В usb флеш накопителях флеш картах используется выберите один ответ
Флэш-накопитель – одно из лучших устройств для передачи файлов, который изобрела технологическая отрасль. До их популяризации пользователи довольствовались компакт-дисками и DVD, а ещё раньше – дискетами. Сегодня имеются на выбор три варианта:
- флэш-карты;
- внешние жёсткие диски;
- и именно флешки.
Главными их преимуществами являются:
- высокая мобильность;
- совместимость практически со всеми компьютерами и ноутбуками;
- совместимость со смартфонами и планшетами.
Устойчивость к ударам и шифрование
Пользователи, которые хотят использовать флешку для переноса важных файлов и предотвратить потерю конфиденциальных данных, должны обратить внимание на дополнительные характеристики. Это устойчивость к механическим повреждениям – чем выше, тем лучше, и функцию шифрования данных и защиты от записи с помощью пароля.
Объём
Объём памяти флешки постоянно увеличивается, сейчас можно встретить флешку на 2 Тб, но цена у такой флешки заоблачная!
Объём памяти флешки постоянно увеличивается, сейчас можно встретить флешку на 2 Тб, но цена у такой флешки заоблачная!
Первым параметром, на который мы обращаем внимание при выборе флешки, является его объём. Ещё до недавнего времени были доступны только небольшой выбор объёма флешек. Меньшие по объёму (например, 8 или 16 Гб.) лучше зарекомендовали себя в повседневных приложениях. Теперь выбор действительно более широкий. Большие (от нескольких десятков или даже несколько сотен Гб.) с успехом могут заменить внешний HDD.
Ёмкость флешек по-прежнему начинается от 4 Гб., но стандартом сегодня являются флешки объёмом 8, 16, 32, 64, 128 и даже от 200 до 512 Гб. Некоторые при большой потребности могут выбирать среди носителей 1 ТБ и даже 2 ТБ – хотя цены последних очень высокие.
Нельзя однозначно сказать что лучше. Прежде всего, следует ответить себе на вопрос: сколько места на самом деле нужно для повседневных забот. Например: 16 Гб. хватит на 4500 снимков (10 Мп.) или 4000 композиций (MP3/128 Кбит/с.). В свою очередь, флэш-карты на 8 Гб. достаточно для создания установочного диска Windows или Linux.
Файловая система NTFS — прочитать подробнее в Wikipedia
Изначально стандартная файловая система для операционных систем Microsoft Windows NT. Представлена в июле 1993 года, вместе с операционной системой Windows NT 3.1. NTFS была призвана заменить файловую систему FAT и повысить производительность дисковой подсистемы.
Скорость записи
От типа интерфейса зависит и то, какие скорости чтения и записи будут доступны. В большинстве моделей это скорость до 30 Мб/сек. Модели среднего ценового диапазона достигают от 100 до 150 Мб/сек. Самые передовые флешки, с очень быстрыми флэш-накопителями, могут предложить скорость даже выше 400 Мб/с, т.е. они близки к недорогим SSD.
NAND-память
Подсистема NAND флеш-памяти выполняет функцию долговременного хранения информации, получения/передачи информации по интерфейсу ONFI. В большинстве потребительских USB-накопителей установлены микросхемы памяти типа QLC, TLC и MLС, различающихся количеством записанных бит на ячейку памяти (рисунок 2). Однако необходимо брать во внимание то, что некоторые производители называют свою память MLC, лишь добавляя количество бит на ячейку. Часто это вводит покупателей в заблуждение. Например, компания дает название памяти 3-bit MLC, хотя по факту это TLC.
Рисунок 2 - Сравнение типов NAND-памяти
Доступ в данных типах памяти происходит гораздо медленнее, и в процессе работы ячейки изнашиваются быстрее, по сравнению с типом SLC. Поскольку в промышленных системах требуется обеспечить долговременное хранение данных, наиболее предпочтительным решением является именно SLC NAND. Несмотря на высокую стоимость, данный тип памяти позволяет увеличить срок службы накопителя с количеством циклов перезаписи ячеек до 100 тыс.
