1 / 30

Periphere Speichermedien

Periphere Speichermedien. Flashspeicher am Beispiel des USB-Stick. 17. Februar 2005 Markus Thanner. Inhalt Beispiele verschiedener Flash-Speicher USB-Stick und allgemeine Flash-Speichermerkmale 2.1 USB-Schnittstelle 2.2 Merkmale und Eigenschaften von USB-Sticks

lanai
Télécharger la présentation

Periphere Speichermedien

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Periphere Speichermedien Flashspeicher am Beispiel des USB-Stick 17. Februar 2005Markus Thanner

  2. Inhalt • Beispiele verschiedener Flash-Speicher • USB-Stick und allgemeine Flash-Speichermerkmale • 2.1 USB-Schnittstelle • 2.2 Merkmale und Eigenschaften von USB-Sticks • 2.3 Aufbau des USB-Sticks • 2.4 allgemeine Flash-Speichermerkmale • Flash-Speicherprinzip und Aufbau eines Flashs • 3.1 Speicherprinzip • 3.2 Aufbau • Fazit

  3. Beispiele für Flash-Speicher

  4. USB-Schnittstelle Universal Serial Bus (standardisierte Schnittstelle) • USB 1.0 wurde 1995 entwickelt von: Compac, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, NorTel (Northern Telecom) • Anschluss von Peripherie-Geräten am PC (vereinfacht , vereinheitlicht) • „hot-plug“ und „hot-unplug“ – Ein- und Ausstecken während Betrieb • keine Treiberinstallation für: Windows ME, 2000, XP und neuere Linux-Systeme • 3 Geschwindigkeitsklassen • Low Speed : 1,5 MBit/s • Full Speed : 12 MBit/s • High Speed : 480 MBit/s  USB 2.0

  5. USB-Schnittstelle unterschiedliche Prioritäten • Daten in Echtzeit, keine Unterbrechung - höchste • Interrupt-Übertragungen - mittlere • Massentransfergeräte - niedrigste Strom- und Spannungsversorgung • Low Power Class: • weniger als 100 mA • High Power Class: • eigene Stromversorgung • an USB-Hub mit Stromversorgung anschließen • Datenübertragung von PC zu PC mit einem USB-Link-Kabel möglich

  6. USB-Schnittstelle: Topologie durch USB-Hubs und Kaskadierung bis zu 127 Geräte anschließbar

  7. USB-Stick: Merkmale und Eigenschaften USB-Flash-Sticks , USB-Memory-Sticks • gehören zu portablen Massenspeichern • Diskettenersatz • elektronischer Speicherbaustein, der als Stecker an einen Port der USB angeschlossen wird • Einbindung als weiteres Laufwerk in die Verzeichnishierarchie (durch das Betriebssystem) • Abziehen des USB-Sticks während des Datentransfers • Datenverlust • eventuell Beschädigung • deshalb: • Abmelden auf dem Betriebssystem • Status-LED (light emitting diode)

  8. USB-Stick: Merkmale und Eigenschaften • direkte Lese und Schreibzugriffe • für USB 1.1 , USB 2.0 • auf- und abwärtskompatibel • USB 2.0-Stick • maximale Datenübertragungsrate • theoretisch: 480 MBit/s • praktisch: 32 MBit/s • bei Parallelschaltung der Speicherbausteine: Verdopplung , Vervierfachung der Datentransferrate • arbeitet mit Flash-Speicher-Technologie

  9. Aufbau • einige verschiedene Bauformen der USB-Sticks

  10. Aufbau • 4 Bestandteile in jedem USB-Stick (1) USB-Anschluss (2) Steuerchip / USB-Controller (3) Flash-Speicher Flash-EEPROM (4) optionaler Status-LED (nicht zwingend erforderlich)

  11. USB-Anschluss • Kommunikation zwischen PC und USB-Stick - Datenübertragung • Stromversorgung

  12. Steuerchip / USB-Controller • kommuniziert mit dem USB-Host-Controller im PC • zuständig für die Ansteuerung des Flash-Speichers • enthält Informationen die das Betriebssystem zur Erkennung und Installation benötigt • z.B.: Gerätetyp u. Hersteller • herstellerabhängige Funktionen sind implementiert • z.B.: MP3-Player

  13. Flash-Speicher - Allgemeines • nicht flüchtiger Halbleiterspeicher • Speicherinhalt bleibt im spannungslosen Zustand erhalten • Lebensdauer: ca. 300000 Schreib- und Löschzyklen • z.B.:100 Schreibvorgänge pro Tag ergibt Lebensdauer von über 8 Jahren • Speicherzeit laut Hersteller: 10 Jahre • Zugriffszeit: ca. 100 ns

  14. Flash-Speicher - Allgemeines Für den Flash-Speicher spricht besonders: • hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber groben Erschütterungen und Umwelteinflüssen • niedriger Energieverbrauch • kostengünstig • klein und leicht deshalb: ideal zum Austausch von Daten & Wiedergabemedium für Musik, Bilder und Video

