompactFlash (CF)			Parallèle 50 broches
			Série 9 broches
Carte multimédia (MMC)			Série 7 broches
			Série 7 broches
MMS haut débit			Série 13 broches
			Série 10 broches
Clé USB PRO			Série 10 broches
Clé USB Duo			Série 10 broches
SmartMedia (SSFDC)			Parallèle 22 broches
			Parallèle 22 broches
			Série 8 broches

Les cartes MMC peuvent fonctionner selon deux modes : MMC (MultiMedia Card) et SPI (Serial Peripheral Interface). Le mode SPI fait partie du protocole MMC et est utilisé pour la communication avec le canal SPI dans les microcontrôleurs de Motorola et de certains autres fabricants.

Vous pouvez insérer une carte MMC (MultiMedia Card) dans la fente pour carte SD (Secure Digital), mais pas l'inverse. Le contrôleur de la carte SD contient un cryptage matériel des données et la mémoire elle-même est équipée d'une zone spéciale dans laquelle la clé de cryptage est stockée. Cela a été fait afin d'empêcher la copie illégale d'enregistrements musicaux, pour le stockage et la vente desquels un tel support était destiné. La carte dispose d'un interrupteur de protection en écriture.

Les cartes CompactFlash (CF) peuvent être facilement insérées dans l'emplacement PCMCIA Type II. Bien que PCMCIA ait 68 broches et CF n'en ait que 50, les cartes CompactFlash sont conçues pour offrir une compatibilité totale et toutes les fonctionnalités du format PCMCIA-AT A.

Tous les supports Memory Stick (un standard Sony) sont relativement compatibles entre eux. La norme prévoit théoriquement une capacité de carte mémoire allant jusqu'à 2 To, même si en réalité la capacité atteint plusieurs gigaoctets.

Les cartes SmartMedia sont presque obsolètes et ne se trouvent que dans de très anciens appareils photo numériques. Il est à noter qu'il s'agissait de la seule norme dans laquelle le contrôleur n'était pas situé à l'intérieur de la carte, mais dans le lecteur.

La conception des cartes mémoire n'est pas séparable - cet appareil ne peut pas être réparé. Les microcircuits non emballés, ainsi que les câbles, sont coulés dans un composé et tous pressés ensemble dans une coque en plastique. La seule façon d'accéder au cristal est d'ouvrir l'appareil, mais cela endommagera presque inévitablement les conducteurs.

Appareils de lecture

Pour lire une clé USB, un port USB classique suffit : l'ordinateur considère de tels appareils comme un lecteur amovible standard grâce à leur contrôleur. Les contrôleurs de toutes les cartes mémoire font face à l'ordinateur via des interfaces série ou parallèles - contacts sur la carte. Pour chacune de ces interfaces, vous avez besoin d'un adaptateur correspondant - un contrôleur supplémentaire qui correspond à cette interface avec un port USB standard.

Un lecteur de carte est un appareil composé d'un ou plusieurs contrôleurs similaires, d'un convertisseur de puissance et de connecteurs pour différentes cartes mémoire (Fig. 4.3). L'alimentation est fournie à partir d'une source +5 V via un câble USB.

Riz. 4.3. Lecteur de carte

Le plus souvent, il existe des « moissonneuses-batteuses » conçues pour plusieurs types de cartes : de 6 à 40. Il y a beaucoup moins d'emplacements dans un lecteur de carte, puisque chaque emplacement est utilisé pour plusieurs types de cartes, de taille et d'emplacement des contacts similaires. En termes de caractéristiques, les différents modèles sont presque équivalents, mais diffèrent principalement par le nombre de types de cartes pris en charge et leur conception.

Organisation logique

Avant de passer aux systèmes de fichiers sur lecteur flash, nous devons nous rappeler l'architecture NAND. Dans cette mémoire fréquemment utilisée, la lecture, l’écriture et la suppression d’informations se produisent uniquement par blocs.

Sur les disques durs et les disquettes, la taille des blocs est de 512 octets, sans compter les 59 octets de service, visibles uniquement par le contrôleur de disque dur. Tous les systèmes de fichiers ont été créés en gardant ces valeurs à l'esprit. Le problème est que dans la mémoire flash, la taille du bloc d'effacement, à de rares exceptions près, ne coïncide pas avec la taille d'un secteur de disque standard de 512 octets et est généralement de 4,8 voire 64 Ko. En revanche, pour assurer la compatibilité, le bloc de lecture/écriture doit correspondre à la taille du secteur du disque.

