что такое флеш диск
Флэш-диск
Флеш‐память (англ. Flash-Memory ) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.
Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов [1] ). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать дискета или 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 «флешка», USB‐драйв, USB‐диск), практически вытеснившие дискеты и CD. Одним из первых флэшки JetFlash в 2002 году начал выпускать тайваньский концерн 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.
Содержание
Принцип действия
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 ИЛИ‑НЕ 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 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. 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.
Характеристики
В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт.
Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB устройства и карты памяти имели объём от 512 МБ до 64 ГБ. Самый большой объём USB устройств составлял 4 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 [7] и YAFFS [8] для GNU/Linux и Microsoft Windows.
SecureDigital и FAT.
Применение
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.
Есть специальные дистрибутивы GNU/Linux и версии программ, которые могут работать прямо с USB носителей, например, чтобы пользоваться своими приложениями в интернет-кафе.
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.
Типы карт памяти
Существуют несколько типов карт памяти, используемых в портативных устройствах:
MMC (MultiMedia Card): карточка в формате MMC имеет небольшой размер — 24×32×1,4 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 24×18×1,4 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, 24×18×1,4 мм. MMCmicro: миниатюрная карта памяти для мобильных устройств с размерами 14×12×1,1 мм. Для обеспечения совместимости со стандартным слотом MMC необходимо использовать переходник.
SD Card (Secure Digital Card): поддерживается фирмами Panasonic и SD (Trans-Flash) и SDHC (High Capacity): Старые карты SD так называемые Trans-Flash и новые SDHC (High Capacity) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 2 ГБ для Trans-Flash и 32 ГБ для High Capacity (Высокой Ёмкости). 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 2 ГБ 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 21,5×20×1,4 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 (11×15×1 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 MS Duo (Memory Stick Duo): Данный формат является конкурентом формата microSD (по аналогичному размеру), сохраняя преимущества карт памяти Sony.
xD-Picture Card: используются в цифровых фотоаппаратах фирм Fuji и некоторых других.
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:
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:
Флешка – характеристики
К самым важным параметрам данных устройств можно отнести:
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:
Флэш карточка имеет следующие преимущества:
Виды флеш накопителей
Представленные в магазинах модели отличаются емкостью, дизайном, типом интерфейса и функциями. Классификация флеш накопителей по объему памяти такая:
По стандартам интерфейса накопители представлены такими видами:
Дизайны сегодня можно встретить разнообразные, они могут быть выполнены из следующих материалов:
Среди других функций флеш накопителя можно выделить:
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:
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:
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:
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:
Флэш-диски: всё, что нужно знать о них
Что такое флэш-диск?
Зачем нужны флэш-диски?
Проще всего на этот вопрос ответить одним словом: любыми. И это действительно так. В настоящее время флэш-диски выпускаются с интерфейсами ISA, PC/104, PCMCIA, СompactFlash, IDE, SCSI, в корпусе микросхем DIP32 с контактами, как у обычных микросхем ПЗУ, и в виде специализированных комплектов “контроллер + флэш-память” для распайки на платы. В зависимости от емкости и функционального назначения диски имеют различное конструктивное исполнение. Флэш-диски с интерфейсами ISA и PC/104 производятся в виде модулей на основе печатных плат (см. рис. 1) и предназначены для непосредственной установки в соответствующие разъемы компьютеров.
Рис.1. Флэш-диски в формате карт ISA и PC/104 фирмы M-Systems
Эти устройства фиксируются внутри изделия и имеют емкость до 32 Мб. На их основе обычно реализуются системные диски для компьютеров с повышенными требованиями к надежности и скорости начальной загрузки. Если на таком диске запретить запись, то ни один злоумышленник, ни один сбой в программе не разрушит записанную на нем информацию. Диски, выполненные в конструктиве PCMCIA (рис. 2)
Рис. 2. Флэш-диски в формате карт PCMCIA фирмы SanDisk
и CompactFlash (рис. 3), применяются в мобильной аппаратуре типа ноутбуков и палмтопов или во входящих в моду цифровых фотоаппаратах в качестве сменных устройств для хранения или переноса информации в обычные настольные компьютеры.
Рис. 3. Флэш-диски в формате карт Compact-Flash фирмы SanDisk
Рис. 4. Флэш-диск SCSI фирмы M-Systems
Это объясняется только экономической нецелесообразностью применения подобных дисков для “нормальных” задач: стоимость флэш-диска SCSI такого объема составляет сегодня около 25 000 долларов (!). Настоящий бум среди производителей одноплатных компьютеров вызвало появление новой версии флэш-диска DiskOnChip2000 в корпусе DIP32 (рис. 5) производства фирмы M-Systems. Гнезда для установки этих малюток появились в нынешнем году на платах многих производителей промышленных компьютеров.
Рис. 5. Так выглядит DiskOnChip 2000, установленный на плате процессора
Почему они так дорого стоят?
Чем ОЗУ с батарейным питанием хуже?
Давайте разберемся, что означает внушительная цифра 100 тысяч циклов записи, часто приводимая в технических описаниях флэш-дисков. Нередко можно услышать такое мнение: “Мое устройство каждую секунду записывает 1 Кб. Значит, через полтора часа работы мне придется покупать новый флэш-диск?”. Конечно же нет! Посмотрим, например, как работают флэш-диски компании M-Systems на основе микросхем флэш-памяти 28F008SA фирмы Intel. Эти микросхемы объемом 1 Мб имеют блочную структуру по 64 Кб. Физическая организация флэш-памяти подразумевает стирание блока, если мы хотим его переписать заново. Иными словами, если мы будем осуществлять последовательную запись в один блок по одному байту, то на 64 тыс. циклов записи нам потребуется один цикл стирания. Здесь стоит вспомнить, что большинство производителей микросхем флэш-памяти, в том числе и Intel, гарантируют не менее одного миллиона циклов стирания блока памяти микросхемы. При этом все производители флэш-дисков применяют различные программные либо аппаратные приемы, чтобы обеспечить равномерное распределение числа циклов стирания по всем блокам флэш-диска. В частности, файловая система TrueFFS, разработанная фирмой M-Systems, гарантирует 95%-ную утилизацию блоков флэш-диска. Иными словами, на диск объемом 1 Мб в течение срока его жизни может быть записано до 95 Гб. Рассмотрим конкретный пример.
Пример. Кассовый аппарат
На флэш-диск размером 4 Мб за время эксплуатации может быть записано 95 Гб x 4 = 380 Гб, что соответствует общему времени эксплуатации в приложении кассового аппарата 380 Гб: 4 Мб/день = 95 000 дней. В худшем случае гарантированное время эксплуатации 4 Мб флэш-диска может составить 260 лет. Если применяется диск объемом 1 Мб, это будет 65 лет.
Возвращаясь к первоначальному вопросу о записи на флэш-диск по 1 Кб в секунду круглосуточно, легко подсчитать, что срок службы диска объемом 4 Мб в такой фантастической задаче составит 12 лет.
Как установить флэш-диск в компьютер?
Можно ли применить флэш-диск в несовместимом с IBM PC компьютере?
Рис. 6. Флэш-диск с интерфейсом IDE
Мне нужен флэш-диск, кто их производит?
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.