Как работает флешка

Обновлено: 02.07.2024

Флэш-память находится внутри вашего смартфона, GPS, MP3-плеера, цифровой камеры, ПК и USB-накопителя на связке ключей. Твердотельные накопители (SSD) с использованием флэш-памяти заменяют жесткие диски в нетбуках и ПК и даже в некоторых серверных установках. Не требуя батарей или другого источника питания для хранения данных, флэш-память удобна и относительно надежна.

Определение

Флэш-память – это твердотельная микросхема, которая поддерживает хранящиеся данные без какого-либо внешнего источника питания. Он обычно используется в портативной электронике и съемных запоминающих устройствах, а также для замены жестких дисков компьютеров.

Как и в случае с другими твердотельными технологиями, история флэш-памяти включает в себя быстрое увеличение емкости, постоянное уменьшение физических размеров и постоянное падение цен.

Флэш-память – это тип электронно-стираемой программируемой постоянной памяти (EEPROM), микросхемы памяти, которые сохраняют информацию, не требуя питания. (Это отличается от флэш-памяти, которой не требуется питание для хранения данных.) Обычная EEPROM стирает содержимое байт за байтом; большая часть флэш-памяти стирает данные целыми блоками, что делает ее пригодной для использования в приложениях, где большие объемы данных требуют частого обновления. Внутри флэш-чипа данные хранятся в ячейках, защищенных плавающими воротами. Туннельные электроны изменяют электронный заряд ворот «вспышкой» (отсюда и название), очищая ячейку от ее содержимого, чтобы ее можно было перезаписать.

Устройства флэш-памяти используют две разные логические технологии — NOR и NAND — для сопоставления данных. NOR flash обеспечивает высокоскоростной произвольный доступ, чтение и запись данных в определенные ячейки памяти; он может получить всего один байт. NOR используется для хранения операционных систем сотовых телефонов; он также используется в компьютерах для программы BIOS, которая запускается при запуске.

Флэш-память NAND последовательно считывает и записывает на высокой скорости, обрабатывая данные небольшими блоками, называемыми страницами. Эта вспышка используется в твердотельных и USB-накопителях, цифровых фотоаппаратах, аудио- и видеоплеерах, телевизионных приставках. Флэш-память NAND читает быстрее, чем записывает, быстро передавая целые страницы данных. Менее дорогая, чем флэш-память NOR, технология NAND предлагает более высокую емкость для кремния того же размера.

По мере износа микросхемы NAND операции стирания/программирования значительно замедляются, что приводит к увеличению числа повторных попыток и переназначению поврежденных блоков. Перемещение множества небольших файлов может еще больше снизить скорость передачи. Катастрофический сбой происходит только при длительном использовании (после тысяч операций записи и доступа); периодическое резервное копирование и замена предотвращают эту проблему.

Flash-приложения

USB-накопители. Представленные в 2002 году USB-накопители заключают в себе флэш-память с контроллером памяти в небольшом корпусе, обеспечивающем высокую емкость, высокую скорость передачи, гибкость и удобство; некоторые функции имеют встроенное аппаратное шифрование и защиту паролем. По сравнению с гибкими или оптическими дисководами USB-накопители хранят больше данных и обеспечивают удобную передачу файлов между большинством устройств с интерфейсом USB.

Хотите еще?

В декабре 2004 г. Computerworld сообщил, что флэш-накопитель емкостью 2 ГБ продавался более чем за 400 долларов США. в настоящее время устройства на 2 ГБ обычно можно найти менее чем за 10 долларов. В феврале этого года Kingston Technology Corp. объявила о поступлении в продажу в США флэш-накопителя емкостью 256 ГБ — самого большого на сегодняшний день — по цене 1100 долларов США.

Карты памяти: они эволюционировали от карт CompactFlash размером со спичечный коробок, представленных в 1994 году, до карт Secure Digital размером с почтовую марку 2001 года до новейших карт miniSD и microSD с более высокой емкостью и более высокой скоростью передачи на каждом этапе.