Pour ce faire, le bloc d'effacement est divisé en plusieurs blocs de lecture/écriture d'une taille de 512 octets. En pratique, le bloc est légèrement plus grand : en plus de 512 octets pour les données, il possède également une « queue » (Tail) de 16 octets de long pour les informations de service sur le bloc lui-même. Physiquement, l'emplacement et le nombre de blocs de lecture/écriture ne sont en aucun cas limités. La seule limitation est qu'un bloc de lecture/écriture ne doit pas franchir une limite de bloc d'effacement, puisqu'il ne peut pas appartenir à deux blocs d'effacement différents.

Les blocs de lecture/écriture sont divisés en trois types : valides, invalides et défectueux. Les blocs contenant des données écrites et appartenant à un fichier sont valides. Les blocs utilisés contenant des informations obsolètes sont considérés comme invalides et doivent être effacés. La catégorie des blocs défectueux est constituée de blocs qui ne peuvent être ni écrits ni effacés.

Une autre caractéristique de la mémoire flash est que les informations ne peuvent être écrites que dans un espace préalablement vidé des informations précédentes. Lorsque des informations doivent être écrites, le micrologiciel du contrôleur doit décider quels blocs invalides doivent être effacés en premier. Dans la plupart des firmwares, le problème de la suppression des blocs invalides est résolu de la manière la plus simple : dès qu'une certaine partie de la capacité du disque flash est remplie d'informations, un mécanisme de suppression des blocs invalides est automatiquement lancé.

Pour augmenter la durée de vie de la mémoire, une technologie de contrôle du niveau d'usure est utilisée, qui prolonge le cycle de vie du cristal de mémoire en répartissant uniformément les cycles d'écriture/effacement des blocs de mémoire. Un effet secondaire - la défaillance d'un bloc mémoire - n'affecte pas le fonctionnement des autres blocs mémoire du même cristal. Les blocs fixes appartiennent à des fichiers qui n'ont pas été modifiés ou déplacés depuis longtemps, voire pas du tout. La présence de blocs de données stationnaires conduit au fait que la partie restante des cellules est soumise à une usure accrue et utilise ses ressources plus rapidement. Le micrologiciel prend en compte ces blocs et déplace leur contenu vers d'autres cellules si nécessaire.

Les systèmes de fichiers de disques flash et de cartes mémoire, à première vue, sont bien connus des utilisateurs de disques durs et de disquettes. Il s'agit de FAT16, moins souvent de FAT32 : c'est ainsi que le système d'exploitation Windows propose de formater le disque. À l'aide des outils standard de Windows XP et Windows 7, le disque peut être formaté en NTFS ! Pour ce faire, vous devez d'abord vous rendre dans le Gestionnaire de périphériques et dans la fenêtre des propriétés de la clé USB connectée, dans l'onglet Politique, sélectionner Optimisation pour une exécution rapide. Des programmes spéciaux de fabricants, tels que HP USB Disk Storage Format Tool, vous permettent de formater des lecteurs flash en NTFS sans cet effort.

Cependant, la similitude externe entre les systèmes de fichiers des disques SSD et les disques durs conventionnels est trompeuse. Le système de fichiers flash (Flash File System, FFS) émule uniquement un lecteur de disque ordinaire et se compose d'unités de contrôle et d'une unité d'initialisation. En fait, seul le contrôleur de disque flash ou de carte mémoire connaît le véritable emplacement et l'adressage des blocs mémoire.

Ceci est très important pour différentes méthodes de restauration du contenu d'une puce de mémoire flash. Lors de la lecture d'une puce mémoire via son contrôleur « natif », le fichier image contient une séquence de blocs dans l'ordre de leurs numéros ou décalages. Au début se trouvent l’en-tête et le tableau du système de fichiers. Si la lecture est effectuée sur le programmeur, les blocs initiaux du dump contiennent des informations de service et les blocs contenant des données sont mélangés de manière presque aléatoire. Dans ce cas, il est peu probable que les informations de service soient utiles, car elles dépendent entièrement du modèle de contrôleur et de son micrologiciel - la séquence correcte de blocs doit être compilée avec beaucoup de difficulté.

