หลักการทำงานของ USB Flash Memory Drive

Sun, Jun 28, 2009

อุปกรณ์ IT น่าใหม่ที่เข้ามาเปียดอุปกรณ์เก็บข้อมูลที่ดูเหมือนจะไม่มีวันตาย จนในที่สุดมันก็ตายไปกับการเวลาได้

อุปกรณ์ชิ้นนี้ทำให้เด็กๆรุ่นใหม่ที่เกิดมาไม่รู้จักแผ่นบันทึกข้อมูล มันเป็นอุปกรณ์ที่แทบจะเรียกว่าเปลี่ยนโลกไปได้เลย มันสามารถต่อเชื่อมเข้ากับคอมพิวเตอร์ทุกๆเครื่องบนโลกโดยที่ไม่ต้องมีอุปกรณ์เสริมในการต่อพ่วงใดๆทั้งสิ้น มันมีขนาดเล็กกว่าแผ่่นบันทึกข้อมูล และใช้งาสนได้นานกว่า เก็บข้อมูลได้มากกว่า หลายพันเท่า หรืออาจถึงหมื่นเท่า เลยก็ว่าได้

ไม่ต้องมาทายกันแล้วครับว่ามันคืออะไร มันคือ USB Flash Memory Drive บางคนเรียก Flash Drive,USB Drive บางคนก็เรียก Thumb Drive แล้วแต่จะเรียกนะครับ ยังไงมันก็คืออันเดียวกัน

USB Flash Memory Drive แบ่งออกเป็น 4 ส่วนหลักๆ

1. ส่วนเก็บข้อมูล (Memory) เป็นส่วนที่เรียกว่า Flahs Memory Chip เป็นส่วนที่ใช้เก็บข้อมูลทั้งหมด โดยการเก็บข้อมูลนั้นไม่จำเป็นต้องใช้ไฟเข้าไปเลี้ยงตลอดเวลา
2. ส่วนควบคุมการทำงาน ( Controller) เป็นส่วนที่รวม CPU, เฟิร์มแวร์และ controller มาอยู่ใน Chip ตัวนี้เพียงตัวเดียว ทำให้เมื่อต่อพ่วงกับ Port ที่เป็น USB สามารถเห็นได้คล้ายกับ Removable Storage ทั่วไป ซึ่งใช้สำหรับ Windows ME/XP/2000 ส่วน Linux เมื่อทำการ mont จะเห็นเหมือน Drive 1 drive
3. ส่วนควบคุมความถี่ (X-tal) ทำหน้าที่ควบคุมความถี่ 12 MHz ซึ่งเป็นความถี่เดียวกันกับที่ใช้ใน Mainboard โดยกลไก Timing นี้เอาไว้ดูแลและควบคุมข้อมูลเข้าออกจาก Cell memory
4. ส่วนเชื่อมต่อ (Connector) เป็นส่วนที่ต่อเข้ากับ USB Post ของเครื่อง PC หรือ Notebook

การทำงานของ Flash Memory
หลักในการทำงานของ Flash Memory เริ่มจากเซล Memory จะถูกจัดเรียงแบบ Grid โดยเซลแต่ละเซลในชิฟ Flash Memory จะเก็บข้อมูลแบบถาวรเหมือนกับห้องขังที่มีประตูกั้นกระแสไฟฟ้าเอาไว้เป็น กลุ่มของ Electron เช่น ถ้าใน 1 Cell สามารถบรรจุ Electron ได้ถึง 13 ตัว เมื่อมีกระแสไฟฟ้าเข้าไป Electron จะถูกปล่อยออกมาโดยแต่ละ Cell จะถูกไฟฟ้ากระตุ้นไม่เท่ากัน ซึ่งการกระตุ้นจะเกิดจากการแปลงค่าข้อมูลที่เข้ามาเป็นค่าตัวเลขที่เป็นเลข ฐาน 2 ตัว Controller จะมีการกำหนดว่า Electron ที่อยู่ภายในแต่ละ Cell ควรมีค่าเป็นเท่าใด เช่น ถ้ามีค่า Electron น้อยกว่าหรือเท่ากับที่กำหนดไว้ให้มีค่าของ Cell นั้นเป็น 1 นอกนั้นให้เป็น 0 เป็นต้นข้อมูลที่อยู่ในรูปของตัวเลขจะถูกเก็บไว้และมีค่าคงเดิมจนกว่าจะเกิด การกระตุ้นของไฟฟ้า เพื่อทำการเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง เนื่องจากเมื่อมีการนำไฟฟ้าออก Cell จะทำการปิดไม่ให้ Electron นั้นออก หรือกลับเข้ามาได้เลย

รูปแบบของ Electronic Farm ใน Flash Memory

ภาพด้านบนแสดงแถวของแต่ละ Cell ในขณะที่ยังไม่มีการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า ประตูที่กัน Electron ก็ไม่สามารถเปิดออกได้

เมื่อมีการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า Electron ก็จะกระจายออกมา เพราะประตูของ Cell ถูกเปิดออก โดยการบังคับของส่วน Controller

การติดต่อกับ System Bus
เมื่อนำ USB Flash Memory Drive ต่อเข้ากับ USB Port ข้อมูลจะถูกส่งผ่านไปยัง Chip ที่เป็นตัวควบคุมการทำงาน ที่เรียกว่า North Bridge หรือ I/O HUB แล้วข้อมูลที่มีอยู่ใน USB Flash Memory Drive ก็จะถูกส่งผ่านไปยัง System BUS และก็จะต่อไปยัง Main Memory ไปเรื่องๆจนถึง CPU จะเห็นว่าสำดับการ Transfer ข้อมูลจะไม่ต่างไปจาก Hard Disk Drive เลย แต่ความสะดวกในการพงพา และเก็บรักษาก็ไม่ยาก เพราะขนาดที่เล็ก และ เบา แต่ ณ ปัจจุบันความจุของตัว USB Flash Memory Drive ยังไม่มากนัก จึงเหมาะกับ file ที่ไม่ใหญ่จนเกินไป

ความเร็วในการ Transfer ข้อมูลของ Flash Memory แต่ละชนิด

Compact Flash card: 350KB/s
Smart media card: 250KB/s
Multi media card: 150KB/s
Memory stick: 250KB/s
Secure Digital card: 200KB/s
Micro drive: 300KB/s