Что внутри usb флешки – Внешние USB-SSD и USB-флешки: немного теории и обзор-тестирование пяти внешних SSD, одного SSD «как флешка» и трёх USB-флешек | Обзоры

Содержание

Принцип работы и устройство USB-флешки

Принцип работы и устройство USB-флешкиПринцип работы и устройство USB-флешки

В этой статье мы с Вами рассмотрим принцип работы и устройство USB-флешки, а также я расскажу об особенности USB-флэш-накопителя перед другими запоминающими устройствами. C появление USB-флэшки произошел некий переворот в ПЗУ устройствах и большое количество людей по всему миру оценило удобство транспортировки данных в компактном и емком флэш-накопителе, который к тому же устойчив к воздействиям окружающей среды.

Первым делом, я хотел бы дать определение флэш-накопителю, а уж потом рассказать о его особенности перед другими запоминающими устройствами.

USB-Flash Drive (флешка, флэшка) — устройство для накопления и хранения информации. Переданные устройству данные располагаются и хранятся во флэш-памяти. Для получения информации usb флешку необходимо подключить к телевизору (Smart), компьютеру, планшету или любому другому считывающему устройству.

К основным недостаткам USB флэш-накопителя можно отнести ограниченный цикл записи/стирания, но хранящуюся в устройстве можно считать бесконечное количество раз. Цикл перезаписи современными стандартами на сегодняшний день ограничен от 10000 и до 100000 раз. Если взять во внимание минимальный цикл перезаписи (10000) то может показаться, что для эксплуатации такое количество более чем достаточно. Но на самом деле это не так.

Представьте себе ситуации, когда вы интенсивно используете флэшку перезаписывая на ней данные по нескольку раз в день. Согласитесь, что при такой эксплуатации, такое количество циклов (10000) для обновления информации уже не кажется таким уж большим. Хотя, справедливости ради, стоит сказать, что для рядового пользователя флэш-накопитель с минимальным ограничением перезаписи прослужит немало времени.

К сожалению не все USB накопители отрабатывают свой положенный срок честно. Как правило, виной этому производители мало известных фирм и компании с неизвестным происхождением, которые не соблюдают технологических норм при создании постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Очень часто наши китайские «друзья», которые любят делать подделки именитых брендов, не соблюдают технологию (не качественные детали) и создают дешевые накопительные устройства, которые раньше положенного времени  выходят из строя.

На что нужно обратить внимание при выборе USB-флэш-накопителя.

  • Производитель (компания). Чтобы свести к минимуму преждевременный выход из строя USB-флэш-накопителя , делайте свой выбор в пользу зарекомендовавших себя компаний, которые работаю на рынке не один год. Например, это могут быть такие компании как: Kingston, Transcend, Corsair, Apacer…
  • Так же при выборе usb-флэш-накопителя обратите внимание на каком типе памяти она построена. Хорошо если в ней установлена флэш-память типа NAND, потому что именно этот тип памяти может выполнить около 100000 циклов записи/стирания информации.

В основе USB флэш-накопителя находиться флэш-память типа NAND и небольшой микроконтроллер со встроенным ROM или RAM. Флэш-память (Flash Memory) относится к классу EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое запоминающее устройство ПЗУ или ЭСППЗУ.

Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимо, а значит ему не нужно электричество для хранения данных. Стоит сказать, что основная особенность EEPROM в том, что хранящуюся информацию в устройстве (mini SD, MMC, SD, USB-флешка…) можно считать бесконечное количество раз, а вот количество записи к сожалению ограничено (мы уже с вами говорили о том как выбрать SD карту).

Как правило на упаковке указывают и то и другое. Но и не редки случай, когда указывают только число циклов или тип памяти.

  • Тип ячеек памяти. В рядовых флэшках (USB-Flash-Drive) используют два типа ячеек памяти MLC и SLC. Как правило более дешевые модели USB флэш-накопителей комплектуют MLC (Multi-level cell — многоуровневые ячейки памяти)ячейками, которые могут выдержать около 10 тысяч циклов. Ну и как вы уже догадались SLC (Single-level cell — одноуровневые ячейки памяти) ячейками комплектуют более дорогие модели, которые выдерживают до 100000, а то и более циклов записи/стирания.

Если вы в ближайшее время планируете покупать такой накопитель (USB-Flash-Drive), то рекомендую прочитать статью о том как выбрать надежную USB флешку.

