Какие действия бывают с флешкой. Что такое флеш-память? Принцип работы и устройство флеш-памяти. Микросхемы памяти флеш накопителей

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

2009-02-25T22:57:33Z 2009-02-25T22:57:33Z

1 нормальный

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.

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.

Флэш-накопитель - это запоминающее устройство, использующее флэш-память. Флэш-память является энергонезависимой. Она может быть электрически стерта и перепрограммирована.

Таким образом, это тип электрически стираемой программируемой постоянной памяти, именуемый EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) - электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ. Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз. Флэш-диски схожи с обычными жесткими дисками и могут их заменить. Флэш-память используется для легкого и быстрого хранения и передачи информации.

О флэш-памяти

Флэш-диски часто используются в продуктах, которые работают на низкой мощности и те, которым, возможно, придется работать в суровых условиях. Флэш-память является энергонезависимой, а следовательно, флэш-накопители не должны быть подкреплены батареей. Флэш-память твердотельная. Это означает, что в ней нет ничего механического. Все чисто электронное. Флэш-память имеет сетку из столбцов и строк, каждая клетка имеет два транзистора в каждой точке пересечения в сетке. Тонкий оксидный слой отделяет транзисторы в каждой паре. Один транзистор в паре называется плавающим затвором, а другой известен как регулирующий затвор. Плавающий затвор может удерживать электрический заряд. Этот заряд заключается в электрической изоляции оксидного слоя, отделяющего его от ворот управления. Таким образом, любые электроны, помещенные на плавающий затвор, остаются на нем. Это делает флэш-память энергонезависимой. Работа флеш-памяти заключается именно в добавлении и удалении электронов из плавающих затворов.

Как работает флешка?

Она должна быть вставлена в порт USB на компьютере. Сегодняшние операционные системы могут обнаруживать флэш-накопители и устанавливать необходимые драйверы самостоятельно. Как только устройство будет обнаружено, оно может быть использовано для хранения данных. Флешка может быть извлечена из компьютера только после того как ее работа будет окончена. Система подскажет, когда можно будет безопасно ее удалить, после чего она может быть удалена физически.

Флэш-накопитель состоит из печатной платы и покрыт в пластиковый или резиновый кожух, который делает его прочным. Разъем USB, который торчит наружу закрывается съемной крышкой. Большинство флэш-накопителей используют подключение USB Типа A, это делает их совместимыми со стандартными разъемами компьютера. Следовательно, они могут быть подключены непосредственно к порту на вашем компьютере.

Флэш-накопители не требуют каких-либо дополнительных драйверов устройств. Когда флэш-накопитель подключен к компьютеру, на котором установлена операционная система блочной логической единицы, при этом достигается абстрагирование от деталей реализации сложных устройств флэш-памяти и операционная система может использовать любую файловую систему или адресацию блоков системы. Короче говоря, Операционная система рассматривает его как жесткий диск. При подключении флэш-накопитель переходит в режим эмуляции, который означает, что он эмулирует работу жесткого диска в дальнейшем. Это делает передачу данных между флэш-накопителем и компьютером намного проще.

Флеш-накопители используются в управлении операционных систем для того, чтобы превратить персональные компьютеры в сеть электроприборов. В таких случаях они содержат операционную систему и используется для загрузки системы. Флэш-диски имеют преимущество над другими устройствами из-за их низкого энергопотребления и низкого уровня отказов. Кроме того, флэш-накопители имеют небольшой портативный размер. Они дают возможность быстрой передачи данных с меньшими трудностями. В основном, они являются Plug-и-Play устройствами. Они не требуют какой-либо специальной подготовки с вашей стороны, чтобы иметь возможность их использовать. У них большой магазин памяти, объем памяти больше, чем у дискет или компакт-дисков.

В течение первых лет их эволюции, флэш-накопители не могли выдержать, слишком много циклов стирания. Это сделало ранние флэш-накопители непригодными для данных, нуждающихся в частых обновлениях. Чтобы заполнить этот пробел, производители разработали метод выравнивания, который физически распределяет данные по всем ячейкам памяти. Современные флешки могут выдержать до миллиона циклов.

USB флэш-накопители

USB флэш-накопитель модное сегодня слово в компьютерных технологиях. Это флэш-память или устройство хранения памяти NAND-типа. Основные компоненты флеш-накопителя включают разъем USB Типа A, контроллер хранения, чип флэш-памяти NAND и кварцевый генератор. Разъем USB действует как интерфейс между устройством и компьютером. Контроллер запоминающего устройства состоит из крошечного RISC-процессора. Он также имеет некоторый объем памяти на микросхеме (она может быть ПЗУ и ОЗУ). Чип флеш-памяти делает фактическую работу по хранению данных. Кварцевый генератор вырабатывает тактовые сигналы и управляет выводом данных из устройства. Светодиоды, действующие в качестве индикаторов, осуществляют защиту от записи и переключают некоторые другие компоненты, которые могут быть частью флешек.

Использование флэш-накопителя

Подключите флэш-накопитель к компьютеру.
Компьютер укажет вам, что он обнаружил внешнее устройство.
Операционная система будет воспринимать его как любой другой жесткий диск. Никакие специальные драйверы устройству не нужны. Никакой конкретной файловой системы не требуется.
Зайдите в меню "Мой компьютер" и вы увидите флэш-накопитель среди других дисков.
Вы сможете открыть его, как любой другой жесткий диск.

Преимущества флешек

Они легкие и портативные.
Они надежны. Они устойчивы к царапинам и не подвержены влиянию магнитных полей.
Флэш-память является энергонезависимой.
Они являются устройствами «plug-and-play», таким образом, их легко использовать.
Компьютер воспринимает их как любой другой жесткий диск, тем самым делая передачу данных легким.

Недостатки флэш-накопителей

Они имеют небольшой размер. Так что могут быть легко потеряны.
Частое использование приводит к износу, особенно в точке их соединения с компьютером.
Существует ограничение на количество циклов записи и стирания, которые они могут выдержать.
Использование флешки на различных компьютерах, делает ее восприимчивой к инфекциям. Вирус на диске может уничтожить данные или сделать их нечитаемыми.

Современные флэш-накопители оснащены мерами безопасности, такими как шифрование или даже биометрические данные. Они оснащены защитным кожухом, который делает их надежными. Хотя число циклов стирания и записи может быть ограничено. Они имеют дополнительное преимущество, поскольку обладают емкостью, скоростью, портативностью и низким энергопотреблением. Понятно, что недостатки флэш-накопителей ничтожно малы по сравнению с простотой использования, которое они предлагают. Флэш-накопители сегодня являются одними из самых популярных устройств хранения данных. Они могут выполнять загрузки программ, в них можно хранить важные документы, проекты и домашние задания, они могут хранить музыку, фильмы и изображения.