В последнее время широчайшую популярность приобрели носители информации на основе микросхем флеш-памяти. По популярности в наше время им нет равных: карты памяти в фотоаппаратах, сотовых телефонах, плеерах, USB флеш брелоки, а с недавнего времени ещё и SSD диски. Разъемами для карт памяти оснащены многие устройства, такие как принтеры, стационарные DVD проигрыватели, автомагнитолы, и многие другие мультимедийные устройства.
И такая популярность не случайна: по практичности «флешкам» тоже нет равных. Большой, постоянно растущий объем, который исчисляется уже гигабайтами и десятками гигабайт, достаточно высокое быстродействие, а также заявленная надежность и долговечность (на этом вопросе остановимся подробнее в рамках этой статьи).
Для начала рассмотрим устройство флешки.
Flash -память получила свое название благодаря тому, как производится стирание и запись данного вида памяти.
Типовая USB флешка, а также большинство типов карт памяти и SSD диски, устроены следующим образом:
- на плате имеется микроконтроллер , который предоставляет интерфейс флешки, обрабатывает команды и производит операции с памятью;
- одна или несколько микросхем памяти;
- и их электронная «обвязка» из пассивных элементов.
Некоторые карты памяти не имеют встроенного контроллера, и являются по сути микросхемой памяти, упакованной в корпус.
Давайте рассмотрим основные составляющие флешки чуть подробнее.
Микросхемы памяти флеш накопителей
Все современные флеш-накопители построены на основе микросхем энергонезависимой NAND памяти. Сокращение NAND – произошло от словосочетания NOT-AND (логическая функция И-НЕ), лежащая в основе организации элементарной логической ячейки, на которой построена эта память. Элементарные ячейки памяти в этих микросхемах объединены в страницы, а страницы в блоки.
При такой организации обращение к отдельной ячейке памяти невозможно, прочитать можно только страницу целиком, а стереть и перезаписать только целый блок. Из особенностей такой организации можно отметить высокое быстродействие и высокую плотность размещения на кристалле.
Но есть и недостатки.
Например, если во время внесения изменений в определенный блок данных внезапно отключить питание устройства, существует вероятность утери данных в этом блоке, так как он мог быть считан в буфер, стерт в основной матрице памяти, а измененный блок в память записаться, ещё не успел. Это распространенная причина так называемых «логических» повреждений накопителя.
Известно, что операционные системы семейства Windows имеют режим «отложенной записи». Это когда данные записываются на накопитель напрямую без задержек, а таблица размещения файлов храниться в оперативной памяти, и обновляется на носителе через некоторое время или при возникновении определенных событий.
Вследствие чего, довольно часто встречается ситуация, когда, записав данные на флешку, пользователь сразу же вынимает её из разъема, не воспользовавшись функцией безопасного отключения, которая как раз обновляет таблицы размещения файлов на носителе, и «правильно» размонтирует его из системы.
В результате, в лучшем случае данные физически будут присутствовать на накопителе, но не будут отображаться в дереве файлов, а в худшем случае логическая структура накопителя будет повреждена, и накопитель может перестать корректно «определяться». Как говорят в подобных случаях, «компьютер не видит флешку».
Во всех подобных случаях данные можно оперативно восстановить, обратившись в наш центр восстановления информации.
Основная проблема флеш-памяти — износ ячеек памяти.
Дело в том, что любая флеш-память имеет ограниченное количество циклов перезаписи каждой ячейки (от 100 000 до 1 000 000 циклов).
Если в фотоаппарате или плеере, где данные обновляются не слишком часто, такое ограничение не критично, то, например, при работе с базами данных на флеш носителе этот ресурс можно выработать достаточно быстро, так как очень часто происходят изменения, в результате которых многократно перезаписываются одни и те-же блоки данных.
В связи с этим не рекомендуется использовать флеш память для работы, постоянного обращения к данным, а также для установки на неё операционной системы, так как ресурс такой флешки будет выработан очень быстро, и флешка придет в негодность.
Никогда не используйте usb флешку для работы в бухгалтерских программах!
Контроллер флешки
Наиболее сложной и загадочной частью флешки является, безусловно, её контроллер.
Основные его функции - работа с микросхемами памяти (выполнение операций постраничного чтения, выборки данных, поблочной записи, размещение и адресация данных в нескольких микросхемах памяти, а также другие специальные функции) и предоставление интерфейса к хост-устройству.
Когда поступает команда на чтение определенной ячейки данных, контроллер должен определить в какой микросхеме находится данная ячейка, в каком блоке этой микросхемы, в какой странице блока, и затем собственно адрес ячейки в странице. Поскольку считывание возможно только страницы целиком, контроллер считывает её в свой буфер, находит в ней нужную ячейку, и отправляет её содержимое хост-устройству.