Принцип работы USB -флеш-накопителя и его компоненты.

Как я уже писал выше, что в основе USB-накопителя лежит флэш-память типа NAND или NOR. В свою очередь флэш-память содержит в себе кристалл кремния на котором размещены полевые транзисторы с плавающими и управляющими изолированными затворами. Стоит сказать, что полевые транзисторы имеют сток и исток. Так вот плавающий затвор транзистора способен удерживать заряд (электроны).

Во время записи данных на управляющий затвор подается положительное напряжение и некоторая часть электронов направляется (двигается) от стока к истоку, отклоняясь к плавающему затвору. Часть электронов преодолевает тонкий слой изолятора и проникают в плавающий затвор, где и остаются на продолжительный срок хранения. Время хранения информации измеряется годами, но так или иначе оно ограничено.

Устройство USB flash довольно компактны, мобильны и дают возможность подключиться к любому компьютеру, который имеет USB-разъем. На что только не идут производители чтобы угодить потенциальным покупателям совмещая USB накопитель со всевозможными брелками, украшениями, игрушками и авторучками…

Устройство USB Flash накопителя состоит из следующих электронных компонентов:

Устройство USB Flash накопителяУстройство USB Flash накопителя
  1. Разъем USB.
  2. Микроконтроллер.
  3. Контрольные точки.
  4. Чип (микросхема) флэш-памяти.
  5. Кварцевый резонатор.
  6. Светодиод.
  7. Переключатель (защита от записи).
  8. Место для микросхемы памяти (дополнительное место).

Далее я хотел бы более подробно остановиться на основных компонентах usb flash накопителя и описать некоторые характерные симптомы нестабильной работы USB Flash накопителя.

Компоненты и симптомы нестабильной работы USB Flash накопителя.

  1. PCB — это многослойная печатная плата, которая служит основой для всех размещенных (распаянных) деталей электроники. Имеет следующие типичные неисправности: некачественно выполненный монтаж деталей электроники при деформации (изгибы, удары) платы приводит к внутренним разрывам около проводников и нестабильной работе usb-флэш накопителя.
  2. USB разъем — предназначен для подключения флэш-накопителя к устройствам чтения. При некачественном монтаже разъем отрывается от дорожек и в месте пайки.  Не так давно я сталкивался с данным явлением.
  3. Микроконтроллер — микросхема, в обязанности которой входит управление памятью типа NAND и передача информации. Содержит в себе данные о производителе и типе памяти, а также хранит в себе необходимую служебную информацию для правильного функционирования флэш-накопителя. По вине контроллера чаще всего происходит выход из строя флэш-накопителя.
  4. Симптомы характеризующие его выход из строя: флэш-накопитель определяется как «неизвестное устройство», показывает не правильный размер (объем) накопителя или просит вставить чистый диск в устройство чтения. Причиной выхода из строя контроллера (сгорает) — служит некачественное питание, плохая работа стабилизатора и неправильное извлечение флэш-накопителя.
  5. Микросхема памяти типа NAND — это энергонезависимая память, которая отвечает за хранение информации. По истечении N-го количества времени, при сбое или повреждении в памяти могут образоваться поврежденные блоки (бэд блоки). Возможны и другие причины появления испорченных блоков, в которые больше не представляется возможным записывать/считывать информацию. Устранить такую неисправность можно с помощью узкоспециализированных программ, что в конечном итоге уменьшит объем памяти, но восстановит работоспособность.
  6. Кварцевый резонатор — используется для построения опорной частоты, которая необходима для функционирования логики контроллера и флэш-памяти. При выходе из строя, USB флэш-накопитель определяется как «неизвестное устройство» или не определяется вовсе(не видит считывающее устройство).

Преимущества USB-флешек:

  • Небольшой размер, вес, портативность.
  • Накопитель можно подключить к любому устройству считывания (практически везде есть USB).
  • Практически нет влияния от внешней окружающей среды (пыль, царапины, загрязненность).
  • USB флешка может работать в широком диапазоне температур.
  • Малые габариты позволяют хранить большой объем информации.
  • Низкое энергопотребления.
  • В сравнении с жестким дискам, она устойчивее к внешним воздействиям, вибрациям и ударам.
  • Удобство подключения к устройству.
  • Высокая скорость доступа к данным.