Большое влияние на срок хранения данных оказывает деградация оксидного слоя в NAND-памяти: расчетный срок службы в обесточенном режиме SLC- и MLC-ячеек, как правило, составляет 10 лет, но при достижении значений циклов перезаписи, приближающихся к 100 тыс., он сокращается до одного года. У MLC-ячеек данный эффект возникает после 10 тыс. циклов программирования/стирания. Зарядовое состояние и пороговое напряжение – ключевые преимущества SLC-ячеек, благодаря которым они применяются в индустриальных решениях взамен менее дорогостоящих NAND-кристаллов MLC и TLC.
Более экономически эффективной альтернативой для корпоративного и индустриального применения является память, функционирующая в режиме pSLC (pseudo Single Level Cell). Память работает аналогично типу SLC, программируя только один бит в каждой ячейке памяти. В данном виде памяти общий объем жертвуется в пользу увеличения количества циклов перезаписи до 40 тыс., и в то же время срок службы носителей данных увеличивается в 4-5 раз. В режиме pSLC в флеш-памяти MLC и TLC NAND может быть сконфигурирован для поддержки приложений с интенсивной записью или приложений, которым требуется дополнительный прирост производительности записи. К таким приложениям относятся приборные камеры видеонаблюдения, сетевые брандмауэры безопасности и RAID-карты.
Второй аспект, касающийся надежности NAND-памяти USB-накопителей, связан с комплектацией некачественных, поддельных или устаревших микросхем.
Существуют несколько типов производителей микросхем памяти:
Оригинальные микросхемы производства компаний Micron, Samsung, Kioxia и др. Они прошли все необходимые испытания, качественно корпусированы и маркированы лазером на заводе-изготовителе. Чипы используются в собственных разработках компаний или продаются другим производителям для использования в их фирменных накопителях, таким как WesternDigital, SanDisk и т.д. Жёсткая отбраковка NAND обусловлена репутацией производителей, поэтому данный тип - самая дорогая категория фирменных комплектующих гарантированного качества. Однако производители бюджетных накопителей все чаще используют устаревшую память указанных производителей, поэтому крайне важно знать, какой чип памяти уставлен в том или ином устройстве.
Производители, закупающие кристаллы у сторонних поставщиков. Поскольку корпусирование флеш-памяти гораздо дешевле и проще, чем производство микросхем NAND, многие компании закупают пластины у производителей, тестируют их, корпусируют и маркируют под своим именем. На рынке присутствует большое количество фирм, которые занимаются таким корпусированием микросхем под своим брендом: ADATA, Phison, Kingston, Longsys и многие другие.
Но зачем компаниям самим заниматься корпусировкой, если есть возможность купить готовые микросхемы у производителей первого эшелона? Причина в стоимости, ведь этим компаниям нужно выпускать устройства по конкурентной цене. Производители первого эшелона сами изготавливают твердотельные накопители, и стоимость микросхем для них самая низкая, поскольку нет вторичной наценки. Но для сторонних производителей, которые покупают готовые NAND у производителей первого эшелона и затем делают из них устройства, стоимость будет неизбежно выше.
Производители накопителей информации, в которых содержатся демонтированные микросхемы. В наше время данный тип производителей встречается крайне редко, но они были обычным явлением в предыдущие годы, когда флеш-память NAND была в дефиците.
Источником такого типа флеш-памяти может быть сломанный USB- и SSD-накопитель или память из смартфона, например, UFS или EMMC. Срок службы демонтированных чипов быстро стремится к нулю, так как в работе контроллера возникают ошибки при чтении, и он не может сбалансировать износ каждой ячейки для записи. В конечном итоге это приводит к тому, что накопитель умирает прямо во время использования. И поскольку после того, как все разобранные чипы оказываются в одной корзине, нет никакой гарантии, что разные микросхемы не требуют совершенно различных рабочих напряжений, что приводит к низкой производительности устройства.
Производство на малоизвестных заводах, в том числе из дефектной памяти. Это компоненты, которые не прошли заводской тест, но могут использоваться за счёт снижения производительности или экранирования плохих блоков. Большинство из них имеют по факту меньший объём и в целом не способствуют надёжности и долговечности накопителя.
Использование микросхем самого низкого качества. Здесь для производства используется даже не дефектная память, а партии некачественных микросхем, которые не прошли тестирование на заводе-производителе. То есть заведомо некачественные комплектующие. Отдельные микросхемы в партии по счастливой случайности могут кое-как работать, но процент брака здесь зашкаливает. Бракованные микросхемы вообще не должны попадать на рынок. По регламенту производитель должен их утилизировать. Но всё-таки по различным каналам они попадают на подпольные фабрики, где их очень грубо корпусируют даже без маркировки.