При поступлении команды на запись также находится нужный блок, но, на этот раз, он считывается не постранично, а – целиком. Затем в буфере производятся необходимые изменения, блок из микросхемы целиком стирается и вновь записывается измененный блок из буфера контроллера.
Кроме того, для выравнивания износа блоков, контроллер периодически переназначает их (по сути - меняет местами). В результате чего достигается достаточно равномерный износ по циклам записи, и микросхемы памяти, таким образом, служат дольше. Контроллер следит за состоянием каждого блока в отдельности, и если какой-либо из блоков превысил допустимое количество циклов перезаписи - контроллер переходит в режим «только чтение» - данные считать с него можно, а записать уже нельзя. Такие накопители не пригодны для дальнейшего использования.
В этом случае следует скопировать данные с носителя, и заменить его.
Контроллер имеет в себе прошивку, таблицы конфигурации, а также некоторые модели хранят внутри себя таблицы износа блоков памяти, а также множество другой служебной информации. Разнообразие контроллеров очень велико, а их версий просто бесчисленное множество. В связи с этим, при любом повреждении контроллера, искать ему замену для восстановления информации бессмысленно.
Для восстановления в таком случае выпаиваются микросхемы памяти, считываются на специальном оборудовании, и данные собираются вручную как мозаика.
Электронная обвязка нужна для питания микросхем и согласования логических уровней. И хотя здесь нет ничего сложного, не редки случаи выхода из строя именно этой самой электронной обвязки, особенно стабилизатора питания. Восстановление данных в таком случае зависит от степени повреждений: либо электроника восстанавливается прямо на флешке, и данные вычитываются в штатном режиме, либо как в случае со сгоревшим контроллером — данные снимаются непосредственно с микросхем памяти и собираются вручную.
Последнее время встречаются флешки у которых контроллер, память и вся электроника упакована в один чип. Это флешки монолиты. Такая конструкция значительно компактнее классической, но имеет множество недостатков: меньшую надежность, более слабое охлаждение и невозможность получить доступ к микросхеме памяти минуя контроллер.
В случае выхода из строя контроллера, или электронной обвязки в подобной флешке, сложность работ по восстановлению данных увеличивается на порядок.
Вопрос, который часто возникает у потенциальных покупателей - какую флешку выбрать, и как выбрать флешку?
Многие ориентируются на именитые бренды, в надежде что продукция известной фирмы будет лучше и надежнее, но тут дела обстоят несколько иначе. Как правило, торговая марка под которой выпускается тот или иной флеш-накопитель, вообще не имеет отношения к производству устройства, а лишь заказывает партию готовых флешек со своими логотипами и упаковкой, и от торговой марки никоим образом не зависит качество продукции.
Выбрать флешку по конкретному контроллеру или чипам памяти как правило невозможно - даже в одинаковых с виду флешках из разных партий могут применяться различные микросхемы.
Поэтому критерии выбора флешки исключительно субъективные - крепкая конструкция, жесткое крепление разъема USB, отсутствие движущихся частей, желательно металлический корпус (для лучшего охлаждения и защиты от статики) и классическая многочиповая архитектура.
Отличить флешку классической конструкции от одночиповой проще всего по USB разъему - у обычных флешек разъем металлический, как на любом USB кабеле, у однокристальных разъем как правило тонкий, размером в половину порта, без металлической части по периметру.
Как видите не смотря на все плюсы, у флеш-накопителей хватает и недостатков, в свете которых доверять флешкам ценную информацию в единственном экземпляре не стоит.
Одним из самых удобных инструментов для переноса информации с одного компьютера на другой является флеш-память или, на компьютерном жаргоне, флешка.
Флешка это маленькое, но емкое устройство для хранения данных, которое можно всегда носить с собой и подключать к любому компьютеру для обмена файлами.
К компьютеру она подключается с помощью USB-разъема. Такой разъем есть в любом современном компьютере (или ноутбуке), и найти его не сложно. В стационарных компьютерах такой разъем расположен либо на передней, либо на задней части системного блока, а на ноутбуке USB-разъемы обычно находятся где-то сбоку:
Чтобы записать информацию на флешку, её (флешку) необходимо просто вставить в USB-разъем, предварительно сняв колпачок (если он есть). USB-разъем позволяет делать «горячее» подключение, поэтому при подключении или изъятии флешки компьютер выключать не надо.
Флешка должна входить в разъем без особых усилий, поэтому если она не входит, то её надо просто развернуть другой стороной (на 180 градусов):
После подключения флешки на экране монитора, скорее всего, появится диалоговое окно автозапуска, в котором нам будет предложено выбрать способ открытия файлов, хранящихся на флешке (у вас данное окно может отличаться от моего):
Автозапуск внешних устройств иногда удобен, но я бы все же рекомендовал его отключить в целях безопасности.