Недостатки USB-флешек:

  • Ограниченное число циклов записи и стирания перед выходом из строя.
  • Ограниченный срок автономного хранения данных.
  • Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью шины USB и самой флеш-памяти.
  • Чувствительны к радиации и электростатическому разряду (обычно наблюдается в быту, чаще всего зимой).

В заключении статьи предлагаю Вам посмотреть тематическое видео по производству USB Flash накопителей на заводе Kingston Production.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также

Поделитесь в соцсетях:

  • 6

    0

    На чем информация может храниться дольше всего? Имею ввиду действительно длительные сроки. Например домашний архив с фото и документами, который хотелось бы передать правнукам. Облака не предлагать. Спасибо.

  • 1

    0

    Очень полезная и понятная статья, спасибо

  • 0

    0

    Да перезаписывайте сколько угодно. Ресурса флеш-накопителя хватит на много лет. А вот на производителя действительно стоит обращать внимание и это я уже описывал в одной из публикаций.

  • 0

    0

    Согласна, как и при выборе любого другого продукта, при покупке USB-флэш-накопителя следует обратить внимание на фирму-изготовителя (переходите по ссылке и узнавайте имена лучших компаний). Уже исходя из этого станет ясно, прослужит флешка долго или в скором времени с ней будут проблемы. В любом случае, ее следует беречь и стараться не перезаписывать информацию множество раз.

Как устроена флешка

как устроена флешка

На сегодняшний день флешки являются самыми популярными внешними носителями данных. В отличие от оптических и магнитных дисков (CD/DVD и винчестеры соответственно), флеш-накопители более компактны и устойчивы к механическим повреждениям. А за счет чего были достигнуты компактность и устойчивость? Давайте же разберемся!

Из чего состоит и как работает флешка

Первое, что следует отметить — внутри flash-накопителя нет движущихся механических частей, которые могут пострадать от падений или сотрясений. Это достигается за счет конструкции — без защитного корпуса флешка представляет собой печатную плату, к которой припаян USB-разъем. Давайте рассмотрим её составляющие.

Основные компоненты

Составные части большинства флешек можно разделить на основные и дополнительные.

Основные составляющие компоненты флешки


К основным относятся:

  1. чипы NAND-памяти;
  2. контроллер;
  3. кварцевый резонатор.
  4. USB-разъем

NAND-память
Накопитель работает благодаря NAND-памяти: полупроводниковым микросхемам. Чипы такой памяти, во-первых, весьма компактны, а во-вторых — очень ёмкие: если на первых порах флешки по объему проигрывали привычным на тот момент оптическим дискам, то сейчас превышают по ёмкости даже диски Blu-Ray. Такая память, ко всему прочему, еще и энергонезависимая, то есть для хранения информации ей не требуется источник питания, в отличие от микросхем оперативной памяти, созданных по похожей технологии.
Чипы оперативной памяти


Однако у НАНД-памяти есть один недостаток, в сравнении с другими типами запоминающих устройств. Дело в том, что срок службы этих чипов ограничен определенным количеством циклов перезаписи (шагов чтения/записи информации в ячейках). В среднем количество read-write cycles равно 30 000 (зависит от типа чипа памяти). Кажется, это невероятно много, но на самом деле это равно примерно 5 годам интенсивного использования. Впрочем, даже если ограничение будет достигнуто, флешкой можно будет продолжать пользоваться, но только для считывания данных. Кроме того, вследствие своей природы, NAND-память очень уязвима к перепадам электричества и электростатическим разрядам, так что держите её подальше от источников подобных опасностей.

Контроллер
Под номером 2 на рисунке в начале статьи находится крохотная микросхема — контроллер, инструмент связи между флеш-памятью и подключаемыми устройствами (ПК, телевизорами, автомагнитолами и пр.).
Микроонтроллер флешки на печатной плате
Контроллер (иначе называется микроконтроллер) представляет собой миниатюрный примитивный компьютер с собственным процессором и некоторым количеством RAM, используемыми для кэширования данных и служебных целей. Под процедурой обновления прошивки или BIOS подразумевается как раз обновление ПО микроконтроллера. Как показывает практика, наиболее частая поломка флешек — выход из строя контроллера.

Кварцевый резонатор
Данный компонент представляет собой крохотный кристалл кварца, который, как и в электронных часах, производит гармонические колебания определенной частоты. Во флеш-накопителях резонатор используется для связи между контроллером, NAND-памятью и дополнительными компонентами.
Резонатора на печатной плате флешки


Эта часть флешки также подвержена риску повреждения, причем, в отличие от проблем с микроконтроллером, решить их самостоятельно практически невозможно. К счастью, в современных накопителях резонаторы выходят из строя относительно редко.

