4.5. Устройство и принцип работы флеш-памяти nor и nand

В основе флэш-памяти лежит запоминающая ячейка на основе полевого транзистора с плавающим затвором (рис. 4.10,а). В зависимости от способа соединения ячеек различают флэш-память типа NOR (рис. 4.10,б) и NAND (рис. 4.10,в).

а)

б)

в)

Рис. 4.10. Схема запоминающей ячейки FLASH-памяти (а), организация памяти NOR (б) и один столбец матрицы NAND (в)

На рис. 4.10, а показана запоминающая ячейка на полевом транзисторе. Электрическое сопротивление выводов 1 и 3 относительно вывода 2 примерно одинаково, поэтому в значительной степени транзистор симметричен, и будет работать даже при перестановке выводов 1 и 3.

На рис. 4.10,б показаны организация памяти NOR. В ней выводы 1 всех ячеек соединены постоянно с "землёй", т.е. поверхностью нулевого потенциала, а выводы 3 – постоянно присоединены к линии битов. На рисунке показаны две ячейки, образующие матрицу 1х2, на практике размерность матрицы во много раз больше как по числу строк, так и по числу столбцов. Выбор одной из ячеек матрицы осуществляется по линии слов WL1 или WL2. После выбора ячейки осуществляется или запись данных по линии битов BL или чтение данных по той же линии. Таким образом, выходной сигнал снимается или с одной ячейки или с другой. Отсюда и название организации памяти NOR (ИЛИ-НЕ).

На рис. 4.10,в показаны две ячейки матрицы 1х2 памяти, организованной по схеме NAND (И-НЕ). В микросхему такой памяти входит множество матриц, таким образом, имеется трёхмерная матрица, состоящая из m строк, n столбцов и k слоёв. Выбор строки в слое осуществляется сигналом, поданным на вход GS транзистора Т1. Строка данных присоединяется к линии битов через транзистор Т2 посредством подачи сигнала на его вывод BLS. Первоначально сигнал выбора слова подаётся на все выводы WL1, WL2 и т.д. Нулевой потенциал попадает на транзистор T2 только при открытых транзисторах всех ячеек. Если нулевой потенциал до транзистора не доходит, то проверка состояния выбранной ячейки памяти производится по сложному алгоритму.

Учитывая, что все транзисторы ячеек могут быть выполнены на одной пластине полупроводника (подложке), и анализируя площади, занимаемые выводами ячеек, можно сделать вывод, что у микросхем типа NOR на кристалле размещается меньше ячеек, чем у микросхем типа NAND. Поэтому микросхемы типа NOR позволяют создать не кристалле до 64 МБ памяти, а микросхемы типа NAND – единицы ГБ. Однако у микросхем скорость доступа к данным выше и алгоритм управления проще, чем у микросхем типа NAND. Поэтому микросхемы типа NOR используются как непосредственная память программ и для хранения небольших объёмов данных, а микросхемы типа NAND – для хранения больших объёмов данных.

Контрольные вопросы:

1. Какие устройства называются внешней памятью машины? Почему? Приведите примеры.

2. Какие характеристики имеют устройства внешней памяти?

3. Что такое ёмкость устройства внешней памяти? В каких единицах измеряется?

4. Что такое единица пересылки?

5. Что такое метод доступа? Какие методы доступа существуют?

6. Какие характеристики определяют быстродействие устройства внешней памяти?

7. Что такое время доступа?

8. Что такое среднее время считывания?

9. Что такое физические диски?

10. Что такое логические диски и как они образуются?

11. На чём основана работа магнитных дисков?

12. Какой способ намагничивания обеспечивает большую плотность записи? Почему?

13. Как понять слова "продольное намагничивание" и "поперечное намагничивание"?

14. Что такое индукция магнитного поля?

15. На чём основана работа оптических накопителей информации?

16. Что такое ленды и питы?

17. Поясните принцип действия твердотельной памяти.

18. Нарисуйте и поясните схему запоминающего элемента твердотельной памяти.

19. Нарисуйте и поясните схему устройства накопителя на магнитном диске с одним носителем.

20. Нарисуйте и поясните схему устройства накопителя на магнитном диске с двумя носителями.

21. Какие схемы устройств считывания используются в накопителях на магнитных дисках?

22. Как устроена головка записи/считывания современного накопителя на магнитных дисках?

23. Что такое дорожки и секторы? Какой вид они имеют и как создаются?

24. Нарисуйте и поясните схему сектора магнитного диска.

25. Какие недостатки имеют накопители с постоянным угловым размером сектора?

26. Что такое RAID-система? Поясните схемой. В каких целях создаются RAID-системы?

27. Нарисуйте и поясните схему RAID-системы без зеркалирования.

28. Нарисуйте и поясните RAID-систему с зеркалированием. Что даёт такая система?

29. Как реализуются RAID-системы аппаратным способом?

30. Как реализуются RAID-системы программным способом?

31. Поясните классификацию накопителей на магнитной ленте.

32. Что такое линейный и серпантинный способ записи?

33. Что такое наклонно-строчный способ записи?

34. Как получается наклонно-строчный способ записи?

35. Что такое картридж и кассета? В чём их достоинства и недостатки?

36. Что такое стриммеры, стекеры и ленточные библиотеки?

37. Как кодируется информация на оптических носителях?

38. Как устроен накопитель на оптических дисках и как организована его поверхность?

39. Поясните классификацию оптических дисков. Как увеличили их ёмкость?

40. Какова схема блока информации на оптическом диске?

41. Поясните организацию твердотельной памяти типа NOR.

42. Поясните организацию твердотельной памяти типа NAND.