Дело в том, что при включенном автозапуске внешних устройств есть большая вероятность заражения компьютера, т.к. если на флешке вдруг окажется вредоносная программа или вирус, то заражение произойдет сразу же при подключении флешки (вирус запустится автоматически).
Кроме того, не следует думать, что вирус попадает на флешку только при копировании. Имейте в виду, что если вы просто вставите флешку в зараженный компьютер (особенно это актуально, если этот компьютер находится в общественном месте) и тут же извлечете её (ничего не копируя), то даже в этом случае есть большая вероятность того, что вирус уже попал на флешку. Вставив такую флешку в свой компьютер при включенном автозапуске внешних устройств, вы вероятнее всего заразите и свой компьютер.
Отключить автозапуск внешних носителей в Windows 7 можно через Панель управления – Автозапуск (или Панель управления - Все элементы панели управления – Автозапуск ). В открывшемся окне надо снять всего одну галочку:
В Windows XP автозапуск отключается так: нажимаем Пуск - Выполнить . Далее в окне Выполнить набираем вручную gpedit.msc
В появившемся окне переходим в раздел Конфигурация компьютера - Административные шаблоны - Система - Отключить автозапуск :
Щелкаем правой кнопкой по пункту Отключить автозапуск и выбираем пункт Свойсва , а далее просто отключаем автозапуск и нажимаем Ok .
Когда автозапуск отключен, то найти содержимое флешки можно из окна Компьютер :
В этом окне по умолчанию флешка будет отображаться как Съемный диск . Полоска справа от значка показывает, сколько места на флешке занято файлами и сколько на ней осталось свободного места.
Щелкнув по значку этого устройства, мы откроем окно, в котором будет отображаться все, что есть на флешке.
Копирование, перемещение, удаление и другие действие с файлами выполняются также как и с любыми другими файлами на жестком диске. Подробнее об этом можно прочитать .
А после того как работа с файлами закончена, флешку можно извлечь, но ДЕЛАТЬ ЭТО НАДО ПРАВИЛЬНО!
Неправильное извлечение флешки может привести к её неработоспособности!
Запомните, что перед извлечением флешки её работу надо остановить. Для этого щелкаем по значку подключенного устройства, который находится в трее (правый нижний угол):
При наведении курсора на этот значок мы увидим надпись Безопасное извлечение устройств и дисков .
Если вы не видите этот значок, значит он скрыт. Найти его можно щелкнув по белому треугольнику в трее, который открывает меню со скрытыми значками:
В этом меню находим нужный нам значок:
После щелчка на этом значке на экране появится меню со списком подключенных устройств (если их подключено несколько). Нам необходимо найти наше устройство и просто щелкнуть по его названию:
На экране появится сообщение о том, что устройство может быть извлечено:
Обратите внимание, что только после появления такого сообщения флешку можно извлекать из USB-разъема. В противном случае возможно повреждение флешки (хотя может и пронесет! :))
Имейте в виду, что если в момент отключения флешки от компьютера выполнялась операция записи, то в файловой системе флешки появятся ошибки. В таком случае рекомендуется выполнить полное форматирование флешки .
Форматировать флешку не сложно, но главное перед этим скопировать важные файлы с флешки на жесткий диск (если получится), т.к. форматирование уничтожит все файлы, которые есть на флешке.
Чтобы приступить к форматированию флешки, в окне Компьютер щелкаем правой кнопкой мыши по значку флешки и в появившемся меню выбираем пункт Форматировать :
Внимательно читаем предупреждение и нажимаем Ok , чтобы начать форматирование:
Через несколько секунд форматирование будет завершено:
Теперь файловая система в полном порядке и флешка снова готова к работе!
Ну и в заключение урока дам ещё несколько советов!
1. Чтобы легче было находить вашу флешку на другом компьютере (среди остальных дисков в окне Компьютер ), её можно переименовать. Для этого щелкаем по значку Съемный диск правой кнопкой мыши, выбираем пункт Переименовать и даем флешке любое название, например «Моя флешка» .
Теперь на любом компьютере флешка будет отображаться одинаково, и именно так, как мы того хотим:
2. Время от времени желательно делать проверку флешки на ошибки.
Для проверки флешки щелкаем правой кнопкой мыши на её значке и выбираем пункт Свойства . В открывшемся окне на вкладке Сервис нажимаем кнопку Выполнить проверку, предварительно закрыв все открытые документы, с которыми мы работали (на флешке):
В следующем окне ставим все галочки и нажимаем Запуск .
3. Если вы часто пользуетесь флешкой, но USB-разъем в вашем компьютере находится в неудобном месте (например, на задней стенке системного блока), то рекомендую купить специальный USB-удлинитель (метра два длиной):
Один конец удлинителя подключите в USB-разъем компьютера (туда, куда вставляли флешку), а другой конец положите прямо на своем компьютерном столе.