USB-коннектор
В подавляющем большинстве случаев в современных флешках установлен разъем USB 2.0 типа A, ориентированный на прием и передачу. В самых новых накопителях используется USB 3.0 типа А и типа C.

Дополнительные компоненты

Кроме упомянутых выше основных составляющих запоминающего flash-устройства, производители нередко снабжают их необязательными элементами, такими как: светодиод-индикатор, переключатель защиты от записи и некоторые специфические для определенных моделей особенности.

Светодиодный индикатор
Во многих flash-накопителях присутствует небольшой, но довольно яркий светодиод. Он предназначен для визуального отображения активности флешки (запись или считывание информации) или же просто является элементом дизайна.
Световой индикатор у флешек
Этот индикатор чаще всего не несет никакой функциональной нагрузки для самой флешки, и нужен, по сути, только для удобства пользователя или для красоты.

Переключатель защиты от записи
Этот элемент характерен скорее для SD-карт, хотя порой встречается и на запоминающих устройствах USB. Последние нередко используются в корпоративной среде как носители разнообразной информации, в том числе важной и конфиденциальной. Чтобы избежать инцидентов со случайным удалением таких данных, производителями флеш-накопителей в некоторых моделях применяется переключатель защиты: резистор, который при подключении в цепь питания запоминающего устройства не дает электрическому току добираться к ячейкам памяти.

Переключатель защиты от записи накопителя
При попытке записать или удалить информацию с накопителя, в котором включена защита, ОС выдаст такое вот сообщение.

Пример сообщения о защите от записи

Подобным образом реализована защита в так называемых USB-ключах: флешках, которые содержат в себе сертификаты безопасности, необходимые для корректной работы некоторого специфического ПО.

Этот элемент тоже может сломаться, в результате чего возникает досадная ситуация — девайс вроде работоспособен, но пользоваться им невозможно. У нас на сайте есть материал, который может помочь решить эту проблему.

Подробнее: Как снять защиту от записи на флешке

Уникальные компоненты

К таковым можно отнести, например, наличие разъемов Lightning, microUSB или Type-C: флешки с наличием таковых предназначены для использования в том числе на смартфонах и планшетах.

Читайте также: Как подключить флешку к смартфону на Android или iOS

Существуют и накопители с максимальной защитой записанных данных — в них встроена клавиатура для ввода цифрового пароля.
Пример флешки с защитой паролем
По сути, это более продвинутый вариант упомянутого выше переключателя защиты от перезаписи.

Достоинства флешек:

  • надежность;
  • большая ёмкость;
  • компактность;
  • устойчивость к механическим нагрузкам.

Недостатки флешек:

  • хрупкость составляющих компонентов;
  • ограниченный срок службы;
  • уязвимость к перепадам напряжения и статическим разрядам.

Подведем итоги — flash-накопитель, с технической точки зрения, устроен довольно сложно. Однако вследствие твердотельной конструкции и миниатюрности компонентов достигается большая устойчивость к механическим нагрузкам. С другой стороны, флешки, особенно с важными данными, необходимо обезопасить от влияния перепадов напряжения или статического электричества.

Пример флешки с защитой паролемМы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.

Пример флешки с защитой паролемОпишите, что у вас не получилось. Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Помогла ли вам эта статья?

ДА НЕТ

Как работает флешка? Устройство и принцип работы флешки

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.

Флешка на 2 ТБ

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 хороши USB-накопители, и в процессе косвенно ознакомимся с тем, как работает флешка.

Преимущества:

  1. Портативность и малый вес устройства.
  2. Бесшумность в работе и малая ресурсоемкость.
  3. Низкое энергопотребление (в первую очередь благодаря отсутствию механических систем).
  4. Возможность эксплуатации при высоких температурах.
  5. Устойчивы к механическим воздействиям (в отличие от жестких и компакт дисков).
  6. Защищены от воздействия окружающей среды (царапины, пыль, разрушение от пересыхания).
  7. 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:

  1. Ограниченное число записи и стирания данных до выхода из строя. Порядка 5000 циклов перезаписи.
  2. Ограниченное число подключения USB-коннектора насчитывается порядка 1500 раз.
  3. Ограниченная скорость записи, которая весьма ощутима для порта USB 2.0 (не более 35 мегабайт в секунду).
  4. Чувствительны к электрическому замыканию и радиации, как и любая другая электроника.
  5. 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

Схемма флешки и ее устройство

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 съемного носителя информации.

