Каковы основные характеристики флеш накопителей. Выбираем флэшку

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основные причины поломки флеш-накопителей

Заключение

Список литературы

Введение

Флеш-накопители устроены иначе, чем жесткие диски, и флеш-контроллерам приходится всячески изощряться для того, чтобы они могли успешно имитировать возможности дисковых накопителей. За выполнение этой задачи отвечает встроенное ПО под названием Flash Translation Layer или FTL.

В USB-накопителях обычно используется флеш-память с архитектурой многоуровневых ячеек (Multi-level cell, MLC), которая позволяет втиснуть в каждую ячейку как минимум 2 бита данных, а то и больше, за счет сокращения износостойкости - не более 1000-10 000 циклов записи на ячейку. При записи на флешку, как правило, стирается и заново записывается целый блок памяти объемом 128-256 Кбайт.

Даже при копировании на флеш-накопитель небольшого текстового файла объемом не более 6 Кбайт происходит стирание и перезапись целого блока, в то время как для записи на жесткий диск никакого стирания не требуется, да и магнитные свойства по мере перезаписи никуда не деваются, в отличие от флеш-памяти.

Для продления срока службы флеш-накопителя используется технология управления записью. Кроме того, встроенное ПО следит за тем, чтобы для записи всегда было достаточно свободных блоков, поскольку на стирание и перезапись уходит несколько десятков миллисекунд.

FTL отвечает за виртуализацию емкости, удаление ненужных данных, управление записью и блоками. Все это так или иначе сказывается на производительности и возможностях флеш-дисков (См. Design tradeoffs for SSD performance). В целом, гарантийный срок эксплуатации флешки зависит от износостойкости микросхемы (то есть, от того, сколько циклов перезаписи она может выдержать) и от эффективности FTL.

Цель работы - описать основные принципы эксплуатации флеш-накопителей.

Задачи работы:

Описать виды и характеристики флеш-накопителей,

Рассмотреть основные причины поломки флеш-накопителей,

Флеш-накопитель: виды, основные характеристики

USB-флеш-накопитель (именно так звучит полное наименование привычного девайса) - это компактное устройство чтения / записи данных, применяющее в качестве запоминающего устройства флеш-память и оснащенное USB-выходом.

Основной функционал флешек включает в себя запись, хранение и воспроизведение информации. Характерными чертами флешки являются ее малый размер (не больше 5 см) и вес (до 60 г). Именно благодаря этим характеристикам флеш-накопители сумели завоевать популярность у пользователей в 2000-е годы. Современные легкосъемные носители способны записывать до 1 ТБ информации.

Рис.1 Схема флешки

Поскольку сейчас флешки «выровнялись» по многим параметрам, производители предпочитают привлекать покупателей внешним видом и дизайном. Производители создают настоящие шедевры и произведения искусства.

Флеш-накопители не принято строго классифицировать по видам. Тем не менее, условно можно выделить несколько типов:

1. По типу используемого интерфейса:

USB 1.0 (1.1);

USB 2.0 (+eSATA);

Разъем версии 1.0 - 1.1 устарел и не встречается в современных флешках (первая модификация вышла в 1996 году, последняя - в 1998 года).

Версия USB 2.0 существует с апреля 2000 года и до сих пор широко распространена. Она пережила многократные модификации и апгрейды. Разъем eSATA или external SATA позволяет подключать дополнительные внешние устройства к ПК. Данный интерфейс меньше нагружает систему, позволяет передавать данные с высокой скоростью и использовать «горячую замену».

USB 3.0 - последняя версия разъема, используемого во флешках. Впервые был представлен в 2008 году. Имеет совместимость с устройствами и разъемами версии 2.0. Максимальная доступная скорость передачи - до 5 ГБ/с.

2. По объему памяти USB-флеш-накопителя:

Флешки небольшого объема - до 16 ГБ.

Флешки среднего объема - до 64 ГБ.

Флешки большого объема - от 128 ГБ.

3. По типу материала исполнения корпуса:

Пластиковые,

Металлические,

Силиконовые.

Основные причины поломки

Флешка - запоминающее устройство на основе flash-карты. Она очень удобна для переноса и хранения достаточно больших объемов информации, если сравнивать с CD-дисками и забытыми гибкими дисками. К тому же она компактна, так как имеет совсем небольшой размер. Используются они всеми и повсеместно. Именно поэтому у большинства пользователей много вопросов вызывает восстановление данных ремонт флешек.

Все проблемы, связанные с поломкой флешек, делятся на физические и логические. К физическим проблемам относятся механические повреждения, намокание, электростатические разряды, перегрев, расшатывание деталей и т.д., к логическим - нарушение файловой структуры вследствие некорректного использования или временного износа.

Соответственно, способ ремонта флешки зависит от вида повреждения. Их устранение возможно на любых носителях по одним и тем же принципам, поэтому ремонт флешек Silicon Power 8gb ничем не отличается от ремонта 256 Мб флешки неизвестного китайского производителя.