Разбор бюджетных потребительских USB-накопителей
Для оценки и анализа потребительских USB-накопителей нами был приобретен ряд бюджетных устройств, которые можно найти в обычном розничном магазине. Проведя разбор и диагностику через популярные утилиты, мы посмотрели из каких компонентов сделаны флешки потребительского класса.
Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо! И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.
Теоретическая часть
Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…
Какая память бывает?
На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.
Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…
Современные типы «твердотельной памяти». Источник
Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.
Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?
Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.
Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник
Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.
NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.
Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.
В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).
Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!
Что такое DRAM?
Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.
Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:
Устройство ячейки RAM. Источник
Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.
Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…
Часть практическая
Flash
Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:
Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник
Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.
Корпус кварцевого генератора
Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:
Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита
А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:
Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий
Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.
После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:
«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)
Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый» < 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:
СЭМ-изображения контактов, питающих чип памяти
Если говорить о самой памяти, то тут нас тоже ждёт успех. Удалось отснять отдельные блоки, границы которых выделены стрелочками. Глядя на изображение с максимальным увеличением, постарайтесь напрячь взгляд, этот контраст реально трудно различим, но он есть на изображении (для наглядности я отметил отдельную ячейку линиями):
Ячейки памяти 1. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки
Мне самому сначала это показалось как артефакт изображения, но обработав все фото дома, я понял, что это либо вытянутые по вертикальной оси управляющие затворы при SLC-ячейке, либо это несколько ячеек, собранных в MLC. Хоть я и упомянул MLC выше, но всё-таки это вопрос. Для справки, «толщина» ячейки (т.е. расстояние между двумя светлыми точками на нижнем изображении) около 60 нм.
Чтобы не лукавить – вот аналогичные фото с другой половинки флешки. Полностью аналогичная картина:
Ячейки памяти 2. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки
Конечно, сам чип – это не просто набор таких ячеек памяти, внутри него есть ещё какие-то структуры, принадлежность которых мне определить не удалось:
Другие структуры внутри чипов NAND памяти
Всю плату SO-DIMM от Samsung я, конечно же, не стал распиливать, лишь с помощью строительного фена «отсоединил» один из модулей памяти. Стоит отметить, что тут пригодился один из советов, предложенных ещё после первой публикации – распилить под углом. Поэтому, для детального погружения в увиденное необходимо учитывать этот факт, тем более что распил под 45 градусов позволил ещё получить как бы «томографические» срезы конденсатора.
Однако по традиции начнём с контактов. Приятно было увидеть, как выглядит «скол» BGA и что собой представляет сама пайка:
«Скол» BGA-пайки
А вот и второй раз пора кричать: «Язь!», так как удалось увидеть отдельные твердотельные конденсаторы – концентрические круги на изображении, отмеченные стрелочками. Именно они хранят наши данные во время работы компьютера в виде заряда на своих обкладках. Судя по фотографиям размеры такого конденсатора составляют около 300 нм в ширину и около 100 нм в толщину.
Из-за того, что чип разрезан под углом, одни конденсаторы рассечены аккуратно по середине, у других же срезаны только «бока»:
DRAM память во всей красе
Если кто-то сомневается в том, что эти структуры и есть конденсаторы, то тут можно посмотреть более «профессиональное» фото (правда без масштабной метки).
Единственный момент, который меня смутил, что конденсаторы расположены в 2 ряда (левое нижнее фото), т.е. получается, что на 1 ячейку приходится 2 бита информации. Как уже было сказано выше, информация по мультибитовой записи имеется, но насколько эта технология применима и используется в современной промышленности – остаётся для меня под вопросом.
Конечно, кроме самих ячеек памяти внутри модуля есть ещё и какие-то вспомогательные структуры, о предназначении которых я могу только догадываться:
Другие структуры внутри чипа DRAM-памяти
Послесловие
Помимо тех ссылок, что раскиданы по тексту, на мой взгляд, довольно интересен данный обзор (пусть и от 1997 года), сам сайт (и фотогалерея, и chip-art, и патенты, и много-много всего) и данная контора, которая фактически занимается реверс-инжинирингом.