флешка, устройство, схема
  1. Разъем USB для приема и передачи данных.
  2. Контрольные точки платы.
  3. Кварцевый резонатор.
  4. Светодиод для сигнализации о работе устройства.
  5. Переключатель защищающий от записи.
  6. 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.

разобранные флешки

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.

Флешка с разблокировкой пальцем

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.

ноутбук, рук вставляющая флешку

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.

Флешки, устройство, принцип действия, фото, видео

Флешки сегодня знакомы всем, кому приходится хоть сколько-нибудь общаться с компьютером.

Эти маленькие кусочки металла и пластика стали теми героями, которые наконец-то потеснили дискеты (а также CD, а зачастую и DVD) с пьедестала мобильных и универсальных носителей информации.

Что такое флешка

Что же такое флешка, и почему она позволяет вместить в столь маленький объём так много информации? В чём секрет успеха?

Технология флеш-памяти родилась в 1984-м году в компании Toshiba. В том же году она была представлена публике. И, хотя публика сразу узрела большой потенциал технологии, первый коммерческий вариант появился только через 4 года.

А вот флешки в том виде, в котором мы их привыкли видеть сейчас, появились ещё позже — первые образцы начали выпускать в 2002 году, и с тех пор они находятся в постоянном развитии.

Сейчас флеш-накопители используются повсеместно.

Они имеют довольно большой для мобильного носителя объём (до 64 ГБ) и маленький размер. Кроме того, современные операционные системы позволяют использование флешек без установки драйверов.

Давайте рассмотрим устройство этих носителей поподробнее

Флешка — это твердотельная полупроводниковая энергозависимая перезаписываемая память. Пройдёмся по всем этим пунктам и разберёмся, что они значат.

Твердотельная полупроводниковая

Флеш-память состоит из массива ячеек, в каждой из которых находится по два транзистора.

Каждая такая ячейка может хранить от одного до нескольких бит, в зависимости от того, используются ли в устройстве одноуровневые или многоуровневые ячейки.

Такая конструкция всяких подвижных частей (в отличие от тех же дискет), и, как следствие, менее подвержена негативным физическим воздействиям.

Кроме того, флеш-память имеет более высокую скорость считывания.

Достигается это за счет того, что нет считывающих головок, и следовательно их не нужно позиционировать (а этот процесс занимает очень много времени).

Энергозависимая

Поскольку флеш-память состоит из транзисторов, для чтения или записи необходим электрический ток. Но хранить данные флеш-память может без каких-либо источников питания, в отличие, например, от оперативной памяти.

Кстати именно из-за того, что флешкам необходимо питание для работы, не рекомендуется вытаскивать их, предварительно не остановив работу.

Перезаписываемая

С этим пунктом всё понятно. Стоит лишь отметить, что количество циклов записи ограничено (считывать можно бесконечное количество раз).

Максимально возможно около миллиона циклов, но на практике встречаются модели, с числом циклов от 10 до 100 тысяч, что, тем не менее, во много раз больше, чем у дискеты или CD-RW.

По сути, у флеш-памяти есть лишь один недостаток — соотношение цена/объём. Цена одного мегабайта флеш-памяти пока что значительно выше, чем соответствующая цена у обычного винчестера.

Этим и обусловлен такой объём (сравнительно небольшой, по современным меркам) современных флешек.

Но ценовой фактор не позволяет использовать флеш-память только как альтернативу обычным стационарным носителям информации (винчестерам), а вот среди мобильных носителей им нет равных.

Благодаря своим качествам флешки нашли своё применение в бесчисленном множестве современных устройств — мобильные телефоны, фотоаппараты, камеры, плейеры…

Флеш-память — принцип действия.

Ну а в ближайшем будущем, учёные, скорее всего найдут способ снизить цены на флеш-память, и она, возможно, вытесним вообще все известные нам сейчас накопители.

Устройство флешки и карты памяти

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.

Принцип работы и устройства флешки

Как работает флешка

Флеш-память принцип действия

Мы привыкли пользоваться благами цивилизации и в последнее время их даже не замечаем. Но многие задаются вопросом, как работает тот или иной механизм. Эта статья написана для любознательных людей, которые задаются вопросом, как работает флешка? По восстановлению флеш-накопителей можете почитать здесь.