Физические повреждения флешек:

Повреждение корпуса может произойти в результате неправильного переноса или случайного удара. В этом случае может погнуться USB-разъем, разбиться или помяться корпус. Если при этом не произошло повреждение чипа памяти, который находится внутри, то восстановление данных с флешки возможно, а вот ее ремонт, скорее всего, нет. Однако, если даже с разбитым корпусом флешка обнаруживается компьютером, значит, ее вполне можно эксплуатировать дальше без дополнительного ремонта.

Намоканиепроисходит по разным причинам. Случайно, когда флешка находилась в кармане во время дождя, по невнимательности при стирке одежды или же она попросту оказалась в луже разлитого кофе. В этом случае флешку надо просушить в теплом сухом месте в течение пары дней. Включение мокрой флешки может привести к замыканию контактов из-за воды и, соответственно, потере данных. Если она просто намокла, то с большой вероятностью сухая она вновь будет исправно работать. Если нет, опять же, надо проверить чип, т.к. замкнуть могут рабочие соединения. Если он цел - то восстановление информации возможно, если нет, то лучше обратиться за помощью к профессионалам.

Повреждение электрическим током может привести к необратимым последствиям, как для флешки, так и для компьютера. Частая причина - это перепутанная полярность контактов питания USB-порта, произошедшая при сборке. В результате контакты перегорают. Еще одной причиной является плохой ИБП, который может создавать недостаточное или избыточное напряжение. Таким образом, либо флешка не работает, либо перегорает. К тому же в последующем это может случиться и с винчестером. Самая распространенная причина - незаземленные розетки. В этом случае статический заряд на корпусе компьютера активируется при подносе металлического корпуса флешки. Последствия, как правило, зависят от исправности чипа, и для ремонта пользователю понадобится заменить неисправные детали.

Повреждения, связанные с естественным течением времени, также нельзя исключать. Расшатывание USB-порта -- это самая частая причина, которая приводит к проблемам при чтении и подключении к компьютеру. В этом случае флешку проще всего заменить.

Потеря флешки. В этом случае восстановить данные не удастся, но защитить их возможно. Для этого есть много программ и механических способов, затрудняющих доступ посторонним пользователям.

В случае практически всех физических повреждений важно, чтобы чип памяти остался цел. Тогда он выпаивается и при помощи специального программного обеспечения производится чтение информации.

Логические повреждения флешек:

Некорректное использование. В этом случае повреждения случаются при неправильном извлечении из USB-порта во время записи информации или форматировании. Если после этого информация с флешки не считывается, то иногда ее можно восстановить, если скачать программу для ремонта флешек: изображений - PhotoRescue, данных - EasyRecovery.

Временной износ. Его можно определить по увеличенному времени чтения информации, ошибкам (как правило, CRC) при копировании информации. В этом случае повреждается файловая структура, поэтому информацию, какую возможно, надо скопировать, а флешку подвергнуть глубокому форматированию с пометкой плохих кластеров.

Основные рек омендации по эксплуатации флешки

1. Старайтесь выбирать флешку от известного производителя. Несложное производство USB-накопителей освоили многие компании. Иногда на рынок могут попадать и откровенные подделки. Например, в Китае продаются флешки на 512 ГБ от производителя Kingston, хотя на официальном сайте содержится предупреждение об отсутствии у них моделей такого объема.

2. Часто задают вопрос о необходимости пользоваться функцией «Безопасное извлечение устройства» в ОС Windows. На этот счет существует несколько мнений. Первое: функцией пользоваться необязательно, флешку можно выдергивать без оповещения системы о том, что устройство может быть удалено. Второе: можно вынимать USB-накопитель, только если в данный период времени не производится никаких действий (не идет ни запись, ни чтение информации). Третье: функцией нужно пользоваться обязательно, это гарантирует 100%-безопасность.

Не вдаваясь в детализацию аргументов каждой из сторон, отметим несколько моментов. Разумеется, ни в коем случае не стоит резко вынимать флешку, когда идет процесс копирования или переноса информации. Прежде всего, из-за того, что после этого сами файлы могут оказаться частично поврежденными. Далее, в свойствах флешки необходимо проверить, в каком состоянии находится политика кэширования. По умолчанию, она отключена (находится в положении «Быстрое удаление»), что позволяет не использовать значок «Безопасное извлечение устройства». Если кэширование включено, оно может продолжаться и тогда внезапное выдергивание флешки также может частично повредить файлы. Что касается скачков напряжения, коротких замыканий и иного, от них не застраховано ни одно устройство.

Таким образом, вы можете самостоятельно принять решение о необходимости пользования данной функцией или отказа от нее.

3. Не рекомендуется оставлять флешку в разъеме компьютера после выключения или во время включения. Здесь как раз происходят скачки напряжения, способные вывести из строя наименее защищенные элементы флеш-накопителей. Также из-за особенностей BIOS может произойти обращение именно к съемным носителям для загрузки ОС.

4. Определитесь с материалом, из которого должна быть изготовлена ваша будущая флешка. Пластмассовые флешки - самые дешевые и распространенные, однако недостаточно прочные, плохо переносят нагрев и легко царапаются. Металлические флешки - хорошо отражают электромагнитное излучение внутренних частей флешки, очень прочные, выглядят солидно и строго. Среди минусов - низкая сопротивляемость царапинам, не полностью герметичны, тяжелее аналогов из других материалов. Резиновые флешки - гибкие, абсолютно герметичные, не боятся влаги, вибраций и падений. При этом смотрятся дешево, не переносят высокой температуры, могут лопнуть (если используется дешевая резина).