К сожалению, большого количества видео на тему производства Flash и RAM найти не удалось, поэтому довольствоваться придётся лишь сборкой USB-Flash-накопителей:
P.S.: Ещё раз всех с наступающим Новым Годом чёрного водяного дракона.
Странно получается: статью про Flash хотел написать одной из первых, но судьба распорядилась иначе. Скрестив пальцы, будем надеяться, что последующие, как минимум 2, статьи (про биообъекты и дисплеи) увидят свет в начале 2012 года. А пока затравка — углеродный скотч:
Углеродный скотч, на котором были закреплены исследуемые образцы. Думаю, что и обычный скотч выглядит похожим образом
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»
Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)
Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)
Материал корпуса
Также нужно смотреть и на материал, из которого изготовлена флешка. Лучшим является алюминий или пластик со слоем резины. Наличие цепочки позволит закрепить флешку вместе с ключами, например, чтобы свести к минимуму риск её потери.
Конструкция имеет огромное значение для обеспечения безопасности файлов. Флешка сама по себе является исключительно прочной благодаря небольшим размерам и отсутствию движущихся частей. Производители, желая ещё больше увеличить срок службы, закрывают свои флешки в специально усиленных корпусах, обладающих водонепроницаемостью, а вместо пластика используют алюминий.
Финальные размышления
Побуду немного капитаном Очевидность, и скажу, что самый разумный выбор для форматирования флэш-устройств — файловая система exFAT — она специально разрабатывалась для использования с флэш-памятью, она же наиболее производительная. Не поленитесь проверить свою флешку и сделать правильный выбор.
USB-флеш-накопители – уже привычное для нас устройство переноса и хранения информации. Несмотря на то, что большинство из нас переходит на облачные хранилища, флешек всё равно продаётся и покупается очень много. Они используются в решении бытовых задач, в работе офисов и индустриальной сфере. При этом специфические требования корпоративного и индустриального применения часто игнорируются. Выбор устройств, содержащих важную для пользователей и бизнеса информацию, необходимо осуществлять с полной ответственностью, поэтому в этой статье мы рассмотрим критерии надёжного хранения информации и разберём способы соответствия им.
Что стоит знать о флешках и их скорости?
Объём – это не главное. Важно также и то, с какой скоростью флэш-накопитель способен передавать файлы. Производители указывают в технических условиях два значения:
- максимальная скорость чтения;
- предельная скорость записи.
Эти значения указывают, соответственно, на скорость, с которой данные считываются или записываются на флэш-накопитель. Правило простое: чем больше скорость, тем лучше.
Решающим значением для максимальной скорости передачи флешки является тип флэш-памяти и используемый им интерфейс. В настоящее время наиболее распространёнными являются USB 2.0 и USB 3.0. Без особого удивления можно сделать вывод, что этот второй стандарт обеспечивает более высокую производительность (даже в несколько раз). Вот самые популярные интерфейсы usb флешек и максимальная предлагаемая скорость:
- USB 2.0 – запись до 12 Мб/сек., чтение до 40 Мб/сек.;
- USB 3.0, USB 3.1, USB-тип C – запись до 380 Mб/сек., чтение до 433 Mб/сек.;
- Lightning – запись до 20 Мб/сек., чтение до 30 Мб/сек.;
Каковы самые популярные ёмкости для флешки?
Самые популярные в настоящее время ёмкости флэш-накопителей:
- флешки 8 Гб. – к телевизору, как загрузочный диск системы;
- флешки 16 Гб. – наиболее универсальные;
- флешки 32 Гб., например, для передачи больших объёмов видео;
- флешки 64 Гб., например, для резервного копирования всей системы;
- флешки 128 Гб., например, для хранения больших коллекций изображений, видео в формате 4K или музыку высокого качества, резервного копирования со смартфона и т.д.
Файловая система FAT32 — прочитать подробнее в Wikipedia
Флешка или внешний HDD?
Если речь идёт о характеристиках, то флэш-накопитель и внешний HDD очень похожие продукты. В конце концов, один и второй используются для хранения файлов и их переноса между различными устройствами. При этом первым выступает, прежде всего, для мобильности и универсальности (его можно подключить, например, к смартфону). Плюс второго – это лучшее соотношение цены и ёмкости.