Твердотельные накопители. Новейшее применение флэш-памяти, твердотельные накопители могут заменить жесткий диск компьютера. У них нет движущихся частей, поэтому вероятность механических повреждений практически нулевая. Твердотельные накопители тише и меньше, чем жесткие диски, и они обеспечивают более быстрое время отклика, доступа и загрузки, но потребляют гораздо меньше энергии и меньше нагреваются. Традиционные жесткие диски в настоящее время предлагают большую емкость и более низкую цену, но это, вероятно, изменится. Первоначальные опасения, что конечное число циклов стирания/записи флэш-памяти будет проблемой, ослабевают, поскольку гарантии на твердотельные накопители на основе флэш-памяти приближаются к гарантиям на жесткие диски.

Мы храним и передаем на наши компьютеры все типы файлов: цифровые фотографии, музыкальные файлы, текстовые документы, PDF-файлы и множество других форм мультимедиа. Но иногда жесткий диск вашего компьютера находится не совсем там, где вам нужна информация. Если вы хотите делать резервные копии файлов, хранящихся вне вашей системы, или если вы беспокоитесь о своей безопасности, портативные устройства хранения данных, использующие тип электронной памяти, называемой флэш-памятью, могут быть правильным решением.

Электронная память представлена в различных формах и служит для самых разных целей. Флэш-память используется для простого и быстрого хранения информации в компьютерах, цифровых камерах и домашних игровых консолях. Он используется больше как жесткий диск, чем как оперативная память.Фактически, флэш-память известна как твердотельное запоминающее устройство, что означает отсутствие движущихся частей — все электронное, а не механическое.

Вот несколько примеров флэш-памяти:

Микросхема BIOS вашего компьютера
CompactFlash (чаще всего используется в цифровых камерах)
SmartMedia (чаще всего используется в цифровых камерах)
Memory Stick (чаще всего используется в цифровых камерах)
Карты памяти PCMCIA Type I и Type II (используемые в качестве твердотельных дисков в ноутбуках)
Карты памяти для игровых консолей

Флэш-память — это разновидность микросхемы EEPROM, которая расшифровывается как Electronicly Erasable Programmable Read Only Memory. Он представляет собой сетку из столбцов и строк с ячейкой с двумя транзисторами на каждом пересечении (см. изображение ниже).

Два транзистора отделены друг от друга тонким оксидным слоем. Один из транзисторов называется плавающим затвором, а другой — управляющим затвором. Единственная связь плавающих ворот со строкой или строкой слов проходит через управляющие ворота. Пока эта связь существует, ячейка имеет значение 1. Чтобы изменить значение на 0, требуется любопытный процесс, называемый туннелированием Фаулера-Нордхейма.

В этой статье мы узнаем, как работает флэш-память, и рассмотрим некоторые формы, которые она принимает, и типы устройств, в которых она используется. Далее мы поговорим подробнее о туннелировании.

Флэш-память: туннелирование и стирание

Туннелирование используется для изменения положения электронов в плавающем затворе. На плавающие затворы подается электрический заряд, обычно от 10 до 13 вольт. Заряд поступает от столбца или битовой линии, входит в плавающие ворота и стекает на землю.

Этот заряд заставляет транзистор с плавающим затвором действовать как электронная пушка. Возбужденные электроны проталкиваются и задерживаются на другой стороне тонкого оксидного слоя, придавая ему отрицательный заряд. Эти отрицательно заряженные электроны действуют как барьер между управляющим затвором и плавающим затвором. Специальное устройство, называемое датчиком ячейки, отслеживает уровень заряда, проходящего через плавающий затвор. Если поток через вентиль выше 50-процентного порога, он имеет значение 1. Когда проходящий заряд падает ниже 50-процентного порога, значение меняется на 0. В пустой EEPROM все вентили полностью открыты, присваивая каждой ячейке значение 1.

Электроны в ячейках чипа флэш-памяти могут быть возвращены в нормальное состояние ("1") приложением электрического поля, заряда более высокого напряжения. Флэш-память использует внутрисхемную проводку для приложения электрического поля либо ко всей микросхеме, либо к заранее определенным частям, известным как блоки. Это стирает целевую область чипа, которую затем можно перезаписать. Флэш-память работает намного быстрее, чем традиционные EEPROM, потому что вместо того, чтобы стирать по одному байту, она стирает блок или всю микросхему, а затем перезаписывает ее.

