Tecnología de Memoria USB

Carlos Galán R.

Jimmy Fernández

Nayib Gelo

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.

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.

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.

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.

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 (phase-locked loop)

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

Componentes Primarios

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.

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".

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.

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

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.

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).

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:

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.

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.

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.

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.

Versión de

puerto Velocidad de transferencia (Megabits/segundo) -

(Megabytes/segundo)

USB 1.1 1.5 Mbps a 12 Mbps - 187.5 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 - 400 Mb/s

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.

Demostraciones

Funcionamiento

Fabricación

Gracias por su atención