Если мы ищем альтернативу внешнему диску, то флешка на 128 Гб. без проблем будет сопровождать в путешествии, обеспечит передачу данных со смартфона на компьютер. Если нужно сохранять огромный объём данных, а мобильность не главное, то классический внешний диск может оказаться более жизнеспособным вариантом.
Безопасность данных на флешке
Флешка – это компактное устройство, которое легко потерять. Сколько фотографий с праздников, редких фильмов и важных документов можно навсегда лишиться, если потерять флешку! А когда речь идёт о данных фирм и компаний, то это просто катастрофа!
- Флешки с шифрованием данных – именно с мыслью о пользователях бизнес-производители предлагают usb flash drive со встроенными системами безопасности, например, в виде шифрования данных. Такой флэш-накопитель шифрует файлы, и открывает доступ к ним только после успешного ввода пароля (при помощи физической клавиатуры на его корпусе или в цифровом виде). Дополнительной защитой может быть форматирование флешки после определённого числа неудачных попыток.
- Флешки с блокировкой записи данных – в дополнение к шифрованию данных на всём устройстве, есть также и блокировка записи данных. Это инструмент для защиты с помощью пароля выбранных блоков данных.
Дополнительный функционал доверенных накопителей
Подсистема защиты от записи
Не все компьютеры надежно защищены от вредоносных программ, поэтому вирусный контент способен проникнуть на USB-накопитель. Вирус – очень распространённая проблема, и она особенно опасна для индустриального класса. При подключении заражённого USB-накопителя к рабочему компьютеру под угрозой может оказаться вся корпоративная сеть, поскольку определённые типы вредоносных программ могут распространяться по всей системе компании. Поэтому накопители такого уровня необходимо конфигурировать с подсистемой защиты от записи. Небольшой переключатель блокировки, размещающийся на корпусе накопителя, позволяет предотвратить попадание на накопитель компьютерных вирусов, вредоносных и шпионских программ.
Встроенный датчик для защиты от перегрева
Другим важным решением для промышленных и ответственных применений, где аппаратура подвержена экстремальному нагреву и большим нагрузкам на производительность, служит встроенный в контроллер датчик контроля температуры. Он обеспечивает состояние, при котором USB-накопитель остаётся в пределах допустимых рабочих температур и позволяет снизить её при распределении рабочей нагрузки, что предотвращает перегрев модулей и значительно повышает производительность и стабильность системы.
Резюме
Какая флешка подойдёт для дома? Выбор флешки для обычного, домашнего применения, не является особенно сложным. Достаточно подобрать соответствующий интерфейс, выбрать определённую ёмкость и скорость передачи. Кроме того, нужно решить, будет ли флешка очень маленькой (чтобы её можно было бы прикрепить к ключам), или она будет более широкой и усиленной (чтобы выдержала недружественные атмосферные воздействия и физические удары).
Какой флэш-накопитель подойдёт для компании? Для использования в компании нужна флешка с максимальным уровнем безопасности. После определения параметров поиска лучшей модели, её не должно быть трудно найти. Переплата за безопасность стоит того.
Другой вопрос, который можно задать себе, это стоит ли вообще покупать флешки в то время, когда у нас всегда под рукой смартфоны? Нужны ли они в эпоху популяризации облачных хранилищ, обеспечивающих доступ к файлам практически из любого места.
Как обычно, всё зависит от индивидуальных потребностей. Со смартфона невозможно создать загрузочный диск для ПК, не всегда можно будет воспроизводить с него фильмы и фотографии на телевизоре, нельзя передать смартфон коллеге для передачи данных.
Флешки – это практичный и простой аксессуар, а в этой простоте как раз и кроется его сила. Хорошо иметь её в распоряжении как дома, так и в офисе, потому что перемещение файлов становится благодаря ему намного проще.
В конце приведены краткие ответы на распространённые вопросы.
Информация на флеш-карте может храниться от 20 до 100 лет, а сама карта способна выдерживать значительные механические нагрузки, в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков. Флешка потребляет в 10-20 раз меньше энергии во время работы, чем жесткие диски и носители CD-ROM. Компактность - еще одно неоспоримое преимущество в пользу выбора флеш-карты.
USB-флеш-накопитель (сленг. флешка, флэшка, флеш-драйв) — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.