Вы можете подумать, что в вашем автомобильном радио есть флэш-память, поскольку вы можете запрограммировать предустановки, и радио их запоминает. Но на самом деле он использует флэш-память. Разница в том, что флэш-память должна иметь некоторую мощность для поддержания своего содержимого, в то время как флэш-память будет поддерживать свои данные без какого-либо внешнего источника питания. Несмотря на то, что вы выключили питание, автомобильный радиоприемник потребляет небольшой ток для сохранения данных во флэш-памяти. Вот почему радио потеряет свои настройки, если у вас разрядится автомобильный аккумулятор или отсоединится провод.

Как работает память компьютера
Как работает оперативная память
Как работает виртуальная память
Как работает ПЗУ
Как работает съемный накопитель
Как работает BIOS

Съемные карты флэш-памяти

Есть несколько причин использовать флэш-память вместо жесткого диска:

В нем нет движущихся частей, поэтому он бесшумный.
Это обеспечивает более быстрый доступ.
Он меньше по размеру и легче.

Так почему бы нам просто не использовать флэш-память для всего? Потому что стоимость одного мегабайта для жесткого диска значительно дешевле, а емкость существенно больше.

Твердотельная карта для гибких дисков (SSFDC), более известная как SmartMedia, изначально была разработана Toshiba. Карты SmartMedia доступны емкостью от 2 МБ до 128 МБ. Сама карта довольно маленькая, примерно 45 мм в длину, 37 мм в ширину и менее 1 мм в толщину.

Как показано ниже, карты SmartMedia чрезвычайно просты. Плоский электрод соединен с микросхемой флэш-памяти соединительными проводами. Микросхема флэш-памяти, плоский электрод и соединительные провода залиты смолой с использованием технологии, называемой формованием тонкого корпуса (OMTP). Это позволяет интегрировать все в один корпус без необходимости пайки.

Модуль OMTP приклеивается к базовой карте для создания фактической карты. Электропитание и данные передаются электродом на микросхему флэш-памяти, когда карта вставлена в устройство.Скошенный угол указывает на требования к питанию карты SmartMedia. Глядя на карту электродом вверх, если выемка находится с левой стороны, карте требуется 5 вольт. Если выемка находится с правой стороны, требуется 3,3 В.

Карты SmartMedia стирают, записывают и считывают память небольшими блоками (с шагом 256 или 512 байт). Такой подход означает, что они способны работать быстро и надежно, позволяя вам указать, какие данные вы хотите сохранить. Они менее надежны, чем другие формы съемных твердотельных хранилищ, поэтому вы должны быть очень осторожны при обращении с ними и их хранении. Из-за новых карт меньшего размера с большей емкостью памяти, таких как карты xD-Picture и карты Secure Digital, Toshiba фактически прекратила производство карт SmartMedia, поэтому их теперь трудно найти.

Карты CompactFlash были разработаны Sandisk в 1994 году и отличаются от карт SmartMedia двумя важными аспектами:

Они толще.
Они используют микросхему контроллера.

CompactFlash состоит из небольшой печатной платы с микросхемами флэш-памяти и специальной микросхемы контроллера, заключенных в прочный корпус, который толще карты SmartMedia. Карты CompactFlash имеют ширину 43 мм и длину 36 мм и бывают двух толщин: карты типа I имеют толщину 3,3 мм и карты типа II — 5,5 мм.

Карты CompactFlash поддерживают двойное напряжение и могут работать при напряжении 3,3 В или 5 В.

Увеличенная толщина карты обеспечивает больший объем памяти, чем карты SmartMedia. Размеры CompactFlash варьируются от 8 МБ до 100 ГБ. Встроенный контроллер может повысить производительность, особенно в устройствах с медленными процессорами. Корпус и микросхема контроллера увеличивают размер, вес и сложность карты CompactFlash по сравнению с картой SmartMedia.

Получите скидку 10 % на первый случай восстановления данных! Нажмите кнопку, чтобы получить код!

Флэш-память – это форма электронного хранилища краткосрочных и среднесрочных данных. Вы можете найти его на мобильных телефонах, камерах, музыкальных плеерах, планшетах и небольших ноутбуках. Он выполняет свою функцию удобства, но не является идеальным устройством для резервного копирования данных.

Вы узнаете об этом больше, когда мы ответим на вопрос "Как работает флешка?" Он считывает и записывает данные с разной скоростью. Например, диск может читать со скоростью 68 МБ/с и записывать со скоростью 46 МБ/с, если это USB-накопители 3.0, в то время как другой диск с более высокими характеристиками может читать со скоростью 92 МБ/с и записывать со скоростью 70 МБ/с.