5. Напоследок традиционные советы: не бросайте, не погружайте в воду и другие жидкости, пользуйтесь защитным колпачком или складывайте флешку - это поможет защитить USB-выход. Проводите регулярную антивирусную проверку.

Заключение

Среди сменных носителей, применяемых для хранения различных данных, наиболее популярными являются USB флеш-накопители или говоря простым языком - флешки. Их применяют для переноса определенных данных с одного компьютера на другой, для просмотра с них фильмов, для хранения фотографий, для хранения конфиденциальных документов, да и для многого чего другого.

Если USB флешка не определяется компьютером, то очевидно, повреждена ее файловая система. Такой отказ бывает чаще всего и происходит он из-за неправильного отключения флеш памяти от компьютера. Когда флешка внезапно выдергивается из гнезда, операционная система может не успеть записать на нее обновление файловой системы и данные на накопителе станут недоступными. Особенно опасно выдергивание в момент, когда огонек на флеш памяти еще мигает. Подобные устройства всегда необходимо отключать от компьютера дав команду на их безопасное отключение. Так же к этому отказу может привести внезапное выключение компьютера в момент записи данных на флешку. Если на съемном накопителе не было особо ценных данных, то просто отформатируйте его. Если хотите ценные данные сохранить - воспользуйтесь для этих целей специальными программами или обратитесь в сервис по восстановлению данных.

Обычно съемный накопитель служит без нареканий пару лет, а затем могут начаться проблемы с чтением и записью данных. Это говорит о физическом износе памяти, ведь накопитель может выдержать определенное число циклов перезаписи, а дальше начинают появляться ошибки при попытках считать данные с такого носителя. В случае возникновения таких погрешностей попробуйте применить к флешке низкоуровневое форматирование. Если это не поможет - задумайтесь о приобретении новой флеш памяти. Следует знать, что если хранить на подобном девайсе какие-то данные и только считывать их, не прибегая к перезаписи, то флешка прослужит бесконечно долго.

Механическое повреждение USB флеш накопителя может случиться, если корпус флешки недостаточно прочен, поэтому выбирать USB память лучше в железном корпусе, недаром такая съемная память чаще всего дороже, чем память пластмассовом корпусе. Если просто нарушился корпус без повреждения чипа - отнесите флешку в ремонт для замены корпуса. Если же поврежден чип - ремонт отпадает за ненадобностью. Бывает, что происходит разрушение памяти накопителя или его платы при задевание флешки, вставленной в компьютер, это чревато коротким замыканием накопителя, поэтому всегда бережно вставляйте, доставайте и не задевайте съемную память.

Если флешка упала в воду - желательно открыть ее корпус и хорошо просушить ее, только после этого пробовать подключать к компьютеру. Если флешка при этом отказывается работать - отнесите ее в ремонт для чистки контактов.

Перезаписываемая память флеш накопителя не так надежна, как DVD диски или жесткие диски компьютера. Резервные копии уберегут от потери всех данных при повреждении флешки.

Следуя этим простым советам, можно значительно продлите жизнь электронному помощнику. Замена испорченной флешки на новый накопитель, возможно, не так сильно ударит по карману, но потеря ценных данных может нанести не только серьезный финансовый убыток, но и моральный ущерб.

флеш накопитель запоминающий логический

Список литературы

1. Букирев В.К. Самоучитель. 99 бесплатных переносных программ на Flash-диске на все случаи жизни: быстро и легко. -- М.: Лучшие книги, 2008. -- 304 с.: ил.

2. Ефимова О., Морозов В., Шафрин Ю. - «Информатика и вычислительная техника» - М.: АБФ, 2008 - 655С.

3. Макарова Н.В. - «Информатика» - М.: Финансы и статистика, 2012 - 768с.: ил.

4. Мир ПК. - Воробьев Р. - «Жесткий отпор флэш-памяти» - октябрь 2006

5. Мир ПК. - Полтев С. - «Система центрального накопления» - март 2006

6. Мир ПК. - Старкова М. - «В твердой памяти?» - январь 2006

7. Фигурнов В.Э. - «IBM PC для пользователя. Краткий курс» - М.: ИНФРА-М, 2008. - 480 с.: ил.

8. Журнал Hard"n"Soft. www.hardnsoft.ru

9. www.usbsoft.ru

10. www.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные принципы работы и назначение флеш-памяти, история ее создания, технология изготовления и применение в цифровых устройствах. Обзор и характеристика существующих стандартов: удобство и польза. Флеш-память: особенности туннелирования и стирания.

реферат , добавлен 27.11.2011


Типы запоминающих устройств. Характеристика жестких дисков. Основные разновидности флеш-накопителей. Краткая информация о IT в медицине, их возможности и перспективы. Персональные компьютеры в медицинской практике. Создание интерактивной презентации.