USB-флешки обычно съёмные и перезаписываемые. Размер — 3—5 см, вес — меньше 60 г. Получили большую популярность в 2000-е годы из-за компактности, лёгкости перезаписывания файлов и большого объёма памяти (от 32 МБ до 1 ТБ [1]). Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем (LiveUSB) и др. Разработан умещающийся на флешку пакет программ для автоматического снятия улик с компьютера неквалифицированным полицейским (COFEE).
Обычно устройство имеет вытянутую форму и съёмный колпачок, прикрывающий разъём; иногда прилагается шнур для ношения на шее. Современные флешки могут иметь самые разные размеры и способы защиты разъёма, а также «нестандартный» внешний вид (армейский нож, часы и т. п. ) и различные дополнительные возможности (например, проверку отпечатка пальца и т. п.).
Зачем нужны флешки: Одними из первых настоящих «переносчиков» данных были перфокарты. Если кто не помнит, это такие картонные бланки с множеством дырочек. Позднее появились магнитные дискеты. Потом - другие устройства переноса и хранения данных (магнитооптические диски, Zip, внешние жесткие диски и многое другое), но дискеты до сих пор остаются самыми распространенными компактными носителями. Но в конце прошлого века у них появились активные конкуренты - твердотельные флэш-носители с USB интерфейсом, или, проще говоря, USB флэш-драйвы.
Название «флэш» (flash) было введено компаниeй Toshiba, так как содержимое памяти в таких микросхемах можно стереть мгновенно «in a flash».
Флэш-носители являются энергонезависимыми, то есть данные в них не пропадают после отключения питания и теоретически способны храниться до 100 лет. Устройства с флэш-памятью миниатюрны, они очень легкие, высоконадежные и обладают низким энергопотреблением. Благодаря этим свойствам флэш стала самым популярным носителем для портативных цифровых устройств (цифровые камеры, карманные компьютеры, аудиоплейеры и т. д.).
Вначале портативные флэш-носители появились в виде компактных карт памяти (флэш-карты). Однако использование их в качестве сменных носителей сопряжено с некоторыми неудобствами. Так, для считывания флэш-карт необходим специальный картридер (контроллер и разъем USB в одной коробке), который приходится постоянно носить вместе с картой памяти. Это не очень удобно, поскольку картридер занимает место, и к тому же достаточно легко забыть одно из двух устройств. Поэтому неудивительно, что возникла идея создания единого устройства, которое объединяет в одном корпусе микросхемы флэш-памяти, контроллер и разъем USB. Так появились первые сменные флэш-накопители с интерфейсом USB («флэш-драйвы» — мы остановимся на этом названии твердотельных флэш-носителей с USB интерфейсом). Интерфейс USB предназначен для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру и позволяет производить обмен информацией на трех скоростях:
• Низкая скорость (Low Speed – LS, USB 1.0) - 1,5 Мбит/с;
• Полная скорость (Full Speed – FS, USB 1.1) - 12 Мбит/с;
• Высокая скорость (High Speed – HS, USB 2.0) - 480 Мбит/с.
Для подключения периферийных устройств (например, для чтения flash-карт) используется 4-жильный кабель типа USB-mini USB или USB-AB. Интерфейс USB соединяет между собой хост и устройства. Хост (иначе – «концентратор») находится внутри персонального компьютера и управляет работой внешнего устройства.
Так как у неопытных пользователей часто возникает вопрос о различных спецификациях USB, подчеркнем, что спецификации USB 2.0 и USB 1.x полностью совместимы. Отличие состоит лишь в максимальной скорости передачи данных. При подключении устройства USB 2.0 к хосту USB 1.x оно будет работать на скорости младшей спецификации, то есть скорости хоста.
Отметим, что маломощные устройства, подключаемые к шине USB (USB-flash, устройства чтения, некоторые сканеры, мыши, джойстики и др.), не требуют внешнего источника питания. Необходимое для функционирования этих устройств питание (5 В) передается непосредственно по кабелю USB.
Конкурентом USB 2.0 является стандарт FireWire (IEEE 1394), который обеспечивает скорость обмена данными, сравнимую с USB 2.0. Этот стандарт очень широко распространен (особенно в цифровых видеокамерах), однако в настоящее время у большинства настольных компьютеров базовой комплектации такой порт отсутствует.
Не стоит отчаиваться, если компьютер оборудован лишь медленным хостом USB 1.x или порты USB вообще отсутствуют! В этом случае возможна установка дополнительного контроллера для шины PCI, обычно имеющего от 2 до 5 портов USB.