Certains appareils photo fonctionnent uniquement avec le système de fichiers RAW. La méthode d'enregistrement des photos sur un support doté d'un tel système de fichiers, ainsi que les fonctionnalités de formatage de la carte elle-même, dépendent du modèle de l'appareil et même du micrologiciel d'un modèle particulier. Ce format n'est pas standardisé et comporte de nombreuses variantes. En règle générale, les données de ces cartes ne peuvent être restaurées que par les programmes de service du fabricant de l'appareil photo, et il est conseillé d'utiliser l'appareil photo lui-même comme lecteur de carte.

Riz. 4.4. Fenêtre de formatage d'un disque flash dans Windows Vista SPl

Une innovation est le système de fichiers exFAT (Extended FAT). La prise en charge de ce système de fichiers spécialement conçu pour les lecteurs flash est apparue pour la première fois dans Windows Embedded CE 6.0. Windows Vista Service Pack 1 et Windows 7 fonctionnent avec exFAT (Fig. 4.4).

Le but du nouveau système de fichiers est de remplacer progressivement FAT et FAT32 sur les lecteurs flash. Il contient certaines fonctionnalités qui étaient auparavant uniques au système de fichiers NTFS :

La limite de taille de fichier de 4 Go a été dépassée : en théorie, la limite est de 2^ octets (16 exaoctets) ;

Distribution améliorée de l'espace libre en introduisant un bitmap d'espace libre, qui réduit la fragmentation du disque ;

La limite du nombre de fichiers dans un répertoire a été supprimée ;

Ajout de la prise en charge d'une liste de droits d'accès.

Le temps nous dira dans combien de temps ce système de fichiers deviendra la norme pour les lecteurs flash. Apparemment, cela ne se produira pas tant que la grande majorité des utilisateurs ne passeront pas au système d'exploitation Windows 7.

Bonne journée à tous !
L'article d'aujourd'hui marquera le début d'une nouvelle petite série d'articles consacrés au stockage de l'information, aux différents types de mémoire, aux méthodes d'écriture/lecture de l'information et à tout ce qui s'y rapporte 😉 Et nous commencerons par le dispositif de la célèbre mémoire Flash .

Qu’est-ce que la mémoire Flash exactement ? Oui, juste un microcircuit ordinaire, dont l'apparence ne diffère pas des autres. Par conséquent, une question raisonnable peut se poser : ce qu’il y a à l’intérieur et comment se déroulent généralement les processus de stockage/lecture des informations.

Ainsi, le cœur de nombreux dispositifs de mémoire est le transistor à effet de champ à grille flottante. Une invention des plus brillantes des années 70 du 20e siècle. Sa différence avec les transistors à effet de champ conventionnels réside dans le fait qu'entre la grille et le canal, directement dans le diélectrique, se trouve un autre conducteur, appelé grille flottante. Voici à quoi tout cela ressemble :

Sur la figure, nous voyons la grille drain-source habituelle, ainsi qu'un conducteur supplémentaire situé dans le diélectrique. Voyons comment fonctionne cet appareil.

Créons une différence de potentiel entre le drain et la source et appliquons un potentiel positif à la porte. Que va-t-il se passer alors ? C'est vrai, le courant circulera à travers le transistor à effet de champ du drain à la source. De plus, le courant est suffisamment important pour « percer » le diélectrique. À la suite de cette panne, certains électrons vont tomber sur la grille flottante. Une grille flottante chargée négativement crée un champ électrique qui commence à entraver la circulation du courant dans le canal, provoquant la désactivation du transistor. Et si vous coupez l'alimentation du transistor, les électrons de la grille flottante n'iront nulle part et sa charge restera inchangée pendant de nombreuses années.

Mais bien sûr, il existe un moyen de décharger le boulon flottant. Pour ce faire, il suffit d'appliquer une tension de signe opposé à la grille « principale », qui « conduira » tous les électrons, de sorte que la grille flottante restera déchargée.

C'est en fait ainsi que les informations sont stockées : s'il y a une charge négative sur la porte, alors cet état est considéré comme un état logique, et s'il n'y a pas de charge, alors c'est un zéro logique.

Nous avons réglé le problème du stockage des informations, il ne reste plus qu'à comprendre comment lire les informations d'un transistor à grille flottante. Et tout est très simple. Lorsqu'il y a une charge sur une grille flottante, son champ électrique empêche le courant de drain de circuler. Supposons qu'en l'absence de charge, nous puissions appliquer une tension de +5 V à la grille « principale », et qu'en même temps le courant commence à circuler dans le circuit de drain. Lorsque la grille flottante est chargée, une telle tension ne pourra pas faire circuler de courant, car le champ électrique de la grille flottante l'interférera. Dans ce cas, le courant circulera uniquement à une tension de +10V (par exemple =)). Cela nous donne deux seuils de tension. Et, en appliquant par exemple +7,5V, on peut, en fonction de la présence ou de l'absence de courant de drain, conclure sur la présence ou l'absence de charge sur la grille flottante. C'est ainsi que les informations stockées sont lues.

Quel est le rapport avec la mémoire Flash ? Et c'est très simple : un transistor à effet de champ avec une grille flottante est la cellule mémoire minimale capable de stocker un bit d'information. Et toute puce mémoire est constituée d'un grand nombre de transistors disposés d'une certaine manière. Et maintenant, il est temps d’examiner les principaux types de mémoire Flash. À savoir, j'aimerais discuter de la mémoire NOR et NAND.

Ces deux types de mémoire sont construits sur la base de transistors à grille flottante, sur lesquels nous avons consacré beaucoup de temps aujourd'hui.) Et la différence fondamentale réside dans la façon dont ces transistors sont connectés.

La conception NOR utilise une table conductrice bidimensionnelle. Les conducteurs sont appelés ligne de bit et ligne de mot. Tous les drains des transistors sont connectés à la ligne de bits et toutes les portes sont connectées à la ligne de mots. Regardons un exemple pour une meilleure compréhension.

Supposons que nous ayons besoin de lire des informations provenant d'une cellule spécifique. Cette cellule, ou plutôt ce transistor particulier, est relié par la grille à l'une des lignes de mots, et par le drain à l'une des lignes de bits. Ensuite nous appliquons simplement une tension de seuil à la ligne de mot correspondant à la grille de notre transistor et lisons son état comme dans l'exemple que nous avons regardé juste au dessus pour une cellule.

Avec NAND, tout est un peu plus compliqué. Si nous revenons à l’analogie du tableau, les cellules mémoire NAND sont un tableau tridimensionnel. Autrement dit, non pas un, mais plusieurs transistors sont connectés à chaque ligne de bits, ce qui conduit finalement à une réduction du nombre de conducteurs et à une augmentation de la compacité. C’est précisément l’un des principaux avantages de la mémoire NAND. Mais comment pouvons-nous calculer l’état d’un certain transistor avec une telle structure ? Pour comprendre le processus, considérez le diagramme :

Comme le montre le schéma, une ligne de bit correspond à plusieurs cellules. Et une caractéristique importante est la suivante : si au moins un des transistors est fermé, alors il y aura une haute tension sur la ligne de bits. Regardez ici :

En effet, un niveau bas sur la ligne de bit n'interviendra que lorsque toute la chaîne de transistors sera ouverte (rappelez-vous le cours sur les transistors à effet de champ 😉).

Ceci apparemment clair, nous revenons à notre question : comment calculer l'état d'un transistor spécifique ? Et pour ce faire, il ne suffit pas d'appliquer simplement une tension de seuil à la ligne de mot (à la grille du transistor) et de surveiller le signal sur la ligne de bit. Il faut également que tous les autres transistors soient à l'état ouvert. Et cela se fait de cette façon : une tension de seuil est appliquée à la grille de notre transistor, dont nous devons lire l'état (comme dans le cas de la mémoire NOR), et une tension accrue est appliquée aux grilles de tous les autres transistors. dans cette chaîne, de telle sorte que, quel que soit l'état de la grille flottante, le transistor s'ouvre. Et puis, en lisant le signal de la ligne de bit, nous découvrirons dans quel état se trouve le transistor qui nous intéresse (après tout, tous les autres sont absolument ouverts). C'est tout)

C'est ainsi que s'est déroulé l'article d'aujourd'hui) Nous avons compris le principe de fonctionnement et les principaux types de Flash, ainsi que la structure et le principe de fonctionnement de la mémoire NAND et NOR. J'espère que l'article sera utile et compréhensible, à bientôt !