курсовая работа , добавлен 17.12.2014


Характеристика внешней памяти компьютера. Виды памяти компьютера и накопителей. Классификация запоминающих устройств. Обзор внешних магнитных носителей: накопители прямого доступа, на жестких магнитных дисках, на оптических дисках и карты памяти.

курсовая работа , добавлен 27.02.2015


Память для вычислительных систем ее создание и характеристика особенностей. Создание устройств памяти и основные эксплуатационные характеристики. Функциональные схемы и способ организации матрицы запоминающих элементов. Виды магнитной и флеш памяти.

презентация , добавлен 12.01.2009


Характеристика флэш-памяти, особого вида энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Исследование особенностей организации флэш-памяти. Общий принцип работы ячейки. Обзор основных типов карт памяти. Защита информации на флеш-накопителях.

презентация , добавлен 12.12.2013


Поняття і архітектура флеш-пам"яті як засобу збереження інформації, визначення переваг її використання. Відмінності основних способів програмування інформації в комірках - методів квантового тунелювання Фаулера-Нордхейма і інжекції "гарячих" електронів.

реферат , добавлен 06.11.2010


Современные достижения в разработке накопителей информации. Принципы работы запоминающих устройств ЭВМ и голографической памяти. Возможности персональных компьютеров и мультимедийных систем. Перспективы развития оптических накопителей и жестких дисков.

презентация , добавлен 27.02.2012


История создания твердотельного накопителя на основе флэш-памяти. Назначение, область применения, плюсы и минусы устройств, перспективы их развития. Объем флэш-накопителей. Скорость обмена данными. Концепция компьютерной памяти на фазовых переходах.

доклад , добавлен 04.11.2014


Технические характеристики накопителей на жестких магнитных дисках и их устройство. Питание и охлаждение накопителей. Неисправности аппаратной и программной частей. Программы для проведения диагностики поверхности накопителя, его головок и электроники.

курсовая работа , добавлен 19.05.2013


История развития твердотельных накопителей - компьютерных немеханических запоминающих устройств на основе микросхем памяти. Архитектура, функционирование и преимущества NAND и RAM SSD. Microsoft Windows и компьютеры данной платформы, Mac OS X и Macintosh.

Ни кому не секрет, что это? Где расположено, куда вставлять в вашем аппарате. По этому эта тема будет всего лишь пояснительной. Начнём тему с флеш-накопителях, карты памяти и плавно закончим об USB .

Для чего нужны флэш-память, карты памяти ? А ответ очень простой. Всё это используется в мобилках, цифровых фотоаппаратах, навигаторах, МР3-плеерах и т.д., без которых мы уже жить не можем. Главная их цель:

Существует большая разновидность, но я расскажу только о ходовых Card , с которыми мы чаще всего сталкиваемся:

Это съёмный носитель с параллельным интерфейсом. Имеют 50-контактный штырьковый разъём и скорость общения до 33 Мб/с и объём до 130 Гб. Популярны в использовании цифровых фотокамер. Поддерживают 2 режима работы:

В принципе самая шустрая из всех карт памяти, но и самый большой размер.

Это карты флеш-памяти имеют последовательный 10-ти контактный интерфейс. Разработаны фирмой Sony и используются в даной продукции

Современная карта памяти, предназначены для портативных устройств - мобилки, навигаторы, MP3 плейеры, электронные книги и т.д., которые имеют небольшой размер

Сменный флеш-накопитель, состоит из пластикового корпуса и семи контактов интерфейса, используются лишь шесть, может работать в SPI режиме и MMC (протоколы передачи данных)

MMC - команды могут передаваться одновременно с частотах до 20МГц
SPI - является частью протокола MMC, определяет только разводку, а не весь протокол передачи данных, за счёт этого более дешёвый вариант

SD - тоже самое, что ММС , но есть отличия:
1. На две шины передачи данных больше
2. Есть зашита от перезаписи

Состоит на микросхемах архитектуры NAND , собирается без пайки на гибкой пластиковой основе и содержит в себе только контакты и микросхему памяти, небольшой объём до 256 МБ. Напряжение питания два: 5В ключ-уголок находится слева, 3В - справа.

Используется в современных фотоаппаратах Olympus/ Fujifilm . Скорость записи данных - 3 Мб/с, чтение - 5 Мб/с, и объём от 256 МБ до 2 ГБ

Введена классификация скоростных характеристик карт и устройств для работы с ними, так называемый .

SD Class 2 - (скорость записи не менее 2 МБ/с) - 13x
SD Class 4 - (скорость записи не менее 4 МБ/с) - 26x
SD Class 6 - (скорость записи не менее 6 МБ/с) - 40x
SD Class 10 - (скорость записи не менее 10 МБ/с) - 66x
SD Class 16 - (скорость записи не менее 16 МБ/с) - 106x

Флэш-память, карты памяти (Card ) - это всё встраивается во внутрь аппарата, имеют характеристики, описанные выше и не мешает нам. Но есть и внешний разъём - USB , к которому подключается внешние :

Есть несколько стандартов (гнёзд) для их подключения:

USB A - стандартный четырёх выводной разъём, к которому можно подключить на прямую флешку или другую аппаратуру, которая может работать с этим разъёмом

USB B - используют, обычно, периферийные устройства (сканер, принтер)

Полный аналог USB A , только имеет компактный вид, подключение идёт через переходной шнур

Но всё это внешний вид, а USB провёл несколько циклов жизни:

USB 1.1. - Компьютеры, выпущенные до 2002 года, предоставляют в распоряжение пользователя интерфейс USB 1.1. Передача данных по этому стандарту осуществляется достаточно медленно. Теоретическая пиковая пропускная способность составляет 12 Мбит/с (или 1,5 Мб/с). Для устройств ввода – клавиатуры и мыши – этого вполне достаточно.

