Nguyên lý lưu trữ dữ liệu của usb

nguyên lý lưu trữ dữ liệu của usb

Đề tài:Phân tích tìm hiểu nguyên lý

lưu trữ giữ liệu của thiết bị USB

Flash memory

Nhóm số 7: Vũ Huy Hùng

Vũ Văn Qúy Lớp :65DCDT22

Kiến Trúc Máy Tính

Mục Lục

I Giới thiệu chung về USB Flash

II Cấu tạo của USB Flash

III Nguyên lý lưu trữ của Chip Flash

1 Giới thiệu về Chip Flash

2 Ghi- xóa dữ liệu của Cell

3 NOR Flash và NAND Flash

IV Ứng dụng

I Giới thiệu

• USB = (Univer Serial Bus) là một chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính.

• USB Flash là thiết bị lưu trữ sử dụng bộ nhớ flash ( một dạng

IC nhớ hỗ trợ cắm nóng, tháo lắp nhanh) tích hợp với giao tiếp USB

- USB Flash sử dụng loại bộ nhớ dạng non-volatile, nghĩa là bộ nhớ không mất dữ liệu khi ngắt nguồn điện Khá phổ biến là bộ nhớ NVRAM ( non-volatile random access memory), còn gọi là

flash memory (bộ nhớ chớp nhoáng).

Dung lượng → 256 GB

II Cấu tạo

Hình ảnh cấu tạo bên trong của một USB dạng dùng bộ nhớ Flash

(Chip bên trái là chip nhớ flash)

1 1 Đầu cắm đực (male) của

giao tiếp USB

2 Bộ điều khiển bộ nhớ

3 Các đầu nối không chân cắm

4 Chíp nhớ NAND flash

5 Bộ giao động tinh thể thạch anh 12.000 MHz

6 Đèn LED báo hiệu trạng thái làm việc của USB flash

7 Chuyển mạch để lựa chọn chế

độ làm việc của USB flash

8 Khoảng trống cho phép nâng cấp lên thêm một chíp nhớ

NAND flash thứ hai

III Nguyên lý lưu trữ dữ liệu

1.Giới thiệu về Chip Flash

o Chip của USB Flash là 1flash memory.

o Flash memory về kỹ thuật thì Bộ nhớ flash là một

loại EEPROM là bộ nhớ đọc/ghi bằng điện và không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện Chúng có ô nhớ được lập bằng 2 dạng cổng logic là NAND và NOR,

và cho phép đọc/ghi từng khối nhỏ , nhưng nó khác với EEPROM là nó được xóa và ghi lại theo từng block, còn ban đầu EEPROM chỉ có thể xóa toàn bộ

o Flash memory rẻ hơn nhiều so với EEPROM

2) Cell

o Flash memory lưu thông tin trong một mảng các ô nhớ (cell) Các cell nhận giá trị 0 và 1 qua một quá trình phức tạp được gọi là Fowler-Nordheim tunneling

o Tunneling được dùng để thay đổi cách sắp đặt các electrons trên floating gate Những Electrons kích thích được đẩy qua (bởi một điện tích khoảng 10 đến 13 volts) và chặn lại ở mặt khác của lớp Oxit dày

o Mỗi cell tương tự như MOSFET, ngoài cổng điều khiển

(control gate CG) giống như Transistor MOS, còn có 1 cổng luân chuyển (floating gate FG) được bảo vệ bằng 1 lớp oxit dày FG đứng giữa CG và kênh MOSFET Bởi vì FG là tế bào điện độc lập được cách ly bởi lớp cách điện, nên bất cứ electron nào bị lọt vào lớp đó đều bị giữ lại (và vì thế nó lưu trữ thông tin ko ảnh hưởng thời gian)

o Một thiết bị đặc biệt được gọi là cell sensor sẽ theo dõi mức

truyền của các electron qua floating gate Nếu trong ngưỡng 50% thì nó hiện giá trị 1, vượt quá 50% thì nhận giá trị 0 Các electrons có thể được đẩy trở lại vị trí ban đầu, khi đó cell nhận giá trị 1

o Trạng thái mặc định tương ứng logic với giá trị

“1” nhị phân, bởi vì dòng điện sẽ đi qua kênh với điện

áp thích hợp tới cổng điều khiển

o Ghi dữ liệu, tương đương việc chuyển cell thành

giá trị “0” bởi thủ tục dưới đây:

o Điện áp 5V được đặt vào CG

o Kênh on , electron di chuyển giữa source và drain

o Điện áp giữa source và drain đủ cao để vài electron có

năng lượng cao nhảy qua khoảng cách điện của FG (hot-electron injection)

o Xóa dữ liệu, tương đương đưa cell về 1 (reset),

1 điệp áp cao đc đặt ngược lại giữa CG và drain, kéo electron ra khỏi FG (quantum - tunneling)

III NOR và NAND Flash

o NOR flash được tách ra thành các segment

thường được gọi là các block hay các sector Vì thao tác xóa chỉ có thể thực hiện trên từng đơn vị nhớ cơ bản

segment ( là block hoặc sector), nên khi xóa 1 segment thì tất cả các cell thuộc segment đó bị xóa cùng 1 lúc Tuy nhiên thì việc ghi các cell , thông thường có thể

thực hiện ghi 1byte hoặc 1 từ mỗi lần

o NOR flash cơ bản có số lần ghi-xóa nhiều,

nhưng phải cung cấp toàn bộ các địa chỉ và các bus dữ liệu, nó cho phép truy xuất ngẫu nhiên đến bất kỳ vùng nhớ nào

o NAND flash sử dụng tunnel injection (còn gọi

là Fowler-Nordheim tunneling) để ghi và tunnel release

để xóa

oBắt đầu tất cả các bit đều ở giá trị 1, bất kỳ vùng

nào thuộc block đều có thể ghi được Nhưng khi 1 bit

được chuyển thành 0 chỉ có thể xóa toàn bộ khối mới có

thể đưa về trạng thái ban đầu.Nếu ở dạng NOR Flash , có thể yêu cầu truy xuất ngẫu nhiên quá trình ghi-xóa

o Mặc dù cả NAND và NOR Flash đều tương tự

nhau nhưng chúng cũng có một số điểm khác nhau

NAND flash sử dụng công nghệ truy cập tuần tự phù

hợp hơn cho việc lưu trữ dữ liệu NOR flash là một

công nghệ truy cập ngẫu nhiên, điều này làm cho nó tốt

hơn trong việc lưu trữ các chương trình sử dụng tốn ít

bộ nhớ

IV Ứng dụng

o NOR flash thường được sử dụng trong các ứng

dụng như chạy một hệ điều hành của điện thoại di động

o NAND flash được sử dụng điển hình trong các ứng

dụng như các thẻ nhớ USB