Для хранения информации используются ячейки памяти. Одна ячейка способна сохранить в себе только один бит. На этот бит записывается элемент двоичного кода 0 или 1.

В одной флешке находятся миллиарды ячеек, которые готовы запоминать для Вас информацию. Из восьми бит получается один байт. Так накопитель на один гигабайт состоит из 8 589 934 592 ячеек памяти, а эта статья вмещается приблизительно в 20 000 ячеек.

Подробнее о ячейках памяти

Ячейки памяти являются транзисторами. Транзистор имеет два полупроводника n-типа, они находятся у него по бокам. Эти полупроводники имеют множество свободных электронов. При движении этих частиц проходит ток.

Посредине полупроводников n-типа размещён полупроводник p-типа, который характеризуется недостатком электронов. По нему ток переносится по дырках, в которых недостаёт электронов.

Из-за различающегося типажа проводимости этих полу проводимых материалов, ток не имеет возможности пройти между ними.

Транзисторная конструкция предусматривает наличие управляющего затвора, который расположен над p-полупроводником. Он является электродом и на него подаётся напряжение. При подаче положительного напряжения он отодвигает дырки р-полупроводника и притягивает частицы. Это обосновано притягиванием противоположных зарядов.

С этого получается так званый n-переход. Он нужен для перехода электричества с одного n-полупроводника на другой, в результате чего транзистор пропускает ток.

Управляющий затвор имеет разделение с p-полупроводником, которое называется плавающий затвор (пластина из поликристаллического кремния). При отрицательном заряде пластины ток не будет проводиться транзистором, не завися от заряда управляющего затвора, что может помешать его работе в дальнейшем.

Чтение данных

Чтение данных с флешки

Процесс считывания информации с флешки происходит следующим образом. На управляющий затвор подаётся напряжение. Это необходимо для определения ноля или единицы, которые находятся в этой ячейке памяти. Сочетание нулей и единиц дает представление машине, которая считывает информацию, о закодированных символах.

При избытке электронов на управляющем затворе ток не идёт. Это свидетельствует о единице.

При нехватке электронов на управляющем затворе ток идёт. Это свидетельствует о нуле.

Запись данных

Запись данных с флешки

Для записи информации необходимо наполнить плавающий затвор электронами. Но это сложная задача из-за слоя диэлектрика, который окружает его и не даёт пройти току.

Электроны в плавающую ячейку помещаются подачей положительного заряда, выше того что подаётся при чтении, при котором они и запрыгивают, проходя слой диэлектрика.

При стирании информации на плавающий затвор подаётся отрицательное напряжение, и электроны спадают с плавающего затвора.

Именно так и работает та маленькая вещица, которая облегчает нам обмен информации.


Предлагаю в качестве подарка скачать бесплатную книгу: причины зависаний на ПК, восстановление данных, компьютерная сеть через электропроводку и много других интересных фишек.
Еще больше интересных новостей, а главное общение, решений ваших проблем! Добавляйтесь в телеграм — https://t.me/mycompplus

Понравилась полезная статья? Подпишитесь на RSS и получайте больше нужной информации!



Флеш накопитель – что это такое, устройство, принцип работы, основные виды, как правильно выбрать?

Флеш накопитель – что это такое, устройство, принцип работы, основные виды, как правильно выбрать?

В эру цифровых технологий нужно иметь помощников, чтобы хранить большое количество информации, при этом они должны быть мобильными для легкой транспортировки и универсальными, подходящими для всех устройств. Внимания заслуживает флеш накопитель, который благодаря большому количеству плюсов находится на пике популярности.

Что такое флеш накопитель?

Это запоминающее устройство, которое используется для хранения цифровой информации. Флеш накопитель – приспособление, в основе которого расположен модуль памяти и USB интерфейс, используемый для физического соединения к техникой. Предназначение такое же, как у устаревших дискет и оптических дисков. Однако в отличие от них флешки имеют меньшие размеры и быстрее работают. USB флеш-накопители поддерживаются всеми современными операционными системами.