Если вам нужна помощь в восстановлении флэш-накопителя, не стесняйтесь обращаться к одному из наших экспертов по восстановлению данных.

Краткая история флэш-памяти

В 1980 году японский инженер доктор Фудзио Масуока изобрел флэш-память, работая в компании Toshiba. Коллега Масуоки, Сёдзи Ариидзуми, предложил название «вспышка», так как оно напомнило ему вспышку фотокамеры. В 1984 году Масуока представил свое изобретение на конференции по интегрированным электронным устройствам в Сан-Хосе, Калифорния.

Корпорация Intel увидела в его изобретении потенциал и в 1988 году решила представить самый первый коммерческий чип флэш-памяти типа NOR.

Работа с флэш-памятью позволила расширить возможности устройств хранения данных нового поколения. Эта новая технология памяти позволила нам хранить данные, даже когда устройство флэш-памяти отключено от источника питания. С тех пор мир стал свидетелем эволюции микросхем флэш-памяти от флэш-памяти на основе NOR к флэш-памяти NAND.

Более того, он стал предпочтительным носителем данных для ряда потребителей, а также для промышленных устройств.

Примеры флэш-памяти

Флэш-память NAND
Флэш-память NAND имеет структуру, отличную от структуры NOR, поскольку к ней обращаются блочные устройства, такие как жесткие диски. Когда вы читаете данные с помощью флэш-памяти NAND, они загружаются в ОЗУ с отображением памяти, что означает, что блок управления памятью необходим для более быстрой передачи и загрузки данных.
Флэш-память NOR
Флэш-память NOR, с другой стороны, работает как традиционное ПЗУ. Он может стирать и записывать функции и команды отображаемой памяти.

Как работает флешка?

Флэш-накопители служат для разных целей: учебные пособия для студентов, компактное хранилище презентаций для корпоративных сотрудников, простота передачи видео для творческих людей и хранение ценных фотографий и цифровых документов для домохозяек.

Именно это имел в виду д-р Масуока, когда работал над самым первым прототипом флэш-накопителя для Toshiba в начале 1980-х годов. Он хотел уменьшить огромные громоздкие устройства хранения данных до того, что помещается на ладони. Он воплотил все это в жизнь, используя передовую технологию, называемую флэш-памятью.

Имейте в виду, что флэш-память считается энергонезависимой. Это означает, что флэш-накопителям не потребуются батарейки для резервного питания. Он очень похож на обычные жесткие диски, только флэш-память USB упрощает процесс хранения и передачи данных.

Как физически работает флэш-накопитель?
Флэш-память NAND имеет структуру, отличную от структуры NOR, поскольку к ней обращаются блочные устройства, такие как жесткие диски. Когда вы читаете данные с помощью флэш-памяти NAND, они загружаются в ОЗУ с отображением памяти, что означает, что блок управления памятью необходим для более быстрой передачи и загрузки данных.
Как работает двойной USB-накопитель?
Недавно компания SanDisk представила миру свой первый двойной USB-накопитель. Двойные USB-накопители — это, по сути, комбинация твердотельных накопителей и жестких дисков. Вы заметите, что он будет работать быстрее, чем жесткий диск, и будет иметь большую емкость, чем твердотельный накопитель, но он намного медленнее, чем твердотельный накопитель, и меньше, чем жесткий диск, с точки зрения емкости хранилища.
Как работает флэш-накопитель на компьютере?
Поскольку для флэш-накопителей не требуются дополнительные драйверы, после подключения они автоматически представляют вашему компьютеру блочную логическую единицу. операционные системы, которые относятся к флэш-накопителям так же, как и к любым другим жестким дискам. Как только он перейдет в режим эмуляции, передача данных между вашим компьютером и флешкой станет намного проще.

Когда вы работаете на разных компьютерах или обновляете свои технологии, возникает серьезная проблема: что, если некоторые из ваших самых важных документов и файлов исчезнут? Если вы боитесь потерять что-либо на своем настольном компьютере или ноутбуке, вам нужно взять флэш-накопитель.

Флэш-накопитель USB — это удобный инструмент, особенно если вам нужно создать резервную копию документов, фотографий или программного обеспечения. И это быстрое и простое решение для хранения данных — вот все, что вам нужно знать об использовании флэш-накопителя.