  15. Flash-ROM, Flash-EEPROM • Flash - EEPROM • Flash Electrically Erasable Progammable Read Only Memory • „schneller elektrischer lösch- und programmierbarer Nur- Lese- Speicher“ • oft bezeichnet als Flash-ROM (irreführend ROM – kann natürlich auch beschrieben werden) • semipermanente Speicher (semipermanente Speichersichern die Informationen dauerhaft, lassen aber Veränderungen in gespeicherten Daten zu) • beliebiges Schreiben und Löschen • Datenerhalt über mehrere Jahre auch ohne Stromversorgung

  16. Flashspeicherprinzip • 300000 Schreibzyklen • Schreiben und Löschen nur möglich durch Spannungsversorgung (1.8 V – 5 V ) • durch USB-Schnittstelle (an Computern ab 4 Jahren normalerweise vorhanden ; auch nachrüstbar durch PCI-Steckkarte) kleiner - schneller – besser • ein Flash ist wesentlich kleiner als eine 55 Cent-Briefmarke • 1995 – 5 V Betriebsspg. nötig • 2003 – 1.8 V Betriebsspannung

  17. Registerweise Speicherung • Dateigröße / 64 kB = Anzahl der Register Beispiel: Datei ca. 240 kB Startadresse: 0010000h – Register 2  benötigte Register für Datei: 2,3,4 & 5  zum Entfernen der Datei werden die Register 2 – 5 gelöscht

  18. Registerweise Speicherung Speicher- Lösch und Lesealgorithmen sind vom Hersteller auf den USB-Stick implementiert => bekannte Windows-Ordner-Struktur • FAT16 • FAT32 • NTFS

  19. Flash-EEPROM • Registerweise Speicherung von Dateien • jedes Bit wird einzeln gespeichert Speichergröße = Summe der Daten ? 1MB = 1024 KB (16 x 64 kB = 1024 kB) 10 Dateien a 96 kB  960 kB 960 kB < 1024 kB

  20. Flash-EEPROM • Registerweise Speicherung von Dateien • jedes Bit wird einzeln gespeichert (8 x 96 kB = 768 kB)

  21. Aufbau eines Flashspeichers • EEPROM besteht aus Feldeffekt-Transistoren MOS-FETs • 1 Register  65536 FETs (65536 Bits, 64 kB ; 2 16) USB-Stick mit 256 MB  4096 Register (256 x 1024)  268.435.456 FETs (256 x 1024 x 1024)

  22. Transistor • bestehten aus 2 Materialien • eines positiv , eines negativ geladen (Dotierung: Erhöhung der naturgegebenen Ladungen) • das negativ geladene wird an beiden Enden des positiven aufgedampft • Kollektor und Emitter sind negativ • Basis ist positiv Halbleitertechnik

  23. Halbleitertechnik im Flash FETs im Flash • alle 65.536 FETs eines Registers werden gleichzeitig beschrieben • Unterscheidung ob „1“ oder „0“: zwei sich überlagernde Felder an den Gates

  24. Fazit: Nachteile des USB-Sticks kompakte Bauform erhöht • Verlust • Diebstahl wachsende Kapazität ermöglicht • Unterbringung eines Betriebssystems • Abrufen personbezogener Daten • Booten vom USB-Stick möglich • unbefugtes Speichern von Datenbeständen • begrenzte Anzahl von Schreibzyklen • Einschleusen von Viren in ein Firmennetz

  25. Preise der USB-Sticks heutige USB-Sticks (USB 2.0) • bis 64 MB – 9 € (auch Werbegeschenke) • 128 MB – günstigster ab 12 € • 256 MB – ab 21 € • 512 MB – 38 € • 512 MB – 79 € mit: MP3- u. WMA- Player, Radio und Diktiergerät • 1024 MB (1 GB) – 72 € • 2048 MB (2 GB) – 90 € • 4096 MB (4GB) – 340 €

  26. Entwicklung der USB-Sticks die Größe hat sich geändert

  27. Blick in die Zukunft Fakt: • „Solid Alliance“ bringt Mitte 2005 einen USB-Stick mit 8 GB Speicherkapazität auf den Markt Konkurenz für die CD ? • Speichergröße bald Standart 2 GB • USB-Anschluss an neuen HiFi-Verstärkern Konkurrenz für externe und interne Festplatten • durch immer größer werdende Speicherkapazität • keine rotierende Scheibe

  28. Fazit es wird noch viel geschehen ! Links USB-Stick-Beispiel: 256 MB • http://www.trekstor.de/produkte/usb-sticks/pdf/USB-Stick-2-CS.pdf Zukunft • http://futurezone.orf.at/futurezone.orf?read=detail&id=261678 USB-Topologie usw. • http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0312021.htm USB-Steckerbelegung • http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0902081.htm

  29. Quellen • http://www.computerbase.de • http://www.tecchannel.de • http://graphics.cs.uni-sb.de • http://usb.de/ads/usb_de.php • http://www.pctipp.ch/helpdesk/kummerkasten/archiv/div/25888.asp • http://www.usb-infos.de • http://de.wikipedia.org • http://www.heise.de/ct • http://www.de.tomshardware.com • http://www.linux-usb.org

  30. ENDE Vielen Dank für die Aufmerksamkeit !

More Related