В каком году был разработан флеш накопитель с usb интерфейсом
Обновлено: 05.07.2024
В настоящее время флэш–накопители с интерфейсом USB получили достаточно широкое применение. Технические характеристики и оптимальность формы позволили им занять лидирующие места среди переносных носителей информации, и практически заменить собой оптические диски и дискеты.
Цель данной работы заключается в том, чтобы обобщить и систематизировать знания по теме «Flash–накопители с интерфейсом USB» и получить новые сведения: более полно раскрыть понятие flash–накопителей, их характеристики, производители, структуру и, несомненно, места и способы использования.
понятие Flash – памяти
Flash–память – особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти.
Энергонезависимая – не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);
Перезаписываемая – допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных;
Полупроводниковая (твердотельная) – не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем (IC–Chip).
Flash–память исторически происходит от ROM (Read Only Memory) памяти, и функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные хранятся в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. В отличие от DRAM, при отключении питания данные из flash–памяти не пропадают.
Надёжность/долговечность: информация, записанная на flash-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет), и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков).
организация Flash – памяти
Ячейки flash–памяти бывают как на одном, так и на двух транзисторах. В простейшем случае каждая ячейка хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью («плавающим» затвором – floating gate), способной хранить заряд многие годы. Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации.
Как правило, наличие заряда на транзисторе понимается как логический «0», а его отсутствие – как логическая «1». Современная flach–память обычно изготавливается по 0,13– и 0,18–микронному техпроцессу.
Рис. 1. Ячейка флэш – памяти на полевом транзисторе
Что такое флэш – накопитель?
Флэш–накопителем называют запоминающее устройство с интерфейсом подключения USB, в котором для хранения информации используется энергонезависимая флэш–память. Основным назначением USB-накопителей является хранение, обмен и перенос данных. При этом флэш–диски, могут быть подключены не только к компьютеру, но и к различной бытовой технике, например, телевизорам, проигрывателям, имеющим разъемы USB.
история создания флэш – дисков
Одновременно с этим сингапурская компания Trek Technology представила свою разработку, повторяющую патент от M-Systems. Свое детище ThumbDrive объёмом 8 Мб они презентовали в феврале 2000 года на выставке CeBIT в Германии.
Схема флэш – накопителя
Рис. 2. Схема флэш – накопителя: 1 – USB-разъём; 2 – микроконтролер; 3 – контрольные точки; 4 – микросхема флэш-памяти; 5 – кварцевый резонатор; 6 – светодиод; 7 – переключатель «защита от записи»; 8 – место для дополнительной микросхемы памяти
Микроконтроллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер. На рис. 3 микроконтролер европейской фирмы STMicrotltctronic.
Рис. 3. Микроконтроллер
Микросхема флэш – памяти
На переднем плане видна микросхема NAND флэш–памяти, на заднем – её контроллер.
Рис. 4. Микросхема NAND и контролер
Кварцевый резонатор – прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.
Рис. 5. Кварцевый резонатор в кристаллодержателе
Светодиод или светоизлучающий диод (СД, СИД; англ. Light–emitting diode, LED) – полупроводниковый прибор с электронно – дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Тип – активный элемент. Принцип работы – Электролюминесценция.
Рис. 6. Элемент – Светодиод
Ключ (переключатель, выключатель) – электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи.
Принцип работы транзисторного ключа, включающего ток на нагрузку R2. S1 – логические элементы или микроконтроллеры.
Рис. 7. Схема подключения
Объём флэш – накопителей
Объем является одной из основных характеристик любого накопителя данных, так как от него напрямую зависит, сколько информации сможет поместиться на носителе. Первые флэш–диски имели довольно скромные объемы, которые исчислялись десятками или сотнями мегабайт. Современные же флэш–диски в этом плане ушли далеко вперед своих предшественников и на сегодняшний день минимальным объемом USB–накопителя можно считать величину в 4 Гб или даже 8 Гб. Наиболее популярными объёмами на данный момент считаются 16, 32 и 64 Гб.
На сегодняшний день на рынке существуют флэш-накопители с объем 256 ГБ, и даже 512 Гб, которые, по сути, являются твердотельными накопителями (SSD), заключенными в компактный корпус.