Компьютеры и ноутбуки, выпущенные после 2003 года, как правило, оснащены портами USB 2.0. Максимальная скорость в сравнении со стандартом 1.1 заметно возросла и составила 480 Мбит/с (или 60 Мб/с). Хотя на практике достигнуть такого уровня пропускной способности не удается.

Обещают увеличить пропускную способность до 5Гб/сек. Имеет восемь концов и окрашен в синий цвет, чтоб не путать. При подключении интерфейса , переходит автоматически в этот же стандарт.

Для подключении в аппаратуре, обычно используют . По этому сверхскоростные, супер-объёмные флешки туда не пойдут. Надо смотреть инструкцию аппарата, обычно до: 2Гб, 4Гб, 8Гб. Форматировать надо в FAT 32 , так как бытовые приборы используют для прослушивания, просматривания или записи музыки, речи, фоток, фильмов. Не надо игнорировать конструкцию корпуса, так как это должно быть удобным в пользовании. Допустим этот корпус:

Вроде флешка как флешка, смотрится компактно, острых углов нет, но при использовании возникают куча проблем. Если вы пользуетесь USB удлинителем, то ни каких преград не возникают, кроме дополнительного веса и объёма в кармане:

Я считаю, что при выборе флешки, на такие нюансы нужно тоже обращать, а то получается совсем не переносной вариант.

Флэш-карта Сюда перенаправляется запрос Флэш-карты . На тему «Флэш-карты» .

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 × 150 КБ/с = 15 000 КБ/с= 14.65 МБ/с.

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 и YAFFS 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.

Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-носители полностью вытеснили с рынка дискеты. Например, компания 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 Windows Vista способна использовать USB-флеш носитель или специальную флеш-память, встроенную в компьютер, для увеличения быстродействия . На флеш-памяти также 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 флеш‑память. 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 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.

SD Card (Secure Digital Card) : поддерживается фирмами Panasonic и : 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.

Технология Flash основана на использовании векторной графики в формате Shockwave Flash (SWF) разработанная компанией Macromedia®. Это далеко не первый векторный формат, но именно его создателям удалось найти наиболее удачное сочетание между изобразительными возможностями графики, инструментальными средствами для работы с ней, а также механизмом включения результата в Web-страницы. Основным преимуществом Flash технологии является его межплатформенность, то есть этот формат может использоваться на любой аппаратно-программной платформе (в частности, как на компьютерах Macintosh, работающих под управлением операционной системы MacOS, так и на компьютерах IBM с ОС Windows). И еще одна весомая особенность Flash технологии: созданные на его основе изображения могут быть не только анимированы, но еще и дополнены интерактивными элементами и звуковым сопровождением.

Межплатформенность и возможность создания интерактивных мультимедийных приложений, обусловили быстрый рост популярности Flash технологии среди Web-дизайнеров. Поэтому почти одновременно с появлением самого формата фирмой Macromedia® были созданы встраиваемые компоненты (Plug-In) для двух основных браузеров Сети: Internet Explorer и Netscape Communicator. Это и способствовало еще более широкому распространению Flash технологии на просторах всемирной сети Интернет. В результате разработчики этих браузеров, объявили о намерении включить поддержку Flash непосредственно в ядро своих продуктов.

В этой статье мы с Вами поговорим о том, что положено в основу создания и по какому принципу работает устройство флэш-памяти (не путайте с USB флэш-накопителями и картами памяти). Кроме этого, вы узнаете о ее преимуществах и недостатках перед другими типами ПЗУ (постоянно запоминающими устройствами) и познакомитесь с ассортиментом самых распространенных накопителей, которые содержат в себе флэш-память.

Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи к сожалению ограничено.

Флэш-память (flash memory) — относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, не высокой стоимости, большому объему, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флэш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации.

У флэш-памяти перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители) типа ПЗУ есть как свои преимущества, так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из таблицы расположенной ниже.

Сегодня никто не сомневается в том, что флэш-память будет продолжать укреплять свои позиции в информационных технологиях, особенно в линейке мобильных устройств (КПК, планшеты, смартфоны, плееры). На основе флэш-памяти работают самые востребованные и популярные и сменные карты памяти для электронных устройств (SD, MMC, miniSD…).

Карты памяти, как и USB накопители не стоят в стороне, а привлекают внимание потенциальных покупателей своим многообразием. От такого изобилия запоминающих устройств выигрывает только производитель, а потребитель испытывает ряд неудобств. Ведь всем нам знакомы такие ситуации, когда телефону нужна одна карта, КПК другая, фотоаппарату третья. Такой ассортимент накопителей на руку производителям, потому что они извлекают из широкой эксклюзивной продажи большую выгоду. Вот небольшой список распространенных накопителей с флэш-памятью:

• Compact Flash Type I (CF I)/Type II (CF II);
• Memory Styck (MS Pro, MS Duo);
• Secure Digital (SD);
• miniSD;
• xD-Picture Card (xD);
• MultiMedia Card (MMC).
• USB Flash Drive.