В настоящее время в свободной продаже представлены USB- и FireWire- контроллеры на микросхемах OPTI и VIA. К недостат
Привет, Гиктаймс! Большинство пользователей не задумываются о том, в какой файловой системе у них отформатирована флешка или карта памяти. И в самом деле, зачем вникать в такие тонкости — проще доверить форматирование фотоаппарату или согласиться с выбором десктопа. Под катом напомню о природе FAT32, NTFS и exFAT и буду разбираться как влияет (если влияет вовсе) файловая система на производительность накопителя.
Про файловые системы приведу краткую историческую справку в порядке появления ФС на свет.
Файловая система exFAT — прочитать подробнее в Wikipedia
Самая «свежая» файловая система из списка. Ее особенностью является то, что она разрабатывала специально для накопителей на флэш-памяти. Датой появления стал ноябрь 2006 года, момент выхода операционной системы Windows Embedded CE 6.0. Некоторые источники называют exFAT — FAT64. Самое важное новшество по сравнению с FAT32 — уменьшение количества перезаписей информации в один и тот же сектор (использование wear leveling), что позволяет продлить срок службы флэш-устройств.
Собственно к чему ведется разговор? Как я уже сказал во вступлении многие не задумываются, какую ФС выбрать, оставляя значение по умолчанию, а еще большее количество людей даже не знают — как отформатирована карточка памяти или флешка.
Выбор небольшой, но есть всегда, к примеру карта памяти Kingston SDXC на 256 гигабайт имеет всего две опции — exFAT и NTFS, причем дефолтной для Windows является exFAT, да и фотоаппарат Canon 6D при форматировании карточки в нем выбирает именно эту систему. Выбор в общем-то разумный и оправданный. Но вот флэш-накопитель Kingston DataTraveler Locker+ G3 32 Gb будет отформатирован операционной системой Windows 8.1 по умолчанию в FAT32, что неминуемо приведет к вопросам со стороны пользователя, как только ему потребуется перенести огромный образ DVD диска или BDRemux какого-нибудь фильма. Кроме того, теория говорит о разнице в производительности между файловыми системами.
Проверю это несложное предположение на практике, используя уже упомянутый накопитель Kingston DataTraveler Locker+ G3 32 Gb.
Набор тестовых приложений:
ATTO disk benchmark 2.4.7
Синтетический тест для оценки корректности заявленных производителем скоростей. Собственно большинство данных, указанных на коробках флешек и SSD разных производителей, получены именно с помощью ATTO Disk Benchmark.
Если на чтение у всех файловых систем результат примерно одинаковый, то на запись разница между exFAT и NTFS составила около 17 процентов. FAT32 занимает положение посерединке, проигрывая exFAT больше, чем выигрывает у NTFS.
TeraCopy
Для оценки самой что ни на есть реальной производительности я записывал на флешку BDRemux фильма The Hobbit. Battle Of Five Armies (размер файла 28 851 025 килобайт) и фиксировал время, за которое фильм скопируется на накопитель.
Разница по времени копирования между NTFS и exFAT составила около 45 секунд, в переводе в относительные значения — около 2,5%, небольшая, но все же разница. FAT32 по очевидным причинам в этом тесте участия не принимала.
Требования, предъявляемые к накопителям
Области применения флеш-накопителей определяются функциями, которые они выполняют в составе вычислительных устройств. В каждой из областей они могут быть использованы в нижеперечисленных целях:
потребительские (бытовые) – предусматривают использование флеш-накопителей в личных целях;
корпоративные – предусматривают использование флеш-накопителей в ходе реализации бизнес-процессов компании, направленных на получение прибыли;
индустриальные – предусматривают использование флеш-накопителей совместно, либо в составе специализированного (технологического, медицинского, измерительного, транспортного и т.д.) оборудования и вычислительной техники промышленного назначения.
Большинство накопителей, вне зависимости от класса, имеют такие важные функции, как преобразование логических секторов в физические (FTL), выравнивание износа блоков, коррекция ошибок, поиск и замена неисправных блоков. Однако для основной части пользователей при выборе бытовых USB-накопителей важными параметрами являются:
внешний вид устройства.
К накопителям корпоративного и индустриального класса предъявляются более жесткие требования к аппаратной части и программному обеспечению, что позволяет обеспечить целостность данных и неизменность ёмкости.
