Сайт радиолюбителей Республики Коми.
Обзор по микросхемам FLASH-памяти K9K4G08Q0M, K9K4G16Q0M, K9K4G08U0M, K9K4G16U0M - фирмы SAMSUNG.
На главную Главная

С внедрением в наш быт различных приборов с различным объемом памяти значительно облегчается пользование этими приборами в различных рутинно - постоянных операциях. Попробуем рассмотреть в этом кратком обзоре ряд микросхем наиболее часто встречающихся в различной аппаратуре. Поэтому в данном обзоре описаны микросхемы флэш-памяти объемом 4 Гбита K9K4G08Q0M-YCB0/YIB0, K9K4G16Q0M-YCB0/YIB0, K9K4G08U0M-YCB0/YIB0, K9K4G16U0M-YCB0/YIB0 фирмы SAMSUNG.

Эти микросхемы используются в качестве энергонезависимой памяти в бытовых, промышленных и компьютерных устройствах. В цифровых видео и фотокамерах, диктофонах и автоответчиках эти микросхемы используются в качестве памяти для изображения и звука в составе твердотельных флэш-дисков. Микросхемы флэш-памяти разделяются на группы по напряжению питания и архитектуре все они приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Обозначение прибора

Напряжение питания (номинальное значение)

Архитектура

Тип корпуса

K9K4G08Q0M-Y

1,70…1,95В (1,8В)

512 Mбит х 8

TSOP1

K9K4G16Q0M-Y

1,70…1,95В (1,8В)

256 Mбит х 16

TSOP1

K9K4G08U0M-Y

2,7…3,6B (3,3В)

512 Mбит х 8

TSOP1

K9K4G16U0M-Y

2,7…3,6 B (3,3В)

256 Mбит х 16

TSOP1

Микросхемы K9K4GXXX0M имеют емкость 4 Гбита с резервом 128 Mбит (фактическая емкость составляет 4 429 185 024 бита) и архитектуру 512 Mбитх 8 или 256 Mбитх 16 с надежностью до 1 млн. циклов записи/стирания. 8-разрядные микросхемы организованы в 2112х 8 страниц, а 16-разрядные- в 1056х 16 столбцов. Во всех микросхемах есть резервные биты, располагающиеся в 128 строках с адресами 2048-2111 у 8-разрядных микросхем, или в 64 столбцах с адресами 1024-1055- у 16-разрядных.

Для организации передачи данных в течение операции чтения/записи страницы между ячейками памяти и портами ввода-вывода у этих микросхем имеются последовательно связанные друг с другом регистры данных размером 2112 байт для 8-разрядной, или 1056-словный– для 16-разрядной микросхемы и регистры кэша соответствующего объема.

Массив памяти строится из 32 связанных ячеек, находящихся на разных страницах и объединенных структурой И-НЕ. 32 ячейки, объединяющие 135168 структур 2И-НЕ и расположенные на 64 страницах, составляют блок. Совокупность 8- или 16-разрядных блоков составляет массив памяти. В таблице 2 представлено назначение выводов микросхем флэш-памяти.

Таблица 2.

№ выводов

Обозначение вывода (тип микросхемы)

Назначение вывода

29 - 32; 41-44

I/O (0-7) (K9K4G08X0M-Y)

Ввод/вывод данных. Выводы используются для ввода/вывода адресов ячеек, данных или команд в течение циклов считывания/записи. Когда микросхема не выбрана, или обращение к выводам запрещено, они переводятся в состояние высокого импеданса

26, 28, 30, 32, 40, 42, 44, 46, 27, 29, 31, 33, 41, 43, 45, 47

I/O (0-15) (K9K4G16X0M-Y)

 

16

CLE

Разрешение фиксации команды. Высокий уровень сигнала на этом выводе переключает мультиплексоры на входах I/O по направлению регистра команд. Запись команды в регистр производится по фронту сигнала WE

17

ALE

Разрешение фиксации адреса. Высокий уровень сигнала на этом входе переключает мультиплексоры на входах I/O по направлению адресного регистра. Запись команды в регистр производится по фронту сигнала WE

9

CE

Выбор микросхемы. Низкий уровень на входе разрешает операцию чтения данных, а высокий, при отсутствии каких-либо операций, переводит микросхему в дежурный режим. Во время операций записи/стирания, высокий уровень на этом входе игнорируется

8

RE

Разрешение чтения. Вход управляет последовательным выводом данных, когда активна передача данных на шину ввода/вывода. Данные действительны после спада сигнала RE и некоторого нормированного времени выборки. Сигнал RE также увеличивает внутренний счетчик адреса столбца на единицу

18

WE

Разрешение записи. Вход управляет записью в порт ввода/вывода. Команды, адрес и данные фиксируются по фронту импульса WE

19

WP

Блокировка записи. Выход обеспечивает защиту от случайной записи/стирания во время включения питания. Внутренний генератор программирующего напряжения блокирован, когда на выводе WP активный низкий уровень

7

R/B

Свободно/занято. Выход R/B указывает состояние микросхемы. Низкий уровень указывает, что выполняется операция записи, стирания, или чтение с произвольной выборкой, высокий уровень устанавливается после завершения этих операций. Этот выход с открытым стоком не переходит к состоянию высокого импеданса, когда микросхема не выбрана, или когда выходы заблокированы

38

PRE

Разрешение чтения при включении питания. Выход PRE управляет операцией авточтения, выполняемой при включении питания. Авточтение при включении питания разрешено, если вывод PRE подключен к выводу VCC

12

VCC

Напряжение питания

13

VSS

Общий

Операция чтения выполняется постранично, в то время как операция стирания только поблочно - 2048 отдельно стираемых блоков по 128 КБайт (для 8-разрядных микросхем), или блоков по 64K слов (для 16-разрядных микросхем). Стирание отдельных битов невозможно. Запись страницы в микросхемы выполняется за 300 мкс., стирание- за 2 мс на блок (128 КБайт- для 8-разрядных, или на 64K слов- для 16-разрядных микросхем). Байт данных считывается со страницы за 50 нс.

