Флеш накопители

Подключаемые устройства, потребляющие небольшой ток, могут  быть запитаны от шины USB. Максимальный ток, который может обеспечить шина равен 500 мА. Это ток, доступный всем устройствам на шине, а не, как приходит некоторым в голову, на каждое из 127 возможных устройств (при этом на стадии подключения и конфигурирования потребляемый ток не должен превышать 100 мА, в противном случае устройство просто не будет инициировано). Для увеличения доступной мощности питания на шине, концентраторы могут оснащаться своим собственным блоком питания, однако такое решение не популярно.

Теперь, обладая необходимым  минимумом сведений об шине USB, устройствах протоколах и пр. можно попробовать в общих чертах разобраться с тем как же все это работает.

Итак, к шине подключено новое  устройство. Наверняка вы задавались вопросом, каким образом происходит обнаружение. Ответ прост: обнаружение  устройства, а также и его скоростной режим определяется по скачку напряжения, который имеет место быть при  включении на шине данных. Этот скачок создается подключением резистора к напряжению 3.3 В. Для низкоскоростных устройств этот резистор подключается к шине D-, для полно- и высокоскоростных - к шине D+. Обычно тот резистор делается программно управляемым для того, что бы после обнаружения устройства его можно было отключить и сбалансировать линию. Итак, новое устройство подключено и обнаружено.

Конфигурирование осуществляется через конечную точку с номером 0 (для любопытных можно сказать, что обмен информацией в этот момент происходит в полноскоростном режиме!). Загружаются необходимые драйверы. Устройство готово к работе.

Обмен данными. Случай первый: передача от хоста к устройству. В принципе, никакой сложности  нет. Как только такая необходимость  возникла, хост может инициировать передачу. Для этого он посылает устройству пакет out (в знак того, что данные будет передавать он), затем посылает сами данные, а затем принимает пакет ACK, подтверждающий, что данные устройством получены без ошибок (если это не изохронный тип передачи, для которого подтверждение не передается).

Обмен данными. Случай второй: от устройства к хосту. У устройства возникла необходимость передать данные. НО! Оно не может никаким образом  дать знать об этом хосту. Таких средств  в USB просто не предусмотрено. Для того, что бы выполнить такую передачу, хост должен обратиться у устройству с вопросом, не имеет ли оно желание чего-либо ему сказать (послав пакет in). В ответ на что устройство вышлет ему имеющиеся данные и дождется получения подтверждения (снова же, если ведется не изохронная передача). Соответственно, если хост не обратиться с таким вопросом, то данные никогда не будут переданы.

Обмен управляющей информацией. В принципе имеет ту же логику, но используется передача типа управление и канал сообщений и специальные пакеты.

Во время простоев в  энергосберегающих целях устройства переводятся в состояние suspend (и выход из этого состояния, передача информации о пробуждении - единственный случай, когда устройство может стать инициатором транзакции). Вообще состояний в которых может пребывать устройство гораздо больше, но это основное из того, что нам было необходимо знать для формирования общего представления о принципах работы.

Флэш-память

Следует признать тот факт, что цифровые технологии все шире входят в нашу жизнь. За последние  пять лет появилось множество  различных МРЗ-плееров, камер, карманных  компьютеров и другой цифровой аппаратуры. А все это стало возможным  благодаря созданию компактных и  мощных процессоров. Однако при покупке  какого-либо устройства, помещающегося  в кармане, не стоит ориентироваться  лишь на процессорную мощность, поскольку  в списке приоритетов она стоит  далеко не на первом месте.

При выборе портативных устройств  самое важное, на мой взгляд - время  автономной работы при разумных массе  и размерах элемента питания. Во многом это от памяти, которая определяет объем сохраненного материала, и, продолжительность  работы без подзарядки аккумуляторов. Возможность хранения информации в  карманных устройствах ограничивается скромными энергоресурсами Память, обычно используемая в ОЗУ компьютеров, требует постоянной подачи напряжения. Дисковые накопители могут сохранять  информацию и без непрерывной  подачи электричества, зато при записи и считывании данных тратят его за троих. Хорошим выходом оказалась  флэш-память, не разряжающаяся самопроизвольно. Носители на ее основе называются твердотельными, поскольку не имеют движущихся частей. К сожалению, флэш-память - дорогое  удовольствие: средняя стоимость  ее мегабайта составляет 2 доллара[1], что в восемь раз выше, чем у SDRAM, не говоря уж о жестких дисках. А вот отсутствие движущихся частей повышает надежность флэш-памяти: стандартные рабочие перегрузки равняются 15 g, а кратковременные могут достигать 2000 g, т. е. теоретически карта должна превосходно работать при максимально возможных космических перегрузках, и выдержать падения с трёхметровой высоты. Причем в таких условиях гарантируется функционирование карты до 100 лет.

Многие производители  вычислительной техники видят память будущего исключительно твердотелой. Следствием этого стало практически одновременное появление на рынке комплектующих нескольких стандартов флэш-памяти.

Compact Flash

Этот стандарт был предложен  в 1994 г. компанией SanDisk, а в 1995 г. его стала продвигать ассоциация CFA, созданная такими крупными компаниями, как Hewlett-Packard, Hitachi, IBM, Motorola и др. Сейчас в нее входят уже более 165 фирм.

Модули памяти Compact Flash (CF) представляют собой модификацию PC-карт. Правда, они меньше по объему и имеют всего 50 контактов вместо 68, но их можно подключать в разъемы PCMCIA через пассивный переходник без дополнительного ПО. Устройства CF делятся на два типа, внешне различающихся толщиной. Размеры CF типа I - 36,4x42,8x3,3 мм, a CF типа II имеют ту же площадь, но их толщина больше - 5 мм. Карты типа II несовместимы с разъемами типа I, тогда как для карт типа I подходят порты обоих видов.

Для работы модули CF используют напряжение 3,3 или 5 В и ток до 100 мА. В итоге, по утверждению производителей, они потребляют в 20 раз меньше энергии, нежели стандартные жесткие диски, так что не нужно часто заменять батарейки.

Максимальная емкость  карт типа I составляет 256 Мбайт (у компаний PQI и Delkin), а карт типа II - 512 Мбайт (у фирмы SiliconTech).Причём цена экспоненциально зависит от размера модуля. Например, SiliconTech за свою полугигабайтную микросхему типа II требует 1608 долл., а наиболее выгодные по критерию "доллар за мегабайт" 128- и 256-Мбайтные карты стоят от 205 и 420 долл. соответственно. Память типа I дороже, чем типа II, так как у нее то же число микросхем надо вмещать в меньший объем.

Стандарт Compact Flash уже довольно давно представлен на рынке, поэтому при покупке камеры, работающей с картами CF, можно не сомневаться, что удастся найти совместимый по памяти МРЗ-плеер и не придется иметь дело с картами разных видов. Для совмещения карты данного типа с ноутбуком достаточно купить за 10 долл. переходник для разъема PCMCIA.

SmartMedia

Стандарт SmartMedia, или SSFDC был разработан в 1995 г. компанией Toshiba, а его продвижением занимается организация SSFDC Forum, в рядах которой немало известных компаний. SSFDC (Solid State Floppy Disk Card) можно перевести как "твердотельная дискета". Следует отметить, что многие производители делают флэш-карты сразу трех основных типов: Compact Flash, SmartMedia и MultiMediaCard.

В отличие от Compact Flash, карты SmartMedia (SM) не снабжены встроенным контроллером, что, по замыслу создателей, должно снижать их стоимость. Кроме того, SM имеют меньшие размеры (37x45x1,76 мм) и массу (до 2 г). По популярности SM спорят с CF, а вместе с ним оба этих стандарта охватывают более половины рынка флэш-карт.

Рабочие напряжения у SM такие  же, как и у CF, но обычно используется 3,3 В. Максимальная емкость карт, объявленная  производителями, в частности компаниями ЕМТЕС и Delkin, составляет 128 Мбайт, и стоит около 250 долл.. Из-за отсутствия внутреннего контроллера для работы с этими картами невозможно применить пассивный переходник, а считыватели для них стоят около 50 долл. SM обычно используются в цифровых камерах и МРЗ-плеерах, а вот в КПК - практически никогда.

MultiMediaCard

Этот стандарт предложили в 1997 г. компании Infineon Technologies (подразделение Siemens) и SanDisk, а продвигает его ассоциация ММСА, состоящая из 80 компаний (Infineon, Nokia, Ericsson, Hitachi, SanDisk, Motorola и др.).