Благодаря этому USB-удлинителю вам больше не надо будет лазить под стол (где обычно расположен системный блок), чтобы найти где-то сзади системного блока нужный разъем. Теперь флешку или другое внешнее USB-устройство (например, цифровой фотоаппарат) можно будет подключать к компьютеру не вставая из за стола, просто протянув руку.
Как работает флешка?
Флешки, или USB флэш-накопители - это устройства для хранения, записи и считывания информации. Благодаря им мы можем носить в кармане огромные массивы данных: альбомы фотографий, музыкальные концерты, прайс-листы, карты, презентации и т.п. Но каким образом это становится возможным? Поговорим в этой статье о том, как работает флешка.
Как работает флешка: устройство
Самая простая флешка рассчитана минимум на 10 000 циклов перезаписи. Но лучшие экземпляры могут выдержать и 100 000 циклов. Если не перезаписывать информацию по несколько раз на дню, этого ресурса могло бы хватить на неограниченное время. Однако, обычно данные хранятся не более 10 лет. Как правило, за это время люди успевают несколько раз заменить накопитель на более современное устройство.
И тем не менее, иногда бывает, что флеш-карта вдруг выходит из строя: при подключении компьютер «не узнаёт» её, сообщая, что это «неизвестное устройство». Чтобы понять, нужно хотя бы в общих чертах представлять её устройство.
Внутри маленького флеш-накопителя помещается несколько блоков:
- микроконтроллер;
- микросхема (чип) флэш-памяти;
- источник тактовой частоты - кварцевый резонатор;
- светодиод;
- переключатель защиты от записи.
Основная часть - это матрица памяти. Она состоит из множества ячеек, в которых записывается информация. Одна ячейка - 1 бит информации. Компьютер использует двоичную логику: оперирует исключительно только нулями и единицами. Есть напряжение в ячейке - единица, нет напряжения - ноль. Для того, чтобы записать один знак - букву, цифру, пробел и т.п. - нужно 8 бит или 8 ячеек. 8 бит называются байтом. В каждой флешке могут храниться миллионы байт информации.
Главное достоинство матрицы памяти заключается в том, что данные не теряются при отсутствии напряжения питания, т.е. она энергонезависима.
Управляет работой ячейками памяти контроллер, это блок управления накопителя. Контроллер при подключении прогоняет ток по всем ячейкам, проверяет, где записан 0, а где 1. Сигнал с компьютера поступает на него через разъём.
В соответствии с этим сигналом-запросом блок управления обращается именно к тем ячейкам, которые указаны в запросе, и позволяет данным, записанным в этих ячейках, поступать в компьютер. Либо наоборот, контроллер считывает данные с компьютера и направляет их в выбранные ячейки.
Для нормального функционирования флешки необходима тактовая частота, которая генерируется кварцевым резонатором. Именно он задаёт скорость работы флешки.
Что делать, чтобы флешка работала без сбоев
Никогда не выдёргивайте флешку из работающего компьютера. Предварительно нужно отключить её. В этих случаях компьютер пишет, что устройство памяти можно удалить. Это означает, что с компьютера на контроллер поступил сигнал отключения, и в блок управления записалась соответствующая служебная информация.
Если выдернуть флешку без отключения, в контроллере служебная информация может сбиться, и тогда он уже не сможет подключиться к считывающему устройству. То же самое может произойти при резких перепадах напряжения.
Контроллер - самая уязвимая часть флешки. Качественная матрица памяти и кварцевый генератор почти никогда не выходят из строя. Чтобы их погубить, нужно либо разломать USB-устройство, либо подать очень высокое напряжение. А вот разъём покалечить можно, если обращаться с ним неаккуратно.
Флеш-память (англ. Flash-Memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.
Принцип действия
Программирование флеш-памяти
Стирание флеш-памяти
История
Характеристики
Файловые системы
Применение
Типы карт памяти
operator101 operator101
1
нормальный
Флеш-память (англ. Flash-Memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.
Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально - около миллиона циклов). Распространена флэш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи - намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.
Не содержит подвижных частей, так что, в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна.
Благодаря своей компактности, дешевизне и низком энергопотреблении флеш-память широко используется в портативных устройствах, работающих на батарейках и аккумуляторах - цифровых фотокамерах и видеокамерах, цифровых диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуникаторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини-АТС, принтерах, сканерах), различных контроллерах.
Так же в последнее время широкое распространение получили USB флеш брелоки («флешка», USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие дискеты и CD.
На конец 2008 г. основным недостатком, не позволяющим устройствам на базе флеш-памяти вытеснить с рынка жёсткие диски, является высокое соотношение цена/объём, превышающее этот параметр у жестких дисков в 2-3 раза. В связи с этим и объёмы флеш-накопителей не так велики. Хотя работы в этих направлениях ведутся. Удешевляется технологический процесс, усиливается конкуренция. Многие фирмы уже заявили о выпуске SSD накопителей объёмом 256 ГБ и более.