В одной из публикаций я писал о том , а о том как выбрать карту в формате SD (microSD, miniSD) .

Принцип работы флэш-памяти.

Элементарной ячейка хранения данных флэш-памяти представляет из себя транзистор с плавающим затвором. Особенность такого транзистора в том, что он умеет удерживать электроны (заряд). Вот на его основе и разработаны основные типы флэш-памяти NAND и NOR . Конкуренции между ними нет, потому что каждый из типов обладает своим преимуществом и недостатком. Кстати, на их основе строят гибридные версии такие как DiNOR и superAND .

Во флэш-памяти производители используют два типа ячеек памяти MLC и SLC.

• Флэш-память с MLC(Multi-level cell — многоуровневые ячейки памяти)ячейки более емкие и дешевые, но они с большим временем доступа и меньшим количеством циклов записи/стирания (около 10000).
• Флэш-память, которая содержит в себе SLC (Single-level cell — одноуровневые ячейки памяти) ячейки имеет максимальное количество циклов записи/стирания(100000) и обладают меньшим временем доступа.

Изменение заряда (запись/стирание) выполняется приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора.

Принцип работы флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («карман») полупроводниковой структуры.

Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения. Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек.

Теперь рассмотрим более подробно ячейки памяти с одним и двумя транзисторами…

Ячейка памяти с одним транзистором.

Если на управляющий затвор подать положительное напряжения (инициализация ячейки памяти) то он будет находиться в открытом состоянии, что будет соответствовать логическому нулю.

А если на плавающий затвор поместить избыточный отрицательный заряд (электрон) и подать положительное напряжение на управляющий затвор ,то он компенсирует создаваемое управляющим затвором электрическое поле и не даст образовываться каналу проводимости, а значит транзистор будет находиться в закрытом состоянии.

Вот так, наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе точно определяет состояние открыт или закрыт транзистор, когда подается одно и тоже положительное напряжения на управляющий затвор. Если мы будем рассматривать подачу напряжения на управляющий затвор, как инициализацию ячейки памяти, то по тому, какое напряжение между истоком и стоком можно судить о наличии или отсутствии заряда на плавающем затворе.

Таким образом получается своеобразная элементарная ячейка памяти, способная сохранять один информационный бит. Ко всему этому очень важно, чтобы заряд на плавающем затворе (если он там имеется) мог сохраняться там долго, как при инициализации ячейки памяти, так и при отсутствии напряжения на управляющем затворе. Только в этом случае ячейка памяти будет энергонезависимой.

Так каким же образом в случае необходимости на плавающий затвор помещать заряд (записывать содержимое ячейки памяти) и удалять его оттуда (стирать содержимое ячейки памяти) когда это необходимо.

Поместить заряд на плавающий затвор (процесс записи) можно методом инжекции горячих электронов (CHE-Channel Hot Electrons) или методом туннелирования Фаулера-Нордхейма.

Если используется метод инжекции горячих электронов, то на сток и управляющий затвор подается высокое напряжение, что придаст электронам в канале энергии, достаточной чтобы преодолеть потенциальный барьер, который создается тонким слоем диэлектрика, и направить (туннелировать) в область плавающего затвора (во время чтения на управляющий затвор подается меньшее напряжение и эффект туннелирования не происходит).

Чтобы удалить заряд с плавающего затвора (выполнить стирания ячейки памяти) на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение (около 9 В), а на область истока подается положительное напряжение. Это приводит к тому, что электроны туннелируют из области плавающего затвора в область истока. Таким образом происходит квантовое туннелирование Фаулера — Нордхейма (Fowler — Nordheim).

Наверно вы уже поняли, что транзистор с плавающим затвором это элементарная ячейка флэш-памяти. Но ячейки с одним транзистором имеют некоторые недостатки, основным из которых является плохая масштабируемость.

Так как при создании массива памяти, каждая ячейка памяти (то есть транзистор) подключается к двум перпендикулярным шинам. Управляющие затворы подключаются к шине, которую называют линией слов (Word Line), а стоки соединяют с шиной, ее называют битовой линией (Bit Line). В следствии чего в схеме находится высокое напряжение и при записи методом инжекции горячих электронов все линии — слов, битов и истоков нужно разместить на большом расстоянии друг от друга. Это даст нужный уровень изоляции, но отразится на ограничении объема флэш-памяти.

Еще одним недостатком такой ячейки памяти является присутствие эффекта избыточного удаления заряда с плавающего затвора, а он не может компенсироваться процессом записи. В следствии этого на плавающем затворе образуется положительный заряд, что делает неизменным состояние транзистора и он всегда остается открытым.

Ячейка памяти с двумя транзисторами.

Двухтранзисторная ячейка памяти, это модифицированная однотранзисторная ячейка, в которой находится обычный КМОП-транзистор и транзистор с плавающим затвором. В этой структуре обычный транзистор выполняет роль изолятора транзистора с плавающим затвором от битовой линии.