Ce n’est un secret pour personne : dans le monde moderne, l’information est l’un des biens les plus importants. Et comme tout autre produit, il doit être stocké et transféré. Des périphériques de stockage portables ont été créés à cet effet. Dans un passé récent, ce rôle était joué par les disquettes et les CD, capables de stocker une très petite quantité d'informations dans de grandes dimensions. Avec le développement de la technologie informatique, la taille des supports de stockage a progressivement diminué, mais le volume de données qui y sont stockées a augmenté plusieurs fois. Cela a conduit à l’émergence d’un nouveau périphérique de stockage portable : la clé USB.

Mémoire flash- un type spécial de mémoire à semi-conducteur non volatile et réinscriptible.

Regardons de plus près : non volatile - qui ne nécessite pas d'énergie supplémentaire pour stocker les données (l'énergie n'est nécessaire que pour l'enregistrement), réinscriptible - permettant de modifier (réécrire) les données qui y sont stockées et semi-conducteur (à l'état solide), c'est-à-dire ne contenant pas de pièces mécaniquement mobiles (comme des disques durs ou des CD ordinaires), construits sur la base de circuits intégrés (IC-Chip).

Littéralement sous nos yeux, la mémoire flash est passée d'un moyen de stockage de données exotique et coûteux à l'un des supports de stockage les plus populaires. La mémoire SSD de ce type est largement utilisée dans les lecteurs portables et les ordinateurs de poche, dans les appareils photo et les lecteurs flash miniatures. Les premiers échantillons de production fonctionnaient à faible vitesse, mais aujourd'hui, la vitesse de lecture et d'écriture des données sur la mémoire flash vous permet de regarder un long métrage stocké dans une puce miniature ou d'exécuter un système d'exploitation « lourd » de classe Windows XP.

En raison de sa faible consommation d'énergie, de sa taille compacte, de sa durabilité et de ses performances relativement élevées, la mémoire flash est idéale pour être utilisée comme stockage dans des appareils portables tels que des appareils photo et vidéo numériques, des téléphones portables, des ordinateurs portables, des lecteurs MP3, des enregistreurs vocaux numériques, etc. .

Histoire

Initialement, les disques durs SSD ont été développés pour les serveurs à haute vitesse et ont été utilisés à des fins militaires, mais comme c'est généralement le cas, au fil du temps, ils ont commencé à être utilisés pour des ordinateurs et des serveurs civils.

Deux classes d'appareils ont émergé : dans un cas, ils sacrifiaient les circuits d'effacement pour obtenir une mémoire haute densité, et dans l'autre cas, ils fabriquaient un appareil entièrement fonctionnel avec une capacité beaucoup plus petite.

En conséquence, les efforts des ingénieurs visaient à résoudre le problème de la densité des circuits d'effacement. Ils furent couronnés de succès par l’invention de l’ingénieur Toshiba Fujio Masuoka en 1984. Fujio a présenté son développement lors de l'International Electron Devices Meeting à San Francisco, en Californie. Intel s'est intéressé à cette invention et quatre ans plus tard, en 1988, il a lancé le premier processeur flash commercial de type NOR. L'architecture de mémoire flash NAND a été annoncée un an plus tard par Toshiba en 1989 lors de la conférence internationale sur les circuits à semi-conducteurs. La puce NAND avait une vitesse d'écriture plus rapide et une zone de circuit plus petite.

On prétend parfois que le nom Flash en relation avec le type de mémoire est traduit par « flash ». En fait, ce n’est pas tout à fait vrai. Une version de son apparition indique que pour la première fois en 1989-90, Toshiba a utilisé le mot Flash dans le contexte de « rapide, instantané » pour décrire ses nouvelles puces. En général, Intel est considéré comme l'inventeur, ayant introduit la mémoire flash avec l'architecture NOR en 1988.

Les avantages des cartes flash USB par rapport aux autres lecteurs sont évidents :

petites dimensions,

très léger,

fonctionnement silencieux,

possibilité de réécriture,

bonne résistance aux contraintes mécaniques, contrairement aux CD et disquettes (5 à 10 fois supérieure au maximum autorisé pour les disques durs classiques),

résiste aux changements de température sévères,

pas de pièces mobiles, ce qui réduit la consommation d'énergie au minimum,

aucun problème de connexion - les sorties USB sont disponibles sur presque tous les ordinateurs,

grande quantité de mémoire,

enregistrer des informations dans des cellules mémoire,

La période de stockage des informations peut aller jusqu'à 100 ans.