Корпоративные устройства должны обладать следующим функционалом в течение всего срока службы:
количество циклов перезаписи не менее 10 тыс. и длительность хранения данных;
защита от внезапного отключения питания.
Для индустриального применения дополнительным функционалом при выборе накопителя являются:
повышенный температурный диапазон от – 40 до 85 °С;
количество циклов перезаписи: 10 тыс. и более;
стойкость к механическим и вибрационным факторам.
Существуют отдельные области применения, где будут необходимы дополнительные требования:
быстрое стирание данных;
защита встроенного ПО от модификаций;
подсистема защиты от записи.
Для переноса аудио- и видеоформатов и текстовых документов бытовых флеш-накопителей будет достаточно, однако для более ответственного применения их использование не рекомендуется, так как данные накопители недолговечны и зачастую создаются на основе дешевого и менее надежного чипсета контроллера и флеш-памяти. Производители не заявляют характеристики по надежности своих решений. Низкая стоимость привлекательна, но со временем могут возникнуть проблемы надежности и потеря важной информации, что неприемлемо для бизнес-процессов компаний.
Интерфейс
Не менее важным является интерфейс, от которого зависит совместимость с другими устройствами. Обычно это USB 2.0 или более быстрый USB 3.0. Оба стандарта присутствуют практически во всех настольных ПК и ноутбуках. Можно также найти модели с USB типа C и micro-USB – для мобильных устройств, а также с разъёмом Lightning.
Бывает, что флешка является двусторонней. Она имеет одну объёмную насадку (например, USB 3.0), а вторая, предназначена для смартфонов и планшетов (micro-USB, USB тип C). Существуют также флешки с Wi-Fi, которые обеспечивают беспроводную передачу данных.
Что такое флешка?
Это небольшого размера устройство, оснащенное флэш-памятью и USB-разъёмом. Может быть помещён в разных корпусах (по размеру и форме). Главное предназначение – передача файлов с одного компьютера на другой или между разными устройствами (например, между телевизором и ноутбуком). Альтернативные названия для флешки:
- флэш-накопитель;
- флэш-диск;
- memory stick;
- USB.
Какую флешку выбрать? На что обратить внимание?
Качество и возможности флэш-карт зависят от следующих характеристик:
- объём – указывается в Гб.;
- интерфейс – наиболее классический тип USB, или версии microSD;
- предельная скорость чтения и записи;
- устойчивость к ударам (в единицах G);
- шифрование и блокировка записи данных;
- конструкция и материал корпуса.
Контроллер
Контроллер – это «мозг» USB-накопителя, который позволяет достичь высокого качества работы и увеличить срок службы памяти. Он обеспечивает взаимодействие с вычислительной системой, поддержку функции записи/чтения данных с заданной скоростью и контролирует состояние ячеек. Встроенное программное обеспечение (ВПО) контроллера реализует алгоритмы трансляции логических адресов накопителя в физические адреса флеш-памяти, отвечает за сохранность данных, неизменность ёмкости, контроль целостности данных и исправление битовых ошибок, возникающих в структуре NAND-памяти (рисунок 3). Помимо того, микросхема занимается очисткой памяти от мусора, выравниванием износа, контролем и заменой неисправных блоков.
Рисунок 3 - Функциональная схема контроллера USB-накопителя
Дополнительные механизмы защиты данных внутри контроллера, встроенный сторожевой таймер и поддержка режимов повышенной надёжности NAND-памяти обеспечивают построение накопителей для ответственного применения.
Тестовый стенд
- Процессор: Intel Core i7-5960X
- Материнская плата: ASUS Rampage V Extreme
- Оперативная память:HyperX Fury DDR4-2133 32 Gb (4*8 Gb)
- Системный SSD-накопитель:HyperX Predator PCI-E SSD 480 Gb
- Видеокарта: ASUS Radeon R9 290X Matrix
- Блок питания: Corsair AX1200i, 1200W
- Операционная система: Windows 8.1 Профессиональная (64-bit)
Структура USB-флеш-накопителя
USB-флеш-накопители состоят из двух основных микросхем, обеспечивающих надежность и сохранность информации, - контроллер и память типа NAND (рисунок 1).
Рисунок 1 - Основные микросхемы USB-накопителя
Читайте также: