что такое usb устройство флэш памяти
Flash-память: что такое, описание, характеристика, как работает
Содержание:
Flash-память – это стремительно развивающаяся технология хранения цифровых данных. Она быстрее, надёжнее и энергоэффективнее от накопителей на магнитных дисках, но недостатки (стоимость, объём) замедляют внедрение решения. В публикации рассмотрим, как работает флеш-память, что это такое. Разберёмся с её видами.
Флэш-память: что это такое
Flash-memory или флеш-память – разновидность перепрограммируемых полупроводниковых запоминающих устройств. В ней не используются механические элементы (вращающийся на подшипниках шпиндель с диском), как в случае с магнитными и оптическими видами памяти.
Ещё называется памятью для цифровых данных на базе микросхем.
Как работает флеш-память
Принцип функционирования построенных на базе микросхем запоминающих устройств базируется на МОП-транзисторах с плавающим затвором. Он расположен между p-слоем и управляющим затвором, и изолирован от них слоем диэлектрика. Благодаря этому транзистор способен долго хранить электрический заряд.
Единица или ячейка flash-памяти – транзистор. Он представлен парой полупроводников n-типа с массой свободных носителей заряда – электронов. Между ними располагается полупроводник p-типа с недостатком электронов. Он переносит электроны по так называемым дырам, где тех недостаточно, но не ток – он не пробежит из-за разности типа проводимости: электронная и дырочная.
Над p-полупроводником размещён управляющий или дополнительный затвор – электрод. При приложении напряжения он отталкивает дырки, притягивая электроны – формируется p-n-переход, вследствие чего через транзистор протекает ток.
Чтение и запись
Для считывания содержимого ячейки – состояния транзистора – к управляющему затвору прилагается напряжение, позволяющее определить, в ней записан логический ноль или единица. При недостатке электронов на дополнительном затворе бежит ток – это ноль, если образовался их избыток – ток не проходит – в ячейку записана единица.
Запись проходит сложнее, ведь диэлектрик мешает прохождению электронов к плавающему затвору. Для их подталкивания прикладывают повышенное положительное напряжение, и они устремляются через потенциальный барьер – слой непроводящего материала. Для удаления информации к плавающему затвору транзистора прикладывается отрицательное напряжение с меньшим потенциалом, чем при записи. Вследствие этого электроны покидают дополнительный затвор.
Определяя наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе, контроллер «знает» о содержимом элемента памяти.
Типы флэш-памяти
Вместимость ячейки
Однобитовые элементы памяти работают с двумя зарядами на плавающем затворе: ноль и единица. Их называют одноуровневыми – SLC. Отличаются небольшим временем записи и хорошим циклом перезаписи – свыше 100 000 повторений. Недостаток – небольшой объём.
Вследствие эволюции SLC появилась технология MLC – многоуровневая ячейка памяти. Обычно это четыре уровня заряда – два бита информации. Технология повысила плотность записи вдвое в ущерб циклам перезаписи – их число снизилось до 10 раз, время доступа возросло.
В последние годы получили развитие более продвинутые типы памяти:
Технология
Презентована в 1980 году. Представлена двухмерной матрицей, где проводник стоков подключён к линии битов, затворы транзистора – к линии слов. Гарантирует быстрый доступ к содержимому любой ячейки. Применяется для хранения программ микроконтроллеров, BIOS, во встраиваемых системах.
Название происходит от английского NO-OR – логическое НЕТ ИЛИ.
При чтении значения транзистора к его управляющему затвору прикладывается напряжение, необходимое для появления проводимости. К остальным элементам памяти прилагают мизерное напряжение. Для записи сначала к управляющим затворам прикладывают сильный потенциал. Далее изменения значения ячейки на ноль на неё подают положительное напряжение, на остальные – отрицательное.
В 1987 году разработали более сложную трёхмерную структуру, где на пересечении столбов и строк образуется не ячейка, а их последовательность в третьей плоскости – пересечение образует ряд затворных цепей. Последовательное подключение транзисторов к битовой линии увеличивает плотность компоновки, но на сложности и скорости доступа к памяти отражается отрицательно.
Для считывания информации к линии прикладывают напряжение чтения, к остальным линиям – напряжение, открывающее их. Наличие разности потенциалов на линии зависит от содержимого целевого транзистора.
В 2007 году появляется 3D NAND – технология многослойного размещения транзисторов, повышающая плотность записи.
Исполнение
Флеш-память в ближайшее десятилетие вытеснит с рынка накопители на жёстких магнитных дисках, как флешки отправили оптические диски на свалку истории.
Принцип 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.
В основе USB флэш-накопителя находится 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.
Если вы в ближайшее время планируете покупать такой накопитель (USB-Flash-Drive), то рекомендую прочитать статью о том как выбрать надежную USB флешку.
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:
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.
Преимущества USB-флешек:
Недостатки USB-флешек:
В заключении статьи предлагаю Вам посмотреть тематическое видео по производству USB Flash накопителей на заводе Kingston Production.
Как выбрать USB-флешку
Содержание
Содержание
Флешка — компактное и самое доступное устройство для хранения данных, совместимое практически со всеми компьютерами и ноутбуками. В магазинах представлены сотни разнообразных вариантов — как не потеряться? Чтобы не запутаться, четко определитесь с тем, для чего вам нужна флешка. А про самые важные критерии выбора мы расскажем в этом гайде.
Стандарт USB
Один из ключевых параметров для любого USB-устройства, включая флешку, стандарт интерфейса. Именно он определяет максимально возможную скорость чтения и записи данных. Вы можете встретить продукцию следующих видов:
Однако последняя стандартизация организации USB-IF от 2019 ввела определенную путаницу. Теперь на рынке официально появились USB 3.1 Gen 1 и USB 3.1 Gen 2, а также USB 3.2. Фактически все это подстандарты третьего поколения, но с определенными ограничениями:
Не путайте Мбит/с и Мбайт/с. Первое обычно указывает теоретический предел передачи интерфейса. Фактическая скорость передачи чаще измеряется в Мбайт/с и зависит от конкретного устройства
Удвоенный USB 3.0 хоть и предлагает более высокую скорость, но используtтся в основном на материнских платах для подключения SATA-накопителей или во внешних боксах с реальной скоростью до 900 Мбайт/с, в обычных флешках не встречается.
Какой бы стандарт USB вы ни приобрели, нужно понимать, что оптимизация скорости чтения и записи будет происходить только при подключении к соответствующему порту. Если присоединить 3.0 к 2.0, то показатели будут чуть выше, но не на таком уровне как при соединении устройства с родным разъемом 3.0.
Какой бы стандарт USB вы ни приобрели, нужно понимать, что оптимизация скорости чтения и записи будет происходить только при подключении к соответствующему порту. Если присоединить 3.0 к 2.0, то показатели будут чуть выше, но не на таком уровне как при соединении устройства с родным разъемом 3.0.
Объем памяти
Большинство из нас, выбирая флешку, обращают внимание только на этот параметр. Сначала срабатывает жадность — хочется взять устройство с самым большим объемом памяти. Сегодня существуют флешки от 4 ГБ до 2 ТБ. Последние все еще большая редкость из-за своей цены и отсутствия необходимости в таком объеме. Можно условно разделить все флешки на несколько групп:
Самое главное здесь — понять, что большой объем не всегда оправдан и совсем не синоним качества и быстродействия.
Объем,
ГБ
Фото, штук
Видео, минут
Музыка, минут
JPG, 3,5 МБ
RAW, 75 МБ
Full-HD,
20 Мбит/с
4К,
50 Мбит/с
FLAC
Это лишь ориентировочные показатели — многое зависит от частоты дискретизации, количества каналов и других параметров видео- и музыкальных файлов.
Максимальная пропускная способность
Именно максимальная скорость чтения, с которой устройство считывает информацию, позволяет беспрепятственно смотреть фильмы непосредственно с флешки или быстро перекачивать информацию на компьютер. Доступная величина этого показателя может колебаться от 5 до 400 Мбайт/с и выше. Если скорость чтения слишком низкая, то не получится использовать флеш-накопитель в качестве съемного диска — рекомендуется сначала перекачать информацию на жесткий диск стационарного устройства, а потом работать уже с него. При низких скоростях фильмы воспроизводятся «толчками», бухгалтерские и графические программы тормозят так, что работа превращается в ад.
Максимальная скорость записи позволит не тратить уйму времени при копировании файлов на флешку. Например, вам нужно записать образ на накопитель — чем выше скорость записи, тем быстрее пройдет этот процесс. На практике скорость записи колеблется от 2,5 до 120 Мбайт/с.
На коробках у серьезных брендов вы можете встретить оба показателя. Не стоит доверять непроверенным производителям, так как неизвестно, на что нарветесь при покупке. Особенно остерегайтесь объемных флешек с указанными солидными величинами скорости чтения и записи, но с низкой стоимостью — скорее всего, заявленные параметры не будут соответствовать действительности.
Особенности конструктивного исполнения
Если кажется, что ничего сложного в выборе корпуса нет, то вы правы только отчасти. Рабочая область флешки — которая вставляется непосредственно в ПК или ноутбук — очень уязвима к повреждениям. Поэтому выбрать корпус нужно исходя из вашего образа жизни и вероятности повреждений. Существует несколько основных типов корпусов:
Материал корпуса бывает разный: пластик, резина, металл. Пластиковые модели легкие, дешевые и износостойкие, выпускаются в различных цветовых решениях. Главный недостаток — уязвимы к сильным ударам. Резина обладает антискользящим эффектом, но со временем материал покрывается мелкими царапинами и потертостями. Металл — самый надежный, но такие флешки стоят дороже.
У флеш-накопителя часто присутствует световой индикатор, который показывает, что устройство подключено правильно и работает, а также отверстие для крепления к брелоку или браслету.
Дополнительные возможности
Поддержка ОТG — это универсальное устройство, которое можно подключить и к компьютеру, и к смартфону, что очень удобно. То есть оно имеет два разъема с двух сторон. В остальном его показатели выбираются так же, как и у обычной флешки.
Функция аппаратного шифрования. На плате накопителя находится специальный чип, который кодирует данные. Чтобы получить к ним доступ, вам придется ввести специальный PIN. Это один из самых надежных способов защиты данных. Даже если вы потеряете флешку, посторонний не сможет посмотреть ее содержимое, поскольку без ввода пароля оно будет зашифровано.
Защита через отпечаток пальца. Один из последних трендов, который был подхвачен с рынка смартфонов. В продаже уже можно найти модели, в которые встроен дактилоскопический сканер отпечатка пальца. Шифрование в этом случае не выполняется, а раздел просто скрывается до тех пор, пока не будет активирован правильный отпечаток пальца.
Влагозащита. Некоторые модели накопителей выдерживают не только попадание воды, но и полное погружение. Например, Samsung для некоторых своих моделей флешек обещает до 72 часов в морской воде без повреждений.
Любителям смотреть с флешки фильмы высокого качества или слушать музыку лучше обратить внимание на устройства объемом не менее 64 ГБ и скоростью передачи данных не менее 400 Мбит/с.
Если флешка требуется для хранения текстовых файлов или фотографий, но зато вы хотите сохранить их надолго, то не стоит гнаться за большим объемом памяти — такие файлы не занимают много места. Зато выберите влагозащитную функцию и обязательно корпус с колпачком из резины.
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
Вам будет интересно: Как работает Wi-Fi роутер: описание, назначение и принцип действия
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.
Вам будет интересно: Буферная память: основные характеристики
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.
Вам будет интересно: Современные ПК: виды, характеристики и классификация
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 съемного носителя информации.
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.