Имеет ли преимущества двухтранзисторная ячейка памяти? Да, ведь с ее помощью можно создавать более компактные и хорошо масштабируемые микросхемы памяти, потому что здесь транзистор с плавающим затвором изолируется от битовой линии. Ко всему прочему, в отличии от однотранзисторной ячейки памяти, где информация записывается методом инжекции горячих электронов, в двухтранзисторной ячейки памяти для записи и стирания информации используется метод квантового туннелирования Фаулера — Нордхейма. Такой подход дает возможность снизить напряжение, которое необходимо для операции записи. Забегая наперед скажу, что двухтранзисторные ячейки применяются в памяти со структурой NAND.

Устройство флэш-памяти с архитектурой NOR.

Тип этой памяти является источником и неким толчком в развитии всей EEPROM. Ее архитектура была разработана компанией Intel в далеком 1988 году. Как было написано ранее, чтобы получить доступ к содержимому ячейки памяти (инициализировать ячейку), нужно подать напряжение на управляющий затвор.

Поэтому разработчики компании все управляющие затворы подсоединили к линии управления, которая называется линией слов (Word Line). Анализ информации ячейки памяти выполняется по уровню сигнала на стоке транзистора. Поэтому разработчики все стоки транзисторов подсоединили к линии, которая называется линией битов (Bit Line).

Архитектура NOR получила название благодаря логической операции ИЛИ — НЕ (в переводе с английского NOR). Принцип логической операции NOR заключается в том, что она над несколькими операндами (данные, аргумент операции…) дает единичное значение, когда все операнды равны нулю, и нулевое значение во всех остальных операциях.

В нашем случае под операндами подразумевается значение ячеек памяти, а значит в данной архитектуре единичное значение на битовой линии будет наблюдается только в том случае, когда значение всех ячеек, которые подключены к битовой линии, будут равны нулю (все транзисторы закрыты).

В этой архитектуре хорошо организован произвольный доступ к памяти, но процесс записи и стирания данных выполняется относительно медленно. В процессе записи и стирания применяется метод инжекции горячих электронов. Ко всему прочему микросхема флеш-памяти с архитектурой NOR и размер ее ячейки получается большим, поэтому эта память плохо масштабируется.

Флеш-память с архитектурой NOR как правило используют в устройствах для хранения программного кода. Это могут быть телефоны, КПК, BIOS системных плат…

Устройство флэш-памяти с архитектурой NAND.

Данный тип памяти был разработан компанией Toshiba. Эти микросхемы благодаря своей архитектуре применяют в маленьких накопителях, которые получили имя NAND (логическая операция И-НЕ). При выполнении операция NAND дает значение нуль только, когда все операнды равны нулю, и единичное значение во всех других случаях.

Как было написано ранее, нулевое значение это открытое состояние транзистора. В следствии этого в архитектуре NAND подразумевается, что битовая линия имеет нулевое значение в том случае, когда все подключенные к ней транзисторы открыты, и значение один, когда хотя бы один из транзисторов закрыт. Такую архитектуру можно построить, если подсоединить транзисторы с битовой линией не по одному (так построено в архитектуре NOR) , а последовательными сериями (столбец из последовательно включенных ячеек).

Данная архитектура по сравнению с NOR хорошо масштабируется потому, что разрешает компактно разместить транзисторы на схеме. Кроме этого архитектура NAND производит запись путем туннелирования Фаулера — Нордхейма, а это разрешает реализовать быструю запись нежели в структуре NOR. Чтобы увеличить скорость чтения, в микросхемы NAND встраивают внутренний кэш.

Как и кластеры жесткого диска так и ячейки NAND группируются в небольшие блоки. По этой причине при последовательном чтении или записи преимущество в скорости будет у NAND. Но с другой стороны NAND сильно проигрывает в операции с произвольным доступом и не имеет возможности работать на прямую с байтами информации. В ситуации когда нужно изменить всего несколько бит, система вынуждена переписывать весь блок, а это если учитывать ограниченное число циклов записи, ведет к большому износу ячеек памяти.

В последнее время ходят слухи о том, что компания Unity Semiconductor разрабатывает флэш-память нового поколения, которая будет построена на технологии CMOx. Предполагается, что новая память придет на смену флеш-памяти типа NAND и преодолеет ее ограничения, которые в памяти NAND обусловлены архитектурой транзисторных структур. К преимуществам CMOx относят более высокую плотность и скорость записи, а также более привлекательную стоимость. В числе областей применения новой памяти значатся SSD и мобильные устройства. Ну, что же правда это или нет покажет время.

Чтобы более детально донести до Вас всю необходимую информацию я разместил видео ролик по теме.

P.S. Объяснить простым языком технический материал людям которые не представляют как построена архитектура компьютера… очень сложно, но я надеюсь у меня это получилось. Для полной и достоверной информации в этой статье я частично использовал учебную литературу. Надеюсь эта статья была для вас полезной и познавательной. Пока!

