Информационно-вычислительных систем и сетей

1.

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
Кафедра 24: «Информационно-вычислительных
систем и сетей»
Дисциплина: «Организация ЭВМ и систем»
Лекция
ктн снс Кремез Г. В.

2.

Лекция
Лекция № 21. Электронные внешние запоминающие
устройства
Цель: формирование знаний по принципам реализации
внешних запоминающих устройств ЭВМ
Учебные вопросы:
1.Флеш-память.
2.Принципы работы полевого транзистора с плавающим
затвором.
2

3.

Рекомендуемая литература
.
.
.
2.Электронные вычислительные машины и периферийные
устройства. Ч.2. Периферийные устройства: учебное
пособие/под ред. Г.В. Кремеза.– СПб.: ВКА имени А.Ф.
Можайского, 2015. – 146 с.
3.Эксплуатация средств вычислительной техники. Часть 1.
Аппаратные средства вычислительной техники: учебник /под
ред. Г.В.Кремеза. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2013. –
505 с.
4.Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем:
Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2011.- 688 с.
3

4.

Учебный вопрос № 1
Флеш-память
4

5.

Организация флэш-памяти и обозначение
полевого транзистора с плавающим затвором
5

6.

Флеш-память – это вид энергонезависимой
перезаписываемой полупроводниковой памяти.
Ячейка ее в большинстве простейших
случаев состоит из одного полевого транзистора с
плавающим затвором.
Она
способна
хранить
один
бит
информации.
В отличие от рассмотренных выше типов
ВЗУ флеш-память не имеет подвижных частей.
Различаются
такие
устройства
по
интерфейсу и применяемому контроллеру: флешкарты
памяти,
USB
флеш-накопитель,
электронные диски SSD (Solid-State Drive).
Их емкость – десятки гигабайт.
6

7.

USB Flash накопитель
7

8.

USB
Flash
накопитель
(флешка)
комплексирует флеш-память и USB-интерфейс.
Он включает: 1- USB-разъем; 2 ‒
микроконтроллер; 3 ‒ контрольные точки для
диагностики; 4 ‒ микросхему flash памяти; 5 ‒
кварцевый резонатор; 6 ‒ светодиод; 7 ‒
переключатель «защита от записи»; 8 ‒ место для
дополнительной микросхемы памяти.
8

9.

Достоинства флеш-памяти в сравнении с
НМД и НОД:
• намного
большая
скорость
выполнения
операции чтения ввиду отсутствия в конструкции
инерционных механический частей;
• более высокая надежность ввиду отсутствия
подвижных частей;
• малое энергопотребление;
• высокая
устойчивость
к
вибрационным
нагрузкам;
• полное отсутствие шума.
Недостатками
являются
ограниченное
количество циклов записи, чувствительность к
электростатическому разряду и высокая стоимость
за каждый Гбайт информации.
9

10.

Учебный вопрос № 2
Принципы работы полевого транзистора с
плавающим затвором
10

11.

Полевой транзистор с плавающим затвором
11

12.

Полевой транзистор - состояние «открыт»
12

13.

Накопление заряда плавающим затвором
13

14.

Принцип
сохранения
информации
полевым
транзистором
с
плавающим
затвором заключается в следующем.
При подаче напряжения между стоком и
истоком
при
отключенном
управляющем
затворе и отсутствии заряда на плавающем
затворе через канал пойдет ток.
Если приложить к управляющему затвору
положительное
напряжение,
то
по
цепи
«управляющий затвор ‒ плавающий затвор-исток»
потечет ток.
Разрыв
этой
цепи
приведет
к
«запиранию» на электрически изолированном
плавающем затворе избытка электронов.
14

15.

Полевой транзистор «заперт»
15

16.

Если теперь приложить напряжение к цепи
«сток ‒ исток», то протекания тока по ней не
будет, так как проводящий канал закрыт
(уничтожен) электрическим полем, создаваемым
отрицательным зарядом на плавающем затворе,
полевой транзистор заперт.
Чтобы убрать с плавающего затвора
«запирающий» канал отрицательный заряд,
необходимо
к
управляющему
затвору
приложить
потенциал
отрицательной
полярности, способный «согнать» с него
электроны.
16

17.

«Стирание» заряда с плавающего затвора
17

18.

Таким образом, «открытое» состояние
транзистора может кодировать нуль, «закрытое» ‒
единицу, а сам полевой транзистор выполняет
роль запоминающего элемента ячейки флешпамяти.
Количество
циклов
записи-стирания
заряда на плавающем затворе ограничено
(порядка нескольких миллионов) тем, что по мере
выполнения
этих
операций
происходит
постепенное разрушение диэлектрического слоя
за счет насыщения его электронами.
Существуют
несколько
вариантов
объединения ячеек в модули памяти: наиболее
распространенными являются память типа NOR
(Not OR, НЕ-ИЛИ) и NAND (Not AND, НЕ-И).
18

19.

Организация NOR-памяти
19

20.

Организация NAND-памяти
20

21.

Задание на самостоятельную работу
1. Отработать учебный материал по конспекту лекций.
2. Изучить материал рекомендованной по дисциплине
литературы [2, с.93-102, 126-136], [4, с.493-500].
21