Флэш-накопители используют флэш-память

Флэш-накопители — это простой способ получить файлы с компьютера и сохранить их. Они также облегчают перенос файлов с компьютера на компьютер, поскольку вы можете просто вставить флэш-накопитель USB в любой компьютер с портом USB. Но, самое главное, флешки работают за счет флеш-памяти.

Чтобы понять, что именно происходит, когда вы храните документы на флэш-накопителе, вам нужно знать о флэш-памяти. Флэш-память — это процесс, с помощью которого на флэш-накопителе хранятся данные, поэтому флэш-память — это то, что обеспечивает безопасность и хранение ваших файлов.

Обычно память называется ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). Однако ОЗУ — это тип компьютерной памяти, который работает только при наличии источника питания. Пока устройство подключено к электричеству, ОЗУ использует электрические шаблоны, чтобы «запоминать» и хранить ваши данные. Если электричество отключается, компьютер «забывает» и теряет всю сохраненную информацию.

Однако, по данным «Объясните это», флэш-память не является разновидностью ОЗУ. На самом деле это тип хранилища, который больше похож на ПЗУ или постоянную память, которой не требуется электричество для хранения информации. Микросхемы флэш-памяти, которые вы найдете внутри флэш-накопителей, предназначены для хранения информации и файлов даже при включении и выключении питания. В отличие от традиционных ПЗУ, флэш-память позволяет стирать файлы и добавлять новости так часто, как это необходимо.

Проще говоря, флэш-накопитель использует флэш-память для извлечения ваших документов каждый раз, когда он подключен. И когда вы вынимаете флэш-накопитель, он никогда не «забывает» то, что вы сохранили на своей микросхеме памяти.

Что происходит при использовании USB-накопителя

USB-накопители стали невероятно распространенным способом резервного копирования файлов и данных, но не все знают, как работают эти решения для хранения. По сути, USB-накопитель — это устройство, использующее флэш-память для извлечения файлов с жесткого диска компьютера и их безопасного хранения.

Флэш-накопитель состоит из нескольких компонентов:

Печатная плата (печатная плата), закрытая для защиты пластиковым корпусом.
Разъем USB, который обычно закрыт съемной заглушкой.

Согласно Tech Spirited, вот подробная информация о том, как работает флэш-накопитель и что происходит, когда вы подключаете его к USB-порту вашего компьютера:

Флэш-накопитель вставлен в USB-порт компьютера или в разъем USB типа A.
Разъем USB обеспечивает связь между накопителем и компьютером.
Компьютер распознает диск как отдельный жесткий диск, что позволяет пользователям перемещать файлы с жесткого диска компьютера на флэш-накопитель.
Когда файлы перемещаются на флэш-накопитель, микросхема флэш-памяти выполняет фактическую работу по сохранению данных.
После завершения переноса файлов и данных флэш-накопитель извлекается из компьютера.

USB-флеш-накопители берут на себя всю тяжелую работу по хранению файлов. Нет необходимости создавать резервные копии файлов или выполнять проверки безопасности — флэш-накопитель USB надежно хранит все, что вы передаете или «перетаскиваете» на его микросхему памяти. И независимо от того, подключен ли ваш флэш-накопитель к USB-порту, ваши данные сохраняются и никогда не забываются. Вы сами выбираете, когда будете готовы удалить файлы, хранящиеся на флэш-накопителе.

Создавайте резервные копии наиболее важных документов на флэш-накопителе

Хотя внутреннее устройство флэш-накопителя может быть несколько сложным, в использовании этих устройств для хранения файлов, фотографий и информации нет ничего сложного. Если вы ищете способ резервного копирования или передачи файлов, флэш-накопитель USB — идеальное краткосрочное решение. Они легко синхронизируются с любым компьютером, что позволяет легко получить именно то, что вам нужно прямо с жесткого диска.

Кроме того, USB-накопители легкие и портативные. Вы можете хранить на них любое количество файлов в зависимости от их размера и носить с собой куда угодно. И они никогда не удалят ваши документы или фотографии, гарантируя, что вы защитите эти активы и данные.

Облегчите себе жизнь, используя флэш-накопители для хранения самых важных или самых необходимых файлов и информации. Вы никогда не останетесь без необходимых документов, фотографий или документов, если у вас есть флешка.

Читайте также: