Tecnología de Memoria USB. Carlos Galán R. Jimmy Fernández Nayib Gelo

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1 Tecnología de Memoria USB Carlos Galán R. Jimmy Fernández Nayib Gelo

2 Introducción La memoria USB fue inventada en 1998 por IBM, pero no fue patentada por él. Su objetivo era sustituir a los disquetes con mucha más capacidad y velocidad de transmisión de datos. Aunque actualmente en un CD o DVD se puede almacenar memoria para luego borrarla y manipularla, lo más cómodo y usado son las memorias USB.

3 Introducción Una memoria USB (de Universal Serial Bus; en inglés pendrive, USB flash drive) es un dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información que puede requerir y no necesita baterías (pilas). La batería era necesaria en los primeros modelos, pero los más actuales ya no la necesitan. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos), al polvo, y algunos al agua (que han afectado a las formas previas de almacenamiento portátil), como los disquetes, discos compactos y los DVD.

4 Funcionamiento Los sistemas operativos actuales pueden leer y escribir en las memorias sin más que enchufarlas a un conector USB del equipo encendido, recibiendo la energía de alimentación a través del propio conector que cuenta con 5 voltios y 2,5 vatios como máximo. En equipos algo antiguos (como por ejemplo los equipados con Windows 98) se necesita instalar un controlador de dispositivo (driver) proporcionado por el fabricante. Linux también tiene soporte para dispositivos de almacenamiento USB desde la versión 2.4 del núcleo.

5 Funcionamiento Las memorias USB pueden ser configuradas con la función de autoarranque (autorun) para Microsoft Windows, con la que al insertar el dispositivo arranca de forma automática un archivo específico. Para activar la función autorun es necesario guardar un archivo llamado autorun.inf con el script apropiado en el directorio raíz del dispositivo. La función autorun no funciona en todos los ordenadores. En ocasiones esta funcionalidad se encuentra deshabilitada para dificultar la propagación de virus y troyanos que se aprovechan de este sistema de arranque.

6 Componentes Primarios Un conector USB macho tipo A (1): Provee la interfaz física con la computadora. Controlador USB de almacenamiento masivo (2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC y un pequeño número de circuitos de memoria RAM y ROM. Circuito de memoria Flash NAND (4): Almacena los datos. Oscilador de cristal (5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12 MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phaselocked loop)

7 Componentes Primarios Componentes internos de un llavero USB típico 1 Conector USB 2 Dispositivo de control de almacenamiento masivo USB 3 Puntos de Prueba 4 Circuito de Memoria flash 5 Oscilador de cristal 6 LED 7 Interruptor de seguridad contra escrituras 8 Espacio disponible para un segundo circuito de memoria flash

8 Funcionamiento Como la memoria de un flash drive no tiene partes móviles ni bobinas, el almacenamiento no puede ser magnético (ya que, según la Ley de Faraday- Lenz, requeriría la variación de flujo magnético para inducir voltaje). Por lo tanto, las unidades integradas que guardan la información en el interior del chip, lo hacen en forma eléctrica: son condensadores integrados.

9 Funcionamiento Un condensador es un dispositivo simple esencialmente formado por dos conductores separados por un aislante, a los que se puede aplicar un voltaje para generar un campo eléctrico que electrice el dieléctrico interior. De este modo se puede guardar carga eléctrica. Mientras más electrizable sea el dieléctrico, menor campo eléctrico habrá en el interior, y más carga podrá acumularse en el condensador. Según cuál sea la aplicación, se diseñan para acumular "energía eléctrica" o para guardar "información".

10 Funcionamiento Una vez guardada la (carga) información, hay que poder leerla sin eliminarla. Para evitar que se descarguen los condensadores, se usa un tipo de transistores por efecto de campo (field effect transistors, FET s) integrados, que actúan como interruptores de altísima aislación eléctrica.

11 Funcionamiento En particular, en su interior se distinguen 3 piezas principales: un componente metálico alargado, que es un cristal de cuarzo y dos circuitos integrados planos ("chips") con muchos terminales. Uno de ellos es un tipo de microprocesador, y el otro es la unidad de almacenamiento de información, la "memoria" propiamente dicha

12 Funcionamiento 1) La celda de memoria NAND se carga de una corriente eléctrica media cuándo indica el valor 1. 2) La celda de memoria NAND se carga de una corriente eléctrica baja cuándo indica el valor 0. 3) Al apagar la computadora, las cargas se quedan activas debido a un efecto de campo integrado que las mantiene cautivas y tardan hasta 10 años en descargarse totalmente.

13 La memoria Flash que almacena un solo bit por celda (por ejemplo, el valor de 0 ó 1 por celda), se llama Flash de celda de un solo nivel (SLC).

14 Tecnología Memoria Flash Hay dos tecnologías importantes de memoria Flash: NOR y NAND. Cada tecnología tiene sus fortalezas, lo que las hace ideales para diferentes clases de aplicaciones, tal como se resume en la tabla a continuación:

15 Memoria FLASH NOR NOR, así llamada en consideración a la tecnología de asignación de datos específicos (No OR), es una tecnología Flash de alta velocidad. La memoria Flash NOR proporciona capacidades de acceso aleatorio de alta velocidad, pudiendo leer y escribir datos en ubicaciones específicas de la memoria sin tener que acceder a la memoria en modo secuencial. A diferencia de la memoria Flash NAND, Flash NOR permite la recuperación de datos de tamaño tan pequeño como el de un solo byte. Flash NOR es excelente en aplicaciones donde los datos se recuperan o se escriben de manera aleatoria. NOR se encuentra más frecuentemente integrada en teléfonos celulares (para almacenar el sistema operativo del teléfono) y PDA; también se usa, en computadoras para almacenar el programa de BIOS que se ejecuta para proporcionar la funcionalidad de arranque.

16 Memoria Flash - NAND Es una tecnología desarrollada en la empresa Toshiba ; se basa en celdas de memoria NAND de tipo no volátil. Este tipo de celdas permiten conservar guardada información sin necesidad de alimentación eléctrica hasta por 10 años y dependiendo el tipo de chip instalado, soportan como mínimo 10,000 ciclos de escritura y borrado de datos.

17 Memoria Flash - NAND Este chip puede tener integrado un controlador ó "driver" del fabricante (LG, Kingston, Sony, Transcend, Sandisk, etc.) ó un chip con un controlador genérico (Adata, Apacer, PNY, Kingmax, etc.). Esto es visible al momento de conectar la memoria y al instalarse el controlador, se muestra el tipo de chip localizado. No hay prácticamente ventajas o desventajas en el tipo de chip, siempre y cuando la memoria no sea pirata ya que en esos casos, muchas computadoras no lo reconocerán.

18 Memoria Flash - NAND Este tipo de tecnología, soporta un aproximado de 100,000 borrados, y al encontrarse los circuitos protegidos por la cubierta plástica, hay un mínimo riesgo de pérdida de datos, lo que un CD-ROM y disquetes no garantizan. Una vez desconectadas del equipo, almacenan los datos de manera permanente sin necesidad de baterías. Esta tecnología se esta utilizando para sustituir al disco duro magnético tradicional; a esta nueva tecnología se le denomina: Unidades SSD lo que significa ("Solid State Drive") ó su traducción al español significa unidad de estado sólido" y por supuesto esta basada en celdas de memoria tipo NAND.

19 Figura 3. Memoria USB con chip genérico, siendo reconocida por el sistema operativo Microsoft Windows XP. Figura 4. Memoria USB con chip Kingston, siendo reconocida por el sistema operativo Microsoft Windows XP. Versión de puerto Velocidad de transferencia (Megabits/segundo) - (Megabytes/segundo) USB Mbps a 12 Mbps Kb/s a 1.5 Mb/s USB 2.0 Teóricamente hasta 480 Mbps - 60 Mb/s USB 3.0 Próximo a lanzarse al mercado hasta 3.2 Gbps Mb/s

20 Demostraciones Fabricación Funcionamiento

21 Gracias por su atención

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