Устройство флеш накопителей

Данные девайсы компактные и благодаря мобильности дают возможность подключения к разным устройствах с USB-разъемом. Для повышения внимания к своим товарам производители идут на разные уловки, одной из них является создание оригинального дизайна, однако при этом все модели имеют практически одинаковую «начинку». Usb flash состоит из следующих частей:

  • штекер, обеспечивающий с помощью USB интерфейса соединение с компьютером;
  • микроконтроллер с ОЗУ и ПЗУ;
  • чипы NAND флеш-памяти;
  • кварцевый генератор;
  • корпус;
  • светодиоды.
устройство  флеш  накопителей

Принцип работы флеш накопителя

Флэш-память внутри содержит кристалл кремния с размещенными на нем полевыми транзисторами с изолированными затворами. Они могут удерживать заряд электронов. USB накопитель работает следующим образом:

  • на затвор подается положительное напряжение;
  • некоторая часть отклоняется, направляясь к плавающему затвору;
  • часть электронов проводят слой изолятора и проникают в плавающий затвор;
  • там они и сохраняются.

Флешка – характеристики

К самым важным параметрам данных устройств можно отнести:

  1. Скорость записи информации. Показатель варьируется от 0,6 Мб/сек до 175 Мб/сек. Средний показатель 45 Мб/сек.
  2. Скорость чтения информации. Показывает, насколько быстро данные будут перенесены с флешки в выбранное место. Диапазон колеблется от 0,8 Мб/сек до 225 Мб/сек. Стандартный показатель 35 Мб/сек.
  3. Тип памяти. ЮСБ флеш накопитель может иметь следующие виды: MLC обеспечивает до 10 000 циклов, а SLC – до 100 000.

Чем отличается флеш диск от флеш накопителя?

Для ответа нужно понять требования, которые выдвигаются к носителю. Каждое устройство имеет свои особенности и преимущества, с которыми нужно познакомиться. К плюсам внешнего жесткого диска можно отнести:

  • долговечность;
  • возможность помещения внутрь больших файлов;
  • эксплуатация неограниченное количество раз;

Флэш карточка имеет следующие преимущества:

  • невысокую стоимость;
  • небольшие размеры устройства;
  • высокую скорость чтения и записи информации;
  • маленькое поглощение энергии;
  • большой выбор форм и расцветок корпуса.
виды флеш накопителей

Виды флеш накопителей

Представленные в магазинах модели отличаются емкостью, дизайном, типом интерфейса и функциями. Классификация флеш накопителей по объему памяти такая:

  • 1 Гб;
  • 2 Гб;
  • 4 Гб;
  • 8 Гб;
  • 16 Гб;
  • 32 Гб;
  • 64 Гб;
  • 128 Гб;
  • 256 Гб;
  • 512 Гб;
  • самая емкая флешка имеет объем 1024 Гб.

По стандартам интерфейса накопители представлены такими видами:

  • 1.0 – скорость передачи данных – 600-800 Кб/сек;
  • 1.1 – 700 Кб/сек;
  • 2.0 – 480 Мбит/сек;
  • 3.0 – 5 Гбит/сек;
  • 3.1 – 10-12 Гбит/сек.

Дизайны сегодня можно встретить разнообразные, они могут быть выполнены из следующих материалов:

  • пластика;
  • дерева;
  • стекла;
  • силикона;
  • кожи;
  • металла;
  • резины и других.

Среди других функций флеш накопителя можно выделить:

  • наличие устройства ввода кода или сканера отпечатка пальца;
  • накопители, работающие с помощью управления голосом;
  • устройства с антибактериальным покрытием корпуса;
  • присутствие сразу двух USB-коннекторов.

Как выбрать флеш накопитель?

Это устройство простое, но при этом к выбору нужно подойти ответственно. Перед тем, как начать флеш-драйв рекомендуется обратить внимание на следующие параметры:

  1. Производитель. Лучше приобрести известный бренд, который уже зарекомендовал себя с лучшей стороны. Разница в цене незначительная, а вот за качество никто не будет ручаться.
  2. Объем памяти. В настоящее время оптимальный вариант 32 Гб и больше.
  3. Скорость работы. Данный параметр у флеш накопителя измеряется показателем – Мб/с. Оптимальный вариант, когда скорость чтения 20-25 Мб/с, а запись 10-15 Мб/с.
  4. Дизайн. В этом случае стоит решить, что важно красота или надежность. Ведь, чем больше всяких украшений, тем корпус ненадежен.
  5. Дополнительные функции. Например, для защиты данных, может быть запрошен пароль или отпечаток пальцев.