Скорость обмена данными
Одним из важнейших параметров любого накопителя является скорость его обмена данными с тем устройством, к которому он подключен. В случае флэш–накопителями эта характеристика формируется из трех составляющих: скорости чтения, скорости записи и интерфейса подключения.
Для обмена или переноса файлов небольшого размера достаточно максимальной скорости чтения от 10 до 15 Мб/с, а скорости записи – от 3 до 8 Мб/с.
Флэш-накопитель, имеющий скорости чтения выше 20–25 Мб/с и записи более 10–15 Мб/c считаются универсальными.
Как правило, максимальные показатели скорости влияют на интерфейс подключения флэш–накопителя, который может быть двух видов – USB 2.0 и USB 3.0.
В современных USB–накопителях могут быть интегрированы индикатор активности устройства, что даст возможность показывать период безопасного извлечения накопителя из USB–порта, электронные часы и даже фонарик. Здесь может присутствовать функция, обеспечивающая защиту от перезаписи данных и возможность аппаратного шифрования информации. Также можно встретить накопитель со встроенным сканером отпечатков пальцев или картридером.
Рис. 8. Современный USB – накопитель
Вследствие включенной по умолчанию OS Windows, флэш–накопители способствуют распространению вирусов при обмене информацией. Аппаратные решения этой проблемы: использование флэш–накопителей с определением отпечатка пальца, блокировка с помощью специального ПО, система защиты от записи, применение криптографического ПО (например. FreeOTFE).
Флэш–накопители по виду разъемов можно разделить на четыре группы:
1. Классические. Разъем закрывается колпачком. Хороший и надежный вариант. Единственное неудобство – возможность потери колпачка.
2. С выдвижным разъемом. Имеют один недостаток. Со временем механизм, фиксирующий разъем, разбалтывается, что значительно затрудняет установку флэшки в конечное устройство.
3. С поворотным механизмом. Достаточно надежный вариант, в дополнение придающий флэшке оригинальный вид.
4. С открытым разъемом. Практичный и надежный вариант. Главным недостатком здесь можно назвать возможность загрязнения разъема и попадание на него влаги.
USB флеш-накопитель или просто флешка является устройством хранения данных, в основе которой лежит флеш-память и USB интерфейс для физического соединения с компьютером или другим устройством.
Общее представление о USB флешке
Флеш-накопители USB, как правило съёмные и перезаписываемые, а размеры меньше чем у оптического диска. Предназначение USB флешки такое же как у устаревших дискет и оптических дисков, т.е. для хранения информации, резервных копий и переноса файлов. Они меньше своих аналогов, быстрее и как SSD не имеют движущихся частей. В своё время от гибких дисков отказались из-за воздействия на них электромагнитных помех и малой вместимости в пользу USB носителей.
USB флеш-накопители поддерживаются всеми современными операционными системами: Windows, Linux и OS X. USB флешки без проблем смогут работать с игровыми приставками, аудио-видео проигрывателями, а так же на большинстве видах компьютеров.
Такой флеш-накопитель состоит из небольшой печатной платы, с соединёнными элементами и штекера USB, защищёнными от внешнего воздействия, корпусом (из метала, пластика, бывают устройства с прорезиненными корпусами и кожаными чехлами, что подходит для ношения всегда с собой или в функции брелока).
USB штекер может быть защищённым крышкой или обладать часто присутствующим механизмом втягивания в корпус, что обеспечивает дополнительную защиту. Такой тип соединения как USB позволяет подключаться ко всему, где есть совместимый порт. USB накопители на флеш питаются за счёт соединения, этой возможностью для зарядки пользуются и другие устройства включая портативные аудио-видео плееры. Большинство из них могут быть использованы как флеш-накопитель, только с аккумулятором для обеспечения автономной работы.
Появление USB флешки
Изобретение USB флеш накопителей было запатентовано изобретателями израильской компании M-Systems: Дов Моран, Амир Бан и Орон Огдан в апреле 1999 года, но это устройство внешне отличалось от современных USB флешек. Позже, 13 сентября Шимоном Шмуели уже был запатентован образец, точно описывающий USB флеш-накопитель который используется в наши дни. Из-за разногласий и споров по поводу выяснения авторства данного носителя судебные разбирательства не были редкостью.