Ещё один недостаток устройств на базе флеш-памяти по сравнению с жёсткими дисками - как ни странно, меньшая скорость. Несмотря на то, что производители SSD накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реальности она оказывается ощутимо ниже. Конечно, SSD накопитель не тратит подобно винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем более записи, ячеек флеш-памяти, используемой в современных SSD накопителях, больше. Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости ради следует отметить, что последние модели SSD накопителей и по этому параметру уже вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги.
В Феврале 2009г, начались поставки USB-flash drive ёмкостью 512Gb. Данная модель уже появилась в продаже в Москве. Ориентировочная стоимость такой модели для конечного потребителя планируется в пределах $250, что делает такую флэшку явным конкурентом внешних HDD. Флэшка имеет небольшие компактные размеры, интерфейс USB 2.0, скорость на чтение 11MB/сек. и 10MB/сек. для записи.Содержание [убрать]
Принцип действия
Программирование флеш-памяти
Стирание флеш-памяти
Флеш-память хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим затвором, называемых ячейками (англ. cell). В традиционных устройствах с одноуровневыми ячейками (англ. single-level cell, SLC), каждая из них может хранить только один бит. Некоторые новые устройства с многоуровневыми ячейками (англ. multi-level cell, MLC) могут хранить больше одного бита, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе транзистора.
В основе этого типа флеш-памяти лежит ИЛИНЕ элемент (англ. NOR), потому что в транзисторе с плавающим затвором низкое напряжение на затворе обозначает единицу.
Транзистор имеет два затвора: управляющий и плавающий. Последний полностью изолирован и способен удерживать электроны до 10 лет. В ячейке имеются также сток и исток. При программировании напряжением на управляющем затворе создаётся электрическое поле и возникает туннельный эффект. Некоторые электроны туннелируют через слой изолятора и попадают на плавающий затвор, где и будут пребывать. Заряд на плавающем затворе изменяет «ширину» канала сток-исток и его проводимость, что используется при чтении.
Программирование и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи, тогда как при чтении затраты энергии малы.
Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.
В NOR архитектуре к каждому транзистору необходимо подвести индивидуальный контакт, что увеличивает размеры схемы. Эта проблема решается с помощью NAND архитектуры.
В основе NAND типа лежит И-НЕ элемент (англ. NAND). Принцип работы такой же, от NOR типа отличается только размещением ячеек и их контактами. В результате уже не требуется подводить индивидуальный контакт к каждой ячейке, так что размер и стоимость NAND чипа может быть существенно меньше. Так же запись и стирание происходит быстрее. Однако эта архитектура не позволяет обращаться к произвольной ячейке.
NAND и NOR архитектуры сейчас существуют параллельно и не конкурируют друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных.
История
Флеш-память была изобретена Фудзи Масуока (Fujio Masuoka), когда он работал в Toshiba в 1984 году. Имя «флеш» было придумано также в Toshiba коллегой Фудзи, Сёдзи Ариизуми (Shoji Ariizumi), потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ. flash). Масуока представил свою разработку на IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), проходившей в Сан-Франциско, Калифорния. Intel увидела большой потенциал в изобретении и в 1988 году выпустила первый коммерческий флеш-чип NOR-типа.
NAND-тип флеш-памяти был анонсирован Toshiba в 1989 году на International Solid-State Circuits Conference. У него была больше скорость записи и меньше площадь чипа.
На конец 2008 года, лидерами по производству флеш-памяти являются Samsung (31% рынка) и Toshiba (19% рынка, включая совместные заводы с Sandisk). (Данные согласно iSupply на Q4"2008). Стандартизацией чипов флеш-памяти типа NAND занимается Open NAND Flash Interface Working Group (ONFI). Текущим стандартом считается спецификация ONFI версии 1.0, выпущенная 28 декабря 2006 года. Группа ONFI поддерживается конкурентами Samsung и Toshiba в производстве NAND чипов: Intel, Hynix и Micron Technology.
Характеристики
Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 Мб/с. В основном флеш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 Кб/с). Так указанная скорость в 100x означает 100 Ч 150 Кб/с = 15 000 Кб/с= 14.65 Мб/с.
В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт.
В 2005 году Toshiba и SanDisk представили NAND чипы объёмом 1 Гб, выполненные по технологии многоуровневых ячеек, где один транзистор может хранить несколько бит, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе.
Компания Samsung в сентябре 2006 года представила 8 Гб чип, выполненный по 40-нм технологическому процессу. В конце 2007 года Samsung сообщила о создании первого в мире MLC (multi-level cell) чипа флеш-памяти типа NAND, выполненного по 30-нм технологическому процессу. Ёмкость чипа также составляет 8 Гб. Ожидается, что в массовое производство чипы памяти поступят в 2009 году.
Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. В основном на середину 2007 года USB устройства и карты памяти имеют объём от 512 Мб до 64 Гб. Самый большой объём USB устройств составляет 1 Тб.
Файловые системы
Основное слабое место флеш-памяти - количество циклов перезаписи. Ситуация ухудшается также в связи с тем, что ОС часто записывает данные в одно и то же место. Например, часто обновляется таблица файловой системы, так что первые сектора памяти израсходуют свой запас значительно раньше. Распределение нагрузки позволяет существенно продлить срок работы памяти.
Для решения этой проблемы были созданы специальные файловые системы: JFFS2 и YAFFS для GNU/Linux и exFAT для Microsoft Windows.
USB флеш-носители и карты памяти, такие как SecureDigital и CompactFlash имеют встроенный контроллер, который производит обнаружение и исправление ошибок и старается равномерно использовать ресурс перезаписи флеш-памяти. На таких устройствах не имеет смысла использовать специальную файловую систему и для лучшей совместимости применяется обычная FAT.
Применение
Флеш-карты разных типов (спичка отображена для оценки размеров)
Флеш-память наиболее известна применением в USB флеш-носителях (англ. USB flash drive). В основном применяется NAND тип памяти, которая подключается через USB по интерфейсу USB mass storage device (USB MSC). Данный интерфейс поддерживается всеми ОС современных версий.
Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-носители полностью вытеснили с рынка дискеты. Например, компания Dell с 2003 года перестала выпускать компьютеры с дисководом гибких дисков.
В данный момент выпускается широкий ассортимент USB флеш-носителей, разных форм и цветов. На рынке присутствуют флешки с автоматическим шифрованием записываемых на них данных. Японская компания Solid Alliance даже выпускает флешки в виде еды.
Есть специальные дистрибутивы GNU/Linux и версии программ, которые могут работать прямо с USB носителей, например, чтобы пользоваться своими приложениями в интернет-кафе.
Технология ReadyBoost в Windows Vista способна использовать USB-флеш носитель или специальную флеш-память, встроенную в компьютер, для увеличения быстродействия. На флеш-памяти так же основываются карты памяти, такие как SecureDigital (SD) и Memory Stick, которые активно применяются в портативной технике (фотоаппараты, мобильные телефоны). Вкупе с USB носителями флеш-память занимает большую часть рынка переносных носителей данных.
NOR тип памяти чаще применяется в BIOS и ROM-памяти устройств, таких как DSL модемы, маршрутизаторы и т. д. Флеш-память позволяет легко обновлять прошивку устройств, при этом скорость записи и объём для таких устройств не так важны.
Сейчас активно рассматривается возможность замены жёстких дисков на флешпамять. В результате увеличится скорость включения компьютера, а отсутствие движущихся деталей увеличит срок службы. Например, в XO-1, «ноутбуке за 100$», который активно разрабатывается для стран третьего мира, вместо жёсткого диска будет использоваться флеш-память объёмом 1 Гб. Распространение ограничивает высокая цена за Гб и меньший срок годности, чем у жёстких дисков из-за ограниченного количества циклов записи.
Типы карт памяти
Существуют несколько типов карт памяти, используемых в сотовых телефонах.
MMC (MultiMedia Card): карточка в формате MMC имеет небольшой размер - 24х32х1,4 мм. Разработана совместно компаниями SanDisk и Siemens. MMC содержит контроллер памяти и обладает высокой совместимостью с устройствами самого различного типа. В большинстве случаев карты MMC поддерживаются устройствами со слотом SD.
RS-MMC (Reduced Size MultiMedia Card): карта памяти, которая вдвое короче стандартной карты MMC. Её размеры составляют 24x18x1,4 мм, а вес - около 6 г, все остальные характеристики не отличаются от MMC. Для обеспечения совместимости со стандартом MMC при использовании карт RS-MMC нужен адаптер.
DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card): карты памяти DV-RS-MMC с двойным питанием (1,8 и 3,3 В) отличаются пониженным энергопотреблением, что позволит работать мобильному телефону немного дольше. Размеры карты совпадают с размерами RS-MMC, 24x18x1.4 мм.
MMCmicro: миниатюрная карта памяти для мобильных устройств с размерами 14x12x1,1 мм. Для обеспечения совместимости со стандартным слотом MMC необходимо использовать переходник.
SD Card (Secure Digital Card): поддерживается фирмами SanDisk, Panasonic и Toshiba. Стандарт SD является дальнейшим развитием стандарта MMC. По размерам и характеристикам карты SD очень похожи на MMC, только чуть толще (32х24х2.1 мм). Основное отличие от MMC - технология защиты авторских прав: карта имеет криптозащиту от несанкционированного копирования, повышенную защиту информации от случайного стирания или разрушения и механический переключатель защиты от записи. Несмотря на родство стандартов, карты SD нельзя использовать в устройствах со слотом MMC.