Самый надежный флеш накопитель

Приобретать устройство для хранения информации особенно с большим объемом памяти рекомендуется в официальных магазинах, так можно уберечь себя от подделок. Качественный флеш накопитель должен соответствовать следующим параметрам:

  • устройство должно иметь простой дизайн и при этом высокую производительность по обработке данных;
  • флешка ЮСБ должна иметь небольшие размеры;
  • обладать качественным корпусом и удобной системой крепления.

Рейтинг флеш накопителей

Среди всего представленного на рынке разнообразия можно растеряться. Для получения информации о самых популярных моделях предлагаем познакомиться с последним перечнем, который был сложен на основании отзывов покупателей и специалистов. Рейтинг флешек включает следующие изделия:

  1. Samsung BAR Plus. Форма корпуса помогает легче доставать флешку из разъемов. Материал – металл с функцией влагозащиты.
  2. Samsung BAR Plus
  3. SanDisk Extreme PRO USB 3.1. Корпус только черного цвета. Материал – пластик с выдвижным механизмом. В открытом виде видно индикатор.
  4. SanDisk Extreme PRO USB 3.1
  5. Transcend JetFlash 790. Бюджетный вариант с большим количеством плюсов. Есть отверстие для шнурка, выдвижной механизм и индикатор работы.
  6. Transcend JetFlash 790
  7. SanDisk Ultra Fit USB 3.1. Все модели данной фирмы только черного цвета. Устройство состоит из разъема и крепления для шнурка.
  8. SanDisk Ultra Fit USB 3.1
  9. Mirex ELF. Недорогой флеш накопитель. Выпускается в четырех цветах. Имеет большой выбор объемов памяти.
  10. Mirex ELF
  11. SmartBuy Quartz. Отличается низкой ценой и минимальной функциональностью. Корпус пластиковый, представлен в фиолетовом и черном цвете.
  12. SmartBuy Quartz
  13. Transcend JetFlash 750. Простой и надежный usb-брелок. Корпус черный, сделан из пластика. Имеет высокую скорость чтения информации.
  14. Transcend JetFlash 750
  15. iStorage datAshur Pro. Корпус металлический, разделяется на две части: флешка и полноразмерный колпачок. Относится к накопителям с повышенной степенью защиты.
  16. iStorage datAshur Pro
  17. ADATA DashDrive UV150. Корпус выполнен из пластика, разъем имеет защиту в виде колпачка. Наделен высокой скоростью.
  18. ADATA DashDrive UV150
  19. Transcend JetDrive Go 300S. Металлический корпус заканчивается двумя разъемами. Может работать с устройствами фирмы Apple, только с ее помощью можно увеличить память на iPhone и iPad.
  20. Transcend JetDrive Go 300S

Как пользоваться флеш накопителем?

Устройство используется для хранения любой цифровой информации, которую можно большое количество раз перезаписывать. Флешка имеет особенность – возможность подключать бесконечное количество раз и при этом отсутствуют потребности во внешнем источнике питания. При первом использовании на компьютер будет установлен usb flash drive – небольшая программа, обеспечивающая быстрый доступ к управлению устройством.

Для записи информации или изображений нужно вставить флешку в подходящий разъем. Спустя несколько секунд пользователь получит уведомление о подключении и содержимое накопителя появится на экране монитора. Открыв нужные папки на выбранной технике, все копируется за минимальное количество времени. Флешку можно подключать даже когда компьютер или телевизор работает.

Неисправности флеш накопителей

Все проблемы с устройством можно поделить на следующие группы:

  1. Логические. Сюда относят форматирование, удаление информации и даже сбой файловой системы. Причинами являются деструктивные действия пользователя и небезопасное извлечение накопителя. Все исправить можно только с помощью специалистов.
  2. Механические. Относят сильный удар или попадание под воду. От вида повреждения зависит можно восстановить информацию, находящуюся на носителе, или нет. Сказать это могут только в сервисе.
  3. Электрические повреждения. USB флеш накопитель может пострадать от нестабильного питания и скачков напряжения в сети. В этом случае ничего нельзя сделать, только приобрести новое устройство.
  4. Сбой в работе контроллера. Сюда можно отнести: флешка не определяется, нет доступа к диску, накопитель определяется как «нулевой размер». Можно попробовать реанимировать с помощью утилит, но лучше обратиться к специалистам.
  5. Износ flash-памяти. Данные накопители имеют одну особенность – ограниченное количество циклов записи. Когда отведенное количество подходит к концу устройство перестает читаться и пропадает доступ к данным на нем. Ремонт невозможен.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *