|
Немногие устройства для записи данных могут похвастаться такой способностью привлекать внимание разработчиков электронной аппаратуры так долго, как это делает DiskOnChip (DOC) производства израильской фирмы M-Systems. Первая версия DOC появилась в 1993 году и практически сразу этот тип флэш-дисков начал применяться во встраиваемых компьютерах различных изготовителей. Идея создателей DOC была гениально проста - заменить стандартную микросхему BIOS в корпусе DIP 28/32 на флэш-диск в таком же корпусе и с таким же интерфейсом. Столь остроумное решение проблемы жестких дисков для встраиваемых систем не осталось без внимания и было отмечено в 1994 году журналом Embedded Design News наградой Innovation Of The Year. Первые версии DOC имели объем 1 или 2 Мбайт и перед установкой в систему нуждались в предварительной записи при помощи специализированного программатора.
Несмотря на скромную стоимость дополнительного оборудования, ошеломляющего успеха DOC не имел. Причин, на мой взгляд, было несколько: достаточно скромная емкость, невозможность простой адаптации для работы с операционными системами, помимо DOS и Windows, невозможность работать просто без ОС, и, самое главное, при переносе BIOS на DOC иногда возникали проблемы с начальной загрузкой системы. Нельзя не отдать должное M-Systems, которая безвозмездно предлагала разбираться с каждым конкретным случаем "несовместимости" DOC и BIOS. Однако все эти проблемы энтузиазма потенциальным потребителям DOC не прибавляли. Разработчикам были нужны флэш-диски - простые, с точки зрения интерфейса, с емкостью не менее 4-8 Мбайт, легко программируемые, с размерами обычных микросхем ПЗУ и к тому же дешевые.
Второе рождение
Инженеры M-Systems не заставили долго себя упрашивать, и 17 марта 1997 года состоялось второе рождение DOC. Первое, чем поразил DiskOnChip® 2000 (DOC 2000), была его максимальная емкость 24 Мбайт, с обещанным увеличением ее к концу 1997 года до 72 Мбайт. Кстати, это капиталистическое обязательство было выполнено в срок, а в ближайшее время ожидается появление DOC 2000 с емкостью 144 Мбайт. Мечта разместить Windows в пределах одной микросхемы флэш-памяти стала реальностью. Вторым сюрпризом было более чем двукратное уменьшение удельной стоимости флэш-диска в пересчете на 1 Мбайт. Похоже, прогноз "1 доллар за 1 Мбайт флэш-диска" в 2000 году может выполниться. Но самым главным изменением был отказ от совмещения функций микросхемы BIOS и флэш-диска в одном корпусе. Это автоматически избавило заказчиков от необходимости применять дополнительный программатор - все DOC 2000 поставляются в отформатированном виде с предварительно записанным программным обеспечением TrueFFS®/FTL. Новый DOC 2000 оказался настолько функционально оптимален, что в конце 1997 года разразился настоящий бум применений DOC 2000 в различных встраиваемых компьютерах.
Сегодня уже сложно отыскать производителя встраиваемых компьютеров, не предусмотревшего в своих изделиях 32-контактного гнезда для установки DOC 2000. Российские умельцы тоже не обошли DOC 2000 своим вниманием и приспособили его для работы в сетевых "бездисковых" компьютерах: выяснилось, что DOC 2000 прекрасно устанавливается в большинство сетевых адаптеров вместо ПЗУ удаленной загрузки.
Как подключить DOC 2000?
Принимая во внимание любознательность и дотошность российских инженеров, приводим схему правильного подключения DOC 2000 к микропроцессорной шине.
Из схемы видно, что никаких отличий между хорошо известным всем инженерам подключением обычной ИМС ПЗУ и DOC нет. Главным условием является обеспечение доступа к DOC через окно размером 8 кбайт в адресном пространстве расширений BIOS, под которое обычно отводится диапазон адресов от 0C8000H до 0Е0000Н. На схеме показан пример подключения DOC 2000 через окно 8 кбайт, однако DOC 2000 допускает работу и через большие окна памяти, например 32 или 64 кбайт.
Процесс установки DOC 2000 в IBM PC совместимый компьютер включает следующие простые шаги.
1. Установите DOC 2000 в гнездо DIP 32 на плате процессора. Это следует делать внимательно, поскольку неправильная установка приводит к необратимому выходу из строя DOC 2000.
2. Чтобы DOC 2000 был опознан системой как диск С в системе без НЖМД, нужно в CMOS Setup установить значение для С "Not installed" и перезагрузить компьютер. После этого DOC 2000 появится в системе как диск С.
3. Для того чтобы DOC 2000 стал выполнять функции устройства начальной загрузки, потребуется загрузочная дискета с DOS и подключенный НГМД. После загрузки системы с диска А нужно будет выполнить стандартную команду SYS C: для переноса системных файлов на DOC 2000 и скопировать необходимые файлы DOS на диск С. После этого DOC 2000 превращается в устройство начальной загрузки.
4. Никаких изменений в config.sys или autoexec.bat не требуется.
Чтобы DOC 2000 был опознан системой как диск D в системе с НЖМД, никаких изменений в CMOS Setup делать не нужно. Просто перезагрузите компьютер после установки DOC 2000, и он появится в системе как диск D. Чтобы DOC 2000 был опознан системой как первый диск в системе с НЖМД, нужно выполнить следующие действия.
1. Убедитесь, что DOC 2000 корректно опознается системой как диск D.
2. Запустите утилиту DUPDATE D: /FIRST /S:DOC2000.EXB
3. После перезагрузки системы DOC 2000 появится как диск C.
Как уже отмечалось ранее, DOC 2000 поставляется со встроенным программным обеспечением для работы в DOS и Windows 95/98. Недавно начались поставки DOC для одноплатных компьютеров PCM-4825/23 с предустановленной WindowsCE. В случае использования этих операционных систем достаточно просто установить DOC в соответствующее гнездо на процессорной плате и в системе появится дополнительный жесткий диск. Особо стоит отметить, что DOC 2000 может выполнять все мыслимые для традиционных НЖМД функции: быть единственным диском в системе, быть загружаемым диском С совместно с традиционными НГМД и НЖМД, а также выполнять функции второго НЖМД. Практически нет проблем и с QNX, хотя DOC 2000 не поставляется с предустановленной поддержкой QNX. Для совместной работы с операционными системами QNX и Linux необходимо выполнить несложную операцию записи бесплатно поставляемого образа диска в DOC 2000 при помощи специальной утилиты. Некоторые проблемы возникают при попытке использовать DOC 2000 в компьютерах без операционных систем или с программным обеспечением оригинальной разработки. Инструментальные средства для подключения DOC 2000 к таким системам существуют, но поставляются только для крупных серийных производителей оборудования (OEM), закупивших не менее 10 тысяч штук DOC 2000.
Специально для разработчиков систем, всевозможных экспериментов и отладочных работ с DOC 2000 фирма M-Systems поставляет специальный комплект DiskOnChip EVB с шиной ISA для работы в составе обычного персонального компьютера. В комплект входят интерфейсная плата с гнездом DIP 32 для DOC 2000, подробная документация и программное обеспечение.
TrueFFS - в двух словах
Как уже упоминалось, DOC 2000 программно эмулирует функции НЖМД. Эту задачу выполняет программное обеспечение TrueFFS разработки M-Systems. В первую очередь, TrueFFS максимально упрощает довольно сложный алгоритм записи во флэш-память и организацию файловой структуры. С точки зрения программиста, работа с флэш-памятью становится такой же, как в случае с традиционными НЖМД. TrueFFS работает как драйвер устройства с блоковой организацией под управлением операционной системы. TrueFFS обеспечивает полную совместимость с другими дисковыми накопителями и нормально работает со всеми служебными программами для них. TrueFFS позволяет равномерно использовать ресурс флэш-памяти по записи и обеспечивает стирание/объединение свободных блоков флэш-памяти в фоновом режиме. Это позволяет максимально ускорить процесс записи информации, поскольку флэш-память допускает запись только в предварительно стертые блоки.
Внутреннее устройство DOC 2000
Давайте попробуем более детально разобраться с внутренним устройством и принципом работы DOC 2000.
Система видит DOC 2000 как обычное ПЗУ через интерфейс, управляемый сигналами процессорной шины (чтение, запись, шина адреса/данных и сигнал выбора), управляющий соответствующими сигналами внутри флэш-диска. Внутри DOC 2000 находится ПЗУ с программой начальной инициализации, при помощи которого происходит начальная загрузка TrueFFS из массива флэш-памяти. Такое ПЗУ является неизбежной необходимостью, поскольку в DOC 2000 применена флэш-память типа NAND, к которой обычный доступ при помощи линейной адресации невозможен. После загрузки из ПЗУ программа начальной инициализации переводит в исходное состояние конечный автомат и все внутренние управляющие регистры флэш-диска, после чего считывает из флэш-памяти драйвер TrueFFS и передает ему управление. Блок интерфейса флэш-памяти предусматривает подключение нескольких устройств флэш-памяти. Немаловажным достоинством DOC 2000 является наличие встроенного блока обнаружения и коррекции ошибок.
Просто факты
Поскольку инженерам свойственно выбирать оборудование и комплектующие, опираясь исключительно на цифры технических характеристик, далее приведены несколько сравнительных таблиц.
Флэш-диски являются весьма перспективными накопителями информации для промышленных и других специальных систем, так как способны надежно работать в гораздо более жестких условиях эксплуатации, чем стандартные дисковые накопители. Кроме того, для большинства встраиваемых систем не требуются накопители большой емкости (Ј40 Мбайт), а в этом случае флэш-диски превосходят своих механических собратьев не только по техническим, но и по экономическим показателям.
Последние новости
Несмотря на впечатляющие успехи в дискостроении, инженеры из M-Systems не спешат почивать на лаврах и продолжают радовать нас новыми изделиями. В конце 1998 года было объявлено о двух новых разработках в семействе DiskOnChip - флэш-диске в виде модуля DIMM (DiskOnChip® DIMM) и DiskOnChip® Millenium. Последний выпускается в двух модификациях корпуса, DIP и TSOP. DiskOnChip® DIMM имеет конструктив 72-контактного стандартного модуля памяти SO DIMM и емкость от 2 до 160 Мбайт. Во втором квартале 1999 года обещано появление версии с емкостью 320 Мбайт. Диски серии Millenium пока имеют емкость 8 Мбайт. Начало их массового производства намечено на второй квартал 1999 года. При внешней схожести с DOC 2000 Millenium имеет некоторые довольно полезные отличия, такие как возможность каскадного включения до 4 дисков одновременно, более устойчивые к помехам линии сигналов управления, возможность работы с более быстрыми шинами. Millenium в миниатюрном 32-контактном корпусе TSOP - прекрасное решение для тех устройств, где прежде всего важна компактность.
Единственное, о чем нет смысла говорить в этой статье, это цены на DiskOnChip. Технологии флэш-памяти развиваются столь стремительно и конкуренция среди фирм-производителей микросхем столь высока, что цены на флэш-диски снижаются чуть ли не ежеквартально. Вполне вероятно, что к 2000 году обещанный рубеж 1 доллар за мегабайт действительно будет покорен. Пора думать о будущем и закладывать в свои разработки DOC 2000, господа инженеры.
|