Первые такие устройства хранения стали уже доступны в 2000 году, объём был равен 8 мегабайтам, что примерно в 5 раз больше используемых в то время дискет. Уже к 2013 году большинство флешек имели USB 2.0 интерфейс с возможной скоростью 480 Мбит/c.
Хотя о появление USB 3.0 флешек было объявлено ещё в 2008 году, для потребителя они стали доступны лишь в 2010 году. Преимущество интерфейса USB 3.0 в скорости передачи данных 5 Гбит/c и обратная совместимость с USB 2.0. Большинство из современных компьютеров имеют как минимум один такой порт. Но вот уже в марте 2015 было объявлено о производстве USB носителей на флеш, со штекерами USB 3.1 обеспечивающие ещё большую скорость передачи данных.
Использование USB флеш-накопителей
Наиболее распространённое использование флешек является перенос и хранение любых файлов. Часто флешки используют для обновления BIOS или UEFI материнских плат.
Большинство современный ПК поддерживают не только установка операционной системы с использованием загрузочной флешки, но возможность загрузки с USB-устройства, что позволяет операционной системе загрузиться с флешки. Такая конфигурация часто среди пользователей называется Live USB. Эта особенность поможет не только в клонирование операционной системы и дальнейшем её переносе на аналогичный компьютер, выполнить манипуляции с файлами не загружая основную ОС и произвести борьбу с вредоносным ПО.
USB-накопительное устройство поддерживает шифрование, что не маловажно для безопасного хранения информации и не теряет актуальность и при резервном копирование. Флеш накопители могут использоваться как ключ для активации (USB Keys) приложений.
Ёмкость USB флеш накопителя
Как было указанно ранее, с 2000 года флешки имели объём 8 мегабайт. Позже, максимальные объёмы увеличивались в 2 раза (16 Мб, 32 Мб, 64 Мб и т.д.) Хотя возможные объёмы уже за терабайт, USB флешки от 8 до 120 гигабайт до сих пор имеют успех у покупателей.
Как устроена флешка и её основные компоненты
Самая обыкновенная флешка имеет Standart-A USB интерфейс, но встречаются и такие, которые имеют micro-USB интерфейсы, такая стандартизация может облегчить передачу между разными устройствами. Под корпусом скрывается небольшая печатная плата, на которой размещаются интегральные схемы и схемы питания. Как правило самая обыкновенная флешка состоит из пяти частей:
- Штекер, чаще всего это A-USB, с помощью USB интерфейса обеспечивается физическое соединение с компьютером;
- Микроконтроллер с небольшим количеством ОЗУ и ПЗУ;
- Чипы NAND флеш-памяти, хранящие пользовательскую информацию;
- Кварцевый (кристаллический) генератор – производит тактовую частоту 12 МГЦ (генерирует тактовые импульсы);
- Корпус, при изготовление которого обычно используются пластик или метал, тем самым защищает электронику от механического напряжения.
К неосновным компонентам могут относиться различные светодиоды, мигающие при обращение к USB флешки, переключатели, которые могут блокировать или разблокировать доступ. Крышка, закрывающая USB штекер, она не обязательна, но своего рода защита штекера. Некоторые USB флеш-устройства имеют сквозное отверстие, что делает их подобием брелока или для присоединения к ней шнура. Так же бывают флешки, имеющие функции расширения памяти, в которые можно добавлять SD карту, как и считыватели (картридеры).
Размеры и внешний вид флешки
Привычный флеш-накопитель USB, имеет обычно вытянутую форму, но некоторые производители, обращают внимание своих покупателей на необычный вид их USB флешки, точнее необычный корпус, который может быть на столько громоздкими, что создаются некоторые трудности при подключении устройств. Связано это с тем, что USB разъёмы на компьютере за частую находится очень близко друг к другу, получается два порта могут быть заняты одним USB флеш накопителем. Флеш накопители часто интегрируют в другие технические решения, такие как часы, ручки и т.д. Формы, цвета и изображения ограничиваются только воображением.
Флешка и её файловая система
Большинство флеш накопителей изначально имеют файловую систему FAT32 или ExFAT, это позволяет использовать флеш накопитель практически на любом устройстве с поддержкой USB, тем не менее файловая система может быть любой поддерживаемой операционной системой.