2019-05-04T05:38:48+00:00

2017-06-30T10:30:19+00:00

если я правильно думаю информация Это комбинация -.+заряда.Может -.+ постояными А затворы хранить?Как чистоты в Электро магнитных волн или как мелодию.ноты тоны?Извените если туплю

2016-10-16T01:18:25+00:00

"Диски записанные более 10 лет назад практически не читаются". Так надо было не простые диски использовать, а специальные архивные с дополнительным слоем из золота. Такие, к примеру, Verbatim выпускает. Удачи!

2016-08-07T12:35:53+00:00

2016-08-07T12:35:27+00:00

по поводу хранения информации. Когда то работал на телестудии. имеется архив записей формата SVHS. Большую часть отцифрили и загнали на новенькие ХДД. бережно сняли и поместили хдд в пластиковые футляры. Хранилось в сухом темном месте-11 лет. Однако подсоединив к ПК обнаружили- из 42 хдд сгорело 14. пришлось искать умельцев с запасом древних плат на ХДД. и самое интересное - что кассеты в полном порядке. только вот видак всего 1. и когда сдохнет - будет проблематично купить новый. ищем варианты. "Здесь рассматривается принцип работы flash memory, а не где лучше всего хранить информацию." - полагаю, что принимать решение как и где хранить информацию в любом случае мне. И если 12 000 авторов статей напишут что лучше всего на хдд - это не значит что я бездумно приму это как должное. истина рождается в спорах и сомнениях. А принимающие все что написано за чистую монету - страдают от ленности мозга. то есть Ваша статья направлена на узкий круг копипастеров. которые срисуют ее для курсовой работы. И при малейшем вопросе в сторону от темы - ничего не ответят..

2016-08-07T15:34:36+00:00

Большое спасибо за ваше мнение. 1. Алгоритмов Яндекса никто не знает (факт). Следовательно утверждать, что понятие "релевантность запроса" исчезло неправильно... 2. Хорошо, что вы не мой педагог, а то под вашим началом, я бы скатился на двойки =) 3. Я не навязываю вам мнение на чем лучше всего хранить информацию, а если вы действительно когда-то работали на телестудии, то думаю там найдутся специалисты с опытом работы, чтобы конструктивно ответить на ваш вопрос. P.S. Вы поймите, что однозначного ответа на ваш вопрос нет. Например, исследования проведенные Национальным Институтом Стандартов, говорят, что срок хранения, например, информации на CD-R около 30 лет при правильном хранении (перепады температуры, механические воздействия, повышенная влажность), качественном диске и правильной записи (не использовать несколько сессий, применить низкую скорость записи и прочее). К слову, у меня есть диски записанные более десяти лет назад и все читаются пока, но информация на них для меня не важная и потерять не жалко. Если бы дорожил, то скорее всего, через несколько лет перезаписывал. Я бы на сегодняшний день хранил важные данные на сетевом устройстве NAS.. Удачи!

2016-08-07T10:44:30+00:00

Чтобы получить ответ от поисковой системы, нужно правильно сформулировать свой вопрос. Здесь рассматривается принцип работы flash memory, а не где лучше всего хранить информацию. P.S. Позвольте полюбопытствовать, для какой информации нужно надежное хранилище?

2016-08-07T10:17:41+00:00

Спасибо комментировавшим за ответ на вопрос который я задал в яндексе. А получил ссылку на эту статью. В самой статье ответа нет. Ищу вариант ДОЛГОСРОЧНОГО хранения данных - можно даже без использования. Диски записанные более 10 лет назад практически не читаются. Причем хранились в идеальных условиях. ХДД -не вариант -все таки больше всего информации было утрачено именно с них. . получается ССД - тоже не вариант. на чем же хранить? Неужели на лентах? Аудиокассеты хранятся с начала 90х - и все играют:)

2016-02-05T11:14:45+00:00

Данную публикацию перенес со своего другого сайт уже очень давно. Много информации с тех пор забылось, так как сосредоточился на другом направлении. Этот сайт планирую поддерживать и развивать и возможно в ближайшем будущем привлеку толковых ребят, но это планы. Что же касается вопроса, то по-моему я просто упустил одно слово (другие). Операндами (данные, аргумент операции…) дает единичное значение, когда все другие операнды равны нулю, и нулевое значение во всех остальных операциях.

2016-02-03T14:31:23+00:00

"В нашем случае под операндами подразумевается значение ячеек памяти, а значит в данной архитектуре единичное значение на битовой линии будет наблюдается только в том случае, когда значение всех ячеек, которые подключены к битовой линии, будут равны нулю (все транзисторы закрыты)" ниже Вы пишете: "Как было написано ранее, нулевое значение это открытое состояние транзистора" Что означает "значение всех ячеек, которые подключены к битовой линии, будут равны нулю"? В начале статьи говорится о том, что логический ноль соответствует открытому состоянию транзистора.

2014-02-20T13:26:30+00:00

Velegen: Не долговечность, это понятие растяжимое и для многих пользователей этот длительный срок не имеет значения. А в целом совершенно с Вами согласен.

2014-02-20T12:29:13+00:00

Во флэш-памяти есть еще один недостаток - недолговечность хранения, так как данные со временем могут стираться. Это ограничивает их пригодность для долговременных архивов.