La mémoire flash consomme beaucoup (environ 10 à 20 fois ou plus) moins d'énergie pendant le fonctionnement.

Il convient également de noter que pour travailler avec une clé USB, vous n'avez besoin d'aucun programme tiers, adaptateur, etc. L'appareil est reconnu automatiquement.

Si vous écrivez sur une clé USB 10 fois par jour, elle durera environ 30 ans.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement de la technologie des mémoires flash à semi-conducteurs repose sur la modification et l'enregistrement de la charge électrique dans une zone isolée (poche) de la structure semi-conductrice.

Le changement de charge (« écriture » et « effacement ») est réalisé en appliquant un potentiel élevé entre la grille et la source de sorte que l'intensité du champ électrique dans le mince diélectrique entre le canal du transistor et la poche soit suffisante pour provoquer un effet tunnel. Pour renforcer l'effet tunnel des électrons dans la poche pendant l'écriture, une légère accélération des électrons est appliquée en faisant passer un courant à travers le canal du transistor à effet de champ.

Représentation schématique d'un transistor à grille flottante.

Entre la grille de contrôle et le canal par lequel le courant circule de la source au drain, on place la même grille flottante, entourée d'une fine couche de diélectrique. En conséquence, lorsque le courant circule à travers un tel transistor à effet de champ « modifié », certains électrons de haute énergie traversent le diélectrique et se retrouvent à l’intérieur de la grille flottante. Il est clair que pendant que les électrons creusaient un tunnel et erraient à l'intérieur de cette porte, ils ont perdu une partie de leur énergie et ne peuvent pratiquement pas revenir en arrière. Appareils SLC et MLC

Il existe des dispositifs dans lesquels une cellule élémentaire stocke un bit d'information et plusieurs. Dans les cellules monobit, seuls deux niveaux de charge sont distingués sur la grille flottante. De telles cellules sont appelées cellules à un seul niveau. cellule à un seul niveau SLC). Dans les cellules multi-bits, on distingue plusieurs niveaux de charge ; ils sont appelés multi-niveaux. cellule multi-niveaux, MLC). Les appareils MLC sont moins chers et plus volumineux que les appareils SLC, mais le temps d'accès et le nombre de réécritures sont pires.

Mémoire audio

Un développement naturel de l'idée des cellules MLC a été l'idée d'enregistrer un signal analogique dans la cellule. Ces puces flash analogiques sont les plus largement utilisées dans la reproduction sonore. De tels microcircuits sont largement utilisés dans toutes sortes de jouets, cartes son, etc.

Ni mémoire flash

Conception NI utilise une matrice bidimensionnelle classique de conducteurs (« lignes » et « colonnes ») dans laquelle une cellule est installée à l'intersection. Dans ce cas, le conducteur des lignes était connecté au drain du transistor, et le conducteur des colonnes à la deuxième grille. La source était reliée à un substrat commun à tous. Avec cette conception, il était facile de lire l’état d’un transistor particulier en appliquant une tension positive à une colonne et une ligne.

Ce type de mémoire flash est basé sur l'algorithme NOR, puisque dans un transistor à grille flottante, une tension de grille trop faible en signifie un. Ce type de transistor est constitué de deux grilles : flottante et de contrôle. La première grille est complètement isolée et a la capacité de retenir les électrons jusqu’à dix ans. La cellule est également constituée d'un drain et d'une source. Lorsqu'une tension est appliquée à la grille de commande, un champ électrique est généré et ce que l'on appelle l'effet tunnel se produit. La plupart des électrons sont transférés (tunnels) à travers la couche isolante et pénètrent dans la grille flottante. La charge sur la grille flottante du transistor modifie la "largeur" ​​drain-source et la conductivité du canal utilisé pour la lecture. Les cellules d'écriture et de lecture sont très différentes en termes de consommation électrique : par exemple, les clés USB consomment plus de courant lors de l'écriture que lors de la lecture (consommant très peu d'énergie). Pour supprimer (effacer) des données, une tension négative suffisamment élevée est appliquée à la grille de contrôle, ce qui conduit à l'effet inverse (les électrons de la grille flottante sont transférés à la source par effet tunnel). Dans l'architecture NOR, il est nécessaire de connecter un contact à chaque transistor, ce qui augmente considérablement la taille du processeur. Ce problème est résolu grâce à la nouvelle architecture NAND.