Пристрій і принцип роботи флеш-накопичувача

Зміст

• З чого складається і як працює флешка
  • Основні компоненти
  • Додаткові компоненти
  • Гідності флешок:
  • Недоліки флешок:
• Питання та відповіді

На сьогоднішній день флешки є найпопулярнішими зовнішніми носіями даних. На відміну від оптичних і магнітних дисків (CD/DVD і Вінчестери відповідно), флеш-накопичувачі більш компактні і стійкі до механічних пошкоджень. А за рахунок чого були досягнуті компактність і стійкість? Давайте ж розберемося!

З чого складається і як працює флешка

Перше, що слід зазначити &8212; всередині флеш-накопичувача немає рухомих механічних частин, які можуть постраждати від падінь або струсів. Це досягається за рахунок конструкції &8212; без захисного корпусу флешка являє собою друковану плату, до якої припаяний USB-роз'єм. Давайте розглянемо її складові.

Основні компоненти

Складові частини більшості флешок можна розділити на основні і додаткові.

1. Чіпи ПАМ'ЯТІ NAND;
2. Контролер;
3. Кварцовий резонатор.
4. USB-роз'єм

Nand-пам'ять
Накопичувач працює завдяки nand-пам'яті: напівпровідникових мікросхем. Чіпи такої пам'яті, по-перше, досить компактні, а по-друге &8212; дуже ємні: якщо на перших порах флешки за обсягом програвали звичним на той момент оптичним дискам, то зараз перевищують по ємності навіть диски Blu-Ray. Така пам'ять, до всього іншого, ще й незалежна, тобто для зберігання інформації їй не потрібно джерело живлення, на відміну від мікросхем оперативної пам'яті, створених за схожою технологією.

Однак у НАНД-пам'яті є один недолік, в порівнянні з іншими типами запам'ятовуючих пристроїв. Справа в тому, що термін служби цих чіпів обмежений певною кількістю циклів перезапису (кроків читання/запису інформації в осередках). В середньому кількість read-write cycles дорівнює 30 000 (залежить від типу чіпа пам'яті). Здається, це неймовірно багато, але насправді це дорівнює приблизно 5 років інтенсивного використання. Втім, навіть якщо обмеження буде досягнуто, флешкою можна буде продовжувати користуватися, але тільки для зчитування даних. Крім того, внаслідок своєї природи, nand-пам'ять дуже вразлива до перепадів електрики і електростатичних розрядів, так що тримайте її подалі від джерел подібних небезпек.

Контролер
Під номером 2 на малюнку на початку статті знаходиться крихітна мікросхема &8212; контролер, інструмент зв'язку між флеш-пам'яттю і пристроями, що підключаються (ПК, телевізорами, автомагнітолами та ін.).

Контролер (інакше називається Мікроконтролер) являє собою мініатюрний примітивний комп'ютер з власним процесором і деякою кількістю RAM, використовуваними для кешування даних і службових цілей. Під процедурою оновлення прошивки або BIOS мається на увазі якраз оновлення ПЗ мікроконтролера. Як показує практика, найбільш часта поломка флешок & 8212; вихід з ладу контролера.

Кварцовий резонатор
Даний компонент являє собою крихітний кристал кварцу, який, як і в електронному годиннику, виробляє гармонійні коливання певної частоти. У флеш-накопичувачах резонатор використовується для зв'язку між контролером, nand-пам'яттю і додатковими компонентами.

Ця частина флешки також схильна до ризику пошкодження, причому, на відміну від проблем з мікроконтролером, вирішити їх самостійно практично неможливо. На щастя, в сучасних накопичувачах резонатори виходять з ладу відносно рідко.

USB-коннектор
У переважній більшості випадків в сучасних флешках встановлений роз'єм USB 2.0 типу A, орієнтований на прийом і передачу. У найновіших накопичувачах використовується USB 3.0 типу А і типу C.

Додаткові компоненти

Крім згаданих вище основних складових запам'ятовуючого flash-пристрої, виробники нерідко постачають їх необов'язковими елементами, такими як: світлодіод-індикатор, перемикач захисту від запису і деякі специфічні для певних моделей особливості.

Світлодіодний індикатор
У багатьох flash-накопичувачах присутній невеликий, але досить яскравий світлодіод. Він призначений для візуального відображення активності флешки (запис або зчитування інформації) або ж просто є елементом дизайну.

Цей індикатор найчастіше не несе ніякого функціонального навантаження для самої флешки, і потрібен, по суті, тільки для зручності користувача або для краси.

Перемикач захисту від запису
Цей елемент характерний скоріше для SD-карт, хоча часом зустрічається і на запам'ятовуючих пристроях USB. Останні нерідко використовуються в корпоративному середовищі як носії різноманітної інформації, в тому числі важливою і конфіденційною. Щоб уникнути інцидентів з випадковим видаленням таких даних, виробниками флеш-накопичувачів в деяких моделях застосовується перемикач захисту: резистор, який при підключенні в ланцюг живлення запам'ятовуючого пристрою не дає електричному струму добиратися до осередків пам'яті.

При спробі записати або видалити інформацію з накопичувача, в якому включена захист, ОС видасть таке Ось повідомлення.

Подібним чином реалізована захист в так званих USB-ключах: флешках, які містять в собі сертифікати безпеки, необхідні для коректної роботи деякого специфічного ПЗ.

Цей елемент теж може зламатися, в результаті чого виникає прикра ситуація &8212; девайс начебто працездатний, але користуватися ним неможливо. У нас на сайті є матеріал, який може допомогти вирішити цю проблему.

Детальніше: Як зняти захист від запису на флешці

Унікальні компоненти

До таких можна віднести, наприклад, наявність роз'ємів Lightning, microUSB або Type-c: флешки з наявністю таких призначені для використання в тому числі на смартфонах і планшетах.

Читайте також: Як підключити флешку до смартфону на Android або iOS

Існують і накопичувачі з максимальним захистом записаних даних &8212; в них вбудована клавіатура для введення цифрового пароля.

По суті, це більш просунутий варіант згаданого вище перемикача захисту від перезапису.

Гідності флешок:

• Надійність;
• Велика ємність;
• Компактність;
• Стійкість до механічних навантажень.

Недоліки флешок:

• Крихкість складових компонентів;
• Обмежений термін служби;
• Вразливість до перепадів напруги і статичних розрядів.

Підіб'ємо підсумки &8212; flash-накопичувач, з технічної точки зору, влаштований досить складно. Однак внаслідок твердотільної конструкції і мініатюрності компонентів досягається велика стійкість до механічних навантажень. З іншого боку, флешки, особливо з важливими даними, необхідно убезпечити від впливу перепадів напруги або статичної електрики.