SD (Trans-Flash) и SDHC (High Capacity): Старые карты SD т. н. Trans-Flash и новые SDHC (High Capacity) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 2Гб для Trans-Flash и 32Гб для High Capacity (Высокой Емкости). Устройства чтения SDHC обратно совместимы с SDTF, то есть SDTF карта будет без проблем прочитана в устройстве чтения SDHC, но в устройстве SDTF увидится только 2Гб от ёмкости SDHC большей ёмкости, либо не будет читаться вовсе. Предполагается, что формат TransFlash будет полностью вытеснен форматом SDHC. Оба суб-формата могут быть представлены в любом из трёх форматов физ. размеров (Стандартный, mini и micro).
miniSD (Mini Secure Digital Card): От стандартных карт Secure Digital отличаются меньшими размерами 21.5х20х1.4 мм. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащённых обычным SD-слотом, используется адаптер.
microSD (Micro Secure Digital Card): являются на настоящий момент (2008) самыми компактными съёмными устройствами флеш-памяти (11х15х1 мм). Используются, в первую очередь, в мобильных телефонах, коммуникаторах, и т. п., так как, благодаря своей компактности, позволяют существенно расширить память устройства, не увеличивая при этом его размеры. Переключатель защиты от записи вынесен на адаптер microSD-SD.
MS Duo (Memory Stick Duo): данный стандарт памяти разрабатывался и поддерживается компанией Sony. Корпус достаточно прочный. На данный момент - это самая дорогая память из всех представленных. Memory Stick Duo был разработан на базе широко распространённого стандарта Memory Stick от той же Sony, отличается малыми размерами (20х31х1.6 мм.).
В настоящее время портативно-запоминающее устройство не удивит ни одного пользователя своим функционалом. Однако в свое время флеш-накопитель сделал по-настоящему технологический переворот в сфере устройств для хранения данных. Данное устройство пришло на смену гибким компакт-дискам, а также дискетам, постепенно вытесняя их с рынка.
В данном материале мы рассмотрим устройство флешки, принцип работы и подключения ее к персональному компьютеру либо к другому аппарату способному считывать информацию с портативного накопителя. Разберемся в том, как восстановить не рабочий флеш-накопитель, а также снять защиту от записи.
Общие сведения об портативном флеш-устройстве
USB-накопитель был изобретен ученными из Израиля, работающими на компанию M-Systems в 1999 году. Но само устройство было запатентовано в Соединенных Штатах Америки, также в 1999. Первая презентация флеш-накопителя прошла в 2000 году, где и получила свое первоначальное название DiskOnKey (диск на ключе). Объем первого портативного накопителя составлял 8 мегабайт, но вскоре появились устройства на 16 и 32 мб.
По тем временам флешку можно было назвать полноценным гаджетом, продавалась она за немалую цену 50 долларов, возросшую к концу года с появлением более объемных накопителей до $100 за одну штуку. Продажа осуществлялась под руководством компании IBM.
В настоящее время флеш-накопители почти полностью вытеснили с рынка портативных устройств устаревшие компакт-диски. Сейчас уже существуют накопители на два терабайта от таких производителей, как HyperX и Kingston. Вы только представьте себе размер в полтора спичечных коробка, на котором расположено два терабайта дискового пространства. Как работает флешка с двумя терабайтами? Точно так же, как и флешка с 16 гигабайтами, все очень просто и весьма эффективно.
Преимущества и недостатки USB-накопителя
Так как сегодня данные устройства являются незаменимыми портативными носителями информации, следует понять, в чем состоят их достоинства и потенциальные недостатки. Ведь именно два этих параметра сопутствуют прогрессу в различных технологиях и разработке новейших устройств. Незаменимость означает монополизм на любом рынке устройств. Итак, давайте выясним, чем так и в процессе косвенно ознакомимся с тем, как работает флешка.
Преимущества:
- Портативность и малый вес устройства.
- Бесшумность в работе и малая ресурсоемкость.
- Низкое энергопотребление (в первую очередь благодаря отсутствию механических систем).
- Возможность эксплуатации при высоких температурах.
- Устойчивы к механическим воздействиям (в отличие от жестких и компакт дисков).
- Защищены от воздействия окружающей среды (царапины, пыль, разрушение от пересыхания).
- Длительное время хранения данных в автономном режиме в лучшем случае от 10 лет и выше, в худшем при некачественном устройстве от 3 до 6 месяцев.
Недостатки:
- Ограниченное число записи и стирания данных до выхода из строя. Порядка 5000 циклов перезаписи.
- Ограниченное число подключения USB-коннектора насчитывается порядка 1500 раз.