Для записи и контроля данных в микросхемах имеется встроенный контроллер, обеспечивающий весь процесс, включая, если требуется, повторение операций внутренней проверки и разметки данных. У микросхем K9K4GXXX0M реализована система обеспечения проверки информации с исправлением ошибок и выбраковкой ошибочных данных в реальном времени.

Микросхемы имеют 8 или 16 мультиплексных адресов ввода/вывода. Такое решение резко уменьшает число задействованных выводов, и позволяет проводить последующие модернизации устройств, не увеличивая их размеров. Ввод команд, адреса и данных производится при низком уровне на выводе CEпо спаду сигнала WEчерез одни и те же ножки ввода/вывода.

Вводимая информация записывается в буферные регистры по фронту сигнала WE. Сигналы разрешения записи команды (CLE) и разрешения записи адреса (ALE) используются, чтобы мультиплексировать команду и адрес соответственно через одни и те же ножки ввода/вывода.

В таблице 3 показаны команды управления микросхем. Подача на входы других, не перечисленных в таблице, шестнадцатеричных (НЕХ) кодов команд, ведет к непредсказуемым последствиям, и поэтому запрещена.

Таблица 3.

Операция

16-ричный код 1-го цикла

16-ричный код 2-го цикла

Чтение

00

30

Чтение для перезаписи

00

35

Чтение сигнатуры

90

-

Сброс

FF

-

Запись на страницу

80

10

Запись в кэш

80

15

Перезапись

85

10

Стирание блока

60

D0

Произвольный ввод данных*

85

-

Произвольный вывод данных*

05

E0

Чтение статуса

70

-

* Произвольный ввод/вывод данных возможен в пределах одной страницы.

Чтобы повысить скорость записи во время приема больших объемов данных, у встроенного контроллера предусмотрена возможность записи данных в регистры кэш-памяти. При включении питания встроенный контроллер автоматически обеспечивает доступ к массиву памяти, начиная с первой страницы без ввода команды и адреса.

В дополнение к усовершенствованной архитектуре и интерфейсу, контроллер обладает возможностью копирования (перезаписи) содержимого одной страницы памяти на другую без обращения к внешней буферной памяти. В этом случае обеспечивается более высокая скорость переноса данных, чем при обычной работе, так как отнимающий много времени последовательный доступ, и циклы ввода данных отсутствуют.

Выбраковка блоков

Блоки памяти в микросхемах K9K4GXXX0M определяются как недопустимые, если содержат один или более недопустимых битов, однозначность чтения которых не гарантируется. Информация из недопустимых блоков трактуется как „недопустимая информация блока”. Микросхемы с недопустимыми блоками не отличаются по статическим и динамическим характеристикам и имеют тот же самый качественный уровень, как и микросхемы со всеми правильными блоками.

Недопустимые блоки не влияют на работу нормальных блоков, потому что они изолированы от разрядной и общей шины питания транзистором выбора. Система спроектирована таким образом, что у недопустимых блоков блокируются адреса. Соответственно, к некорректным битам попросту нет доступа.

Идентификация недопустимого блока

Содержимое всех ячеек микросхемы (кроме тех, где хранится информация о недопустимых блоках) с адресами FFh для 8-разрядных и FFFFh для 16-разрядных, может быть стерта. Адреса недопустимых блоков, находящихся в резервной области массива памяти, определяет первый байт для 8-разрядных микросхем или первое слово- для 16-разрядных.

Производитель гарантирует, что или 1-я или 2-я страница каждого блока с адресами недопустимых ячеек имеют в столбцах с адресами 2048 (для 8-разрядных) или 1024 (для 16-разрядных) данные, отличные, соответственно, от FFh или FFFFh. Так как информация о недопустимых блоках также является стираемой, то в большинстве случаев стирания адресов бракованных блоков их восстановить невозможно.

Поэтому в системе должен быть заложен алгоритм, способный создать таблицу недопустимых блоков, защищенную от стирания и основанную на первоначальной информации о бракованных блоках. После очистки массива памяти адреса этих блоков снова загружаются из этой таблицы. Любое намеренное стирание первоначальной информации о недопустимых блоках запрещено, так как ведет к некорректной работе системы в целом.

Со временем число недопустимых блоков может возрасти, поэтому необходимо периодически проверять фактическую емкость памяти, сверяя адреса забракованных блоков с данными из резервной таблицы недопустимых блоков. Для систем, где необходима высокая отказоустойчивость, лучше всего предусмотреть возможность поблочного переписывания массива памяти со сравнением результатов с фактическими данными, оперативно выявляя и заменяя блоки некорректной информации.

Данные из выявленного недопустимого блока переносятся в другой, нормальный пустой блок, не затрагивая соседние блоки массива и, используя встроенный буфер, размер которого соответствует размеру блока. Для этого и предусмотрены команды для поблочной перезаписи.

Ю. Ермаков

РС1-2004

На главную Главная
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Рейтинг ресурсов УралWeb
Hosted by uCoz