Карты ММС еще меньше, чем  рассмотренные выше, - 32x24x1,4 мм, да и  весят они всего 1,5 г. Поэтому и  предназначены в основном для  ультрапортативных устройств, особенно актуальны они в КПК, сотовых  телефонах и электронных записных книжках.

Эти модули памяти работают при напряжениях 3,3 или 2,7 В и токе до 35 мА, что и обусловливает низкое энергопотребление.

Максимальная емкость  ММС, представленных на Российском рынке, составляет 64 Мбайт, и стоит около 130 долл. Этот же объем оказался наиболее выгодным по соотношению "доллар за мегабайт".

Сейчас стандарт ММС уже  достаточно популярен, и примером тому может служить его поддержка  КПК Cassiopea EM-500

Secure Digital

Компания Matsushita Electronic (известная под торговой маркой Panasonic) вместе с SanDisk и Toshiba разработали стандарт, в котором учли последние веяния времени. Чтобы предотвратить несанкционированное копирование, носители Secure Digital (SD) снабжены средствами защиты от незаконного копирования.

Размеры карт - 32x24x2,1 мм. Разъемы  для них совместимы с модулями ММС. Пока стандарт только начал завоевывать  рынок, но производители обещают  уже в этом году довести емкость  карт SD до 256 Мбайт.

Уже анонсирован выпуск в  формате SD модемов и других периферийных устройств. А возможность защиты авторских прав позволила продавцам  выпустить в продажу книги  и песни на этих носителях.

Memory Stick

Некогда Sony заставила компьютерную индустрию выбрать в качестве сменных носителей свои 3,5-дюймовые флоппи-дисководы, а теперь она решила позаботиться о своих позициях и на аудиорынке, для чего разработала новый стандарт флэш-карт Memory Stick

(MS). Эти 10-контактные устройства . размерами 21,5x50x2,8 мм и массой 4 г стали опорой цифровой империи Sony, которая устанавливает их в свои цифровые плееры, фотоаппараты и видеокамеры, также игрушки и другие устройства.

В апреле этого (2001) года была выпущена новая, 128-Мбайт модель MS стоимостью 249 долл. Также существует разновидность MS MagicGate (с защитой от несанкционированного копирования), предназначенная для плееров. В настоящее время стандарт Memory Stick поддерживается почти исключительно устройствами производства концерна Sony. Из-за такой не универсальности они и не получили широкого распространения.

Считыватели

Для быстрого и удобного обмена информацией между флэш-картами  и компьютером используются считыватели. Они различаются способом и интерфейсом  подключения к ПК, а также скоростными  характеристиками.

Внешние считыватели

Эти устройства могут подключаться через USB, LPT, и FireWire(IEEE1394) интерфейсы. Они отличаются друг от друга только скоростными показателями. Скорость самого медленного из них – подключаемого через параллельный порт, может достигать 0,34Мбайт/с – при записи, и 0,62Мбайт/с – при чтение данных. У моделей с универсальным последовательным портом эти показатели составляют 0,46 и 0,77Мбайт/с. А вот FireWire считыватель оставил далеко позади всех своих конкурентов. Устройства с данным интерфейсом способны “запоминать” информацию на скорости до 0,7Мбайт/с, и выдавать её в три раза быстрее - 2,1Мбайт/с. Также большим плюсом является способность некоторых моделей работать ни с одним, а с несколькими стандартами флэш-памяти.

Внутренние считыватели

Подобные устройства вставляются  в 3,5-дюймовый отсек системного блока, и подключаются к ATA интерфейсу. К  достоинствам считывателей данного  класса относятся высокая скорость(0,52 Мбайт/с и 1Мбайт/с) и отсутствие посторонних  устройств на столе. А к недостаткам  – то он занимает отсек системного блока, и IDE канал.

Считыватели - переходники

Этот класс устройств  позволяет подключить флэш-карту  к компьютеру через дисковод. При  этом используется переходник внешне похожий на 3,5-дюймовую дискету(или PC-карту для ноутбуков). Карта памяти вставляется в адаптер, который впоследствии размещается в дисководе. Использование PCMCIA-адаптеров даёт неплохие результаты, скорость передачи достигает 1Мбайт/с. А при использовании флоппи-дисковода она недотягивает и до отметки 36 Кбайт/с. И это при том что FDD(FlashPath)-адаптер стоит дороже любого другого считывателя.