- Ограниченная скорость записи, которая весьма ощутима для порта USB 2.0 (не более 35 мегабайт в секунду).
- Чувствительны к электрическому замыканию и радиации, как и любая другая электроника.
- Недостаток в форме разъема и подключаемом накопителе, вследствие которого увеличивается износ порта и коннектора. Данная проблема была решена с выходом USB Type-C.
Таким образом из вышеприведенного маркированного списка вы смогли узнать о достоинства и недостатках флеш-накопителя. Исходя из этой информации можно сделать вывод, что данное устройство по факту имеет мало недостатков, которые при желании можно исправить и доработать.
Принцип работы USB-накопителя
Принцип работы флешки основывается на подключении ее к USB-порту персонального компьютера и последующей эксплуатации по загрузке и удалению данных с нее. В основе USB-устройства лежит флеш-память следующих типов: NAND или NOR. Флеш-память в своем составе содержит кристаллы кремния, на базе которого размещены полевые транзисторы с изолированными или плавающими затворами. Последние, в свою очередь, могут удерживать заряд, иными словами, электроны. Следует отметить тот факт, что полевые транзисторы имеют сток и исток.
Во время произведения записи на флешку на управляющий затвор контроллером подается положительное напряжение, тем самым некоторая часть заряда двигается от стока к истоку с отклонением к плавающему затвору. Некоторая часть электронов после отклонения преодолевает малый слой изолятора и затем проникает в плавающий затвор, где, в свою очередь, остается на длительный срок (хранение). Время хранения приведено выше, в разделе о достоинствах и недостатках, однако эти данные будут различными для разных производителей и объемов памяти флеш-устройства.
Устройство Flash-накопителя
Устройство USB-накопителя приведено на изображении. Стоит сказать, что когда пользователь осуществляет подключение USB-флешки и затем ее эксплуатирует в своих целях, в этот момент непосредственно в самом портативном носителе протекают весьма сложные процессы управляемые контроллером памяти.
На приведенном выше изображении присутствуют все основные элементы "флешки", однако далеко не все. На изображении расположенном ниже представлены остальные элементы устройства
- Разъем USB для приема и передачи данных.
- Контрольные точки платы.
- Кварцевый резонатор.
- Светодиод для сигнализации о работе устройства.
- Переключатель защищающий от записи.
- Место для подключения контроллера памяти.
Вот, что представляет из себя портативное переносное устройства в разобранном виде и разложенном на отдельные компоненты цепи. Из вышеприведенной информации становится более ясным, как работает флешка. А если она неисправна?
Не работает флешка: как восстановить и что делать
Данное руководство будет кратким по причине того, что если ваше съемное устройство вышло из строя по причине физических неисправностей либо же из-за износа функционала, восстановить его будет дороже, ежели купить новое. Как работает флешка, вам известно, также вам известно из представленной информации выше из чего она состоит. Вручную отремонтировать ее без должных навыков вы, к сожалению, не сумеете, поэтому в крайнем случае отнесите девайс в сервисный центр.
Для того чтобы проверить работоспособность флеш-накопителя, достаточно его подключить поочередно в разные порты на своем компьютере или же считывающем устройстве. В случае если ни один из портов не распознает флешку, попробуйте подключить ее к другому компьютеру или устройству, имеющему возможность считать информацию с носителя. Если устройство рабочее, то оно обязательно откроется. Также для распознавания девайса на вашем компьютере вы можете попробовать обновить драйвер USB-портов.
Флешка защищена от записи: как снять защиту
Снять защиту от записи с флешки можно несколькими простыми способами. Первым способом является физическая защита, установленная на корпусе накопителя. Снять ее можно, переведя ключ в другое положение (для записи). Вторым способом будет одно из самых распространенных решений проблемы, это форматирование устройства в другую файловую систему (NTFS и FAT32). Альтернативным методом является решение проблемы через командную строку. Для этого запустите системную службу DiskPart через интерпретатор консоли "Выполнить", затем пропишите команду "attributes disk clear readonly", без кавычек.
Как правильно подключить флешку к компьютеру
Правильным подключением съемного накопителя к компьютеру является подключение разъема флешки в USB-порт, который соответствуют скорости модели коннектора устройства и скорости передачи данных. Соответственно, это порт 2.0 или 3.0, а также это может быть способ подключения через новейший порт Type C, который на данный момент широко используется компанией Apple на свои макбуках. В некоторых случаях бывает так, что из-за несовместимости порта и флешки, компьютер ее не распознает. Поэтому выполните подключение верно.
Заключение
Из вышеприведенной информации в данной статье вы узнали о истоках появления съемного накопителя, его достоинства и недостатках, а также полном устройстве и принципе работы съемного Flash-накопителя. В статье было рассмотрено, как работает флешка и как правильно ее подключить к считывающему устройству. Также смогли ознакомиться с тем, как снять защиту от записи.