Скорость чтения и записи
Скорости чтения и записи данных измеряется в мегабайтах в секунду (Мб/с), причём скорость чтения обычно больше чем скорость записи и заявленные производителем характеристики, полученные в оптимальных условиях тоже могут отличаться от действительных. На скорость работы оказывает влияние и версия USB интерфейса.
От чего зависит службы USB флешки
Дешёвые флешки, как правило, разработаны с использованием многоуровневых ячеек памяти, подразумевающих до 5000 циклов записи и стирания сектора. Накопители, разработанные с использованием одноуровневых ячеек памяти, смогут выдержать в 2 раза больше циклов перезаписи. Всё зависит от частоты использование флеш-накопителя, ей смогут воспользоваться и ваши потомки, если пользоваться предельно редко.
Срок службы зависит и от качества самой флешки. За частую можно приобрести подделку, не отвечающую требованиям оригинала. В таких USB носителях объёмы памяти могут отличаться от заявленных, даже если стандартная проверка показывает номинал, то после заполнения части или после форматирования, пространство может пропасть. Поддерживаемые интерфейсы, так же могут отличаться от заявленных: заявленный USB 3.0 в итоге может работать как 2.0.
Что такое флешка – это современное устройство хранения, переноса, шифрования, резервного копирования и ещё большего функционала. Всё это облегчает жизнь не только пользователю ПК, но и профессионалу. Частенько можно встретить USB флеш-накопитель с логотипом какой-нибудь организации, это достаточна хорошая реклама, главное использовать только качественные носители, это сделает возможным сохранить всю нужную информацию на долгие годы.
USB флешка (Flash, USB Flash, флешка, флеш-накопитель) это небольшое устройство для хранения и переноски данных. В наше время они пользуются огромной популярностью, но еще несколько десятков лет назад обычные люди, даже не могли о таком и мечтать.
Первые носители информации
Когда Дэниел Эллсберг решил копировать документы Пентагона, в 1969 году он тайно воспроизводил их, страница за страницей, с помощью копировального аппарата. Процесс дублирования был медленным, каждая полная копия материала охватывала семь тысяч страниц. Когда Эдвард Сноуден решил слить детали программ наблюдения, проводимых Агентством национальной безопасности, он смог просто положить в карман сотни документов, американские спецслужбы полагают, что Сноуден унес их на маленьком устройстве, не превышающем мизинец — флеш-накопителе.
Компактный размер флеш-накопителя, постоянно увеличивающаяся емкость и возможность взаимодействия с любым компьютером, имеющим USB порт, делает его идеальным устройством для скрытого копирования данных или загрузки вредоносного программного обеспечения на компьютерные системы.
История создания USB-флешки
Фудзи Масуока — японский изобретатель, начал работать в компании Toshiba в 1971 году. Масуока начал заниматься новой концепцией хранения данных, будучи ещё менеджером завода. Он был сосредоточен на развитии памяти, которая хранила бы свою информацию даже без питания (теперь она называется «энергонезависимой»). К 1981 году Масуока запатентовал ЭСППЗУ (электронно стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), более известное как флеш-память. Масуока представил флеш-память в 1984 году на международной конференции разработчиков электроники, где Intel проявил большой интерес к его изобретению, и в 1998 году компания выпустила первый коммерческий флеш-чип. Вот так и началась история флешки. Со временем её усовершенствовали, устройство заинтересовало военных, на нём было удобно хранить информацию, и при надобности, быстро ее удалять. Но простые граждане не могли позволить купить себе такой накопитель информации, потому что цены на флеш память в то время были очень велики. До изобретения привычных нам флешок, люди пользовались дискетами, в которых было мало памяти, или компакт-дисками, для чтения которых необходимо было специальное считывающее устройство, которое стоило тоже недёшево. Поэтому выпуск маленьких, удобных, но в то же время имеющих много памяти флеш-накопителей в 2000-х годах произвёл настоящий фурор.
Флешки в наше время
Флэш-память является энергонезависимой. Это значит, что для хранения информации в чипе, не требуется никакой энергии, а также флэш-память обеспечивает быстрый доступ к считыванию и лучшую ударную стойкость, чем жесткие диски. Флешки прочны и способны выдерживать интенсивное давление, экстремальные температуры и даже погружение в воду.
Скорость передачи данных улучшилась, и теперь новые флешки имеют интерфейс USB 2.0. В США даже изобрели новый способ передачи информации с флешки, встроив USB-накопители в стены в общественных местах, где пользователи могут подключать свои персональные устройства к USB-порту и быстро загружать или скачивать данные. Это позволяет передавать информацию без использования сети.
В первое время, флешки с объемом 8Гб стоили от $50, соответственно 16 и 32Гб стоили намного дороже. Тогда можно было купить флешку только стандартного дизайна, то есть прямоугольный коробок с преимущественно пластиковым корпусом. Но, в наше время имеется огромный выбор расцветок, форм, материалов для накопителей. Например, можно приобрести для себя флешку в форме армейского ножа, или пончика, ёлки, ручки, кусочка шоколада, и даже с открывалкой для бутылок на обратном конце.
Всем привет! Флешка выглядит именно так как на картинки ниже. Более подробно: определение. Значение, описание и некоторые нюансы – ниже.
USB Flash Drive – компактный носитель информации, пришедший на замену распространенным в конце 90-х флоппи-дискам. Флэш-накопители оснащены USB-интерфейсом, не занимают много места и поддерживают функцию перезаписи данных, из-за чего легко превращаются в хранилище информации и место для подготовки резервных копий.
Стандарты USB
Привычная концепция разделения накопителей, основанная на выборе подходящего интерфейса. К архивным вариациям давно относят версии 1.0 и 1.1, а с недавних пор еще и 2.0 из-за скромной пропускной способности, не превышающей на практике 40 мегабит в секунду.
К современным стандартам относят 3.0, 3.1 и 3.1 Type C. В последнем случае кроме новых контактных групп, повышающих скорость записи и передачи данных, изменилась и конструкция разъема. А потому, если компьютер или ноутбук не обладает подходящим интерфейсом, придется докупить еще и переходник.
Но дополнительные затраты того стоят – увеличенная до 10 гигабит в секунду пропускная способность сокращает процесс передачи информации в разы!
Назначение
Что такое флешка известно каждому пользователю ПК. Накопители помогают хранить, переносить и обмениваться данными, а еще помогают с установкой операционных систем и загрузкой в специальном режиме для проведения диагностики. Например, если Windows неожиданно перестала запускаться из-за обнаруженных ошибок. Часто на USB-носители необходимы для организации резервных копий и восстановления потерянной информации из бэкапов.
Внутреннее устройство
Флешка – это специальный интерфейс для физического соединения с принимающей стороной (компьютером, ноутбуком, телевизором), соединенный с микроконтроллером, NAND-чипом и осциллятором. Часто привычная формула из 4 компонентов разрастается и дополнительными модулями – светодиодами и индикаторами, переключателями для «защиты от записи» и дополнительными микросхемами памяти.
Минутка истории
Впервые о флэш-накопителях заговорили в 2000 году, когда представители технологической компании M-Systems представили компактное устройство с 8 мегабайтами памяти. На момент выпуска новинка продавалась по цене в 50 долларов, но уже к концу года появились и альтернативная версия – на 16 мегабайт за 100$. Кроме M-Systems в схожем направлении развивалась и студия Trek Technology, но из-за патентных ограничений гонку вооружений проиграла, но все равно осталось в истории.
Ключевые характеристики USB-накопителей
Если не брать в расчет дизайн флешек, материалы и цену, то в момент выбора стоит отталкиваться от следующих параметров и показателей.
Объем памяти
Распространенный ориентир, часто выступающий в роли важнейшей характеристики, привлекающей покупателей. В магазинах легко найти бюджетные модели с объемом памяти в 4-8 гигабайт, современные на 16-64 гигабайта и эксклюзивные с 128 и более гигабайтами (потолок в 2 ТБ продержится недолго).
Сколько понадобится места – сложно даже предположить. Но, если выводить поверхностную формулу, то 8 гигабайт пригодится для хранения документов и музыки, 5-6 фильмов и до 2000 фотографий в JPG. С 16 гигабайтами перечисленные цифры нужно умножать на 2. Если же появилось желание организовать домашнюю библиотеку с фильмами, то лучше остановиться на вариантах с 32 или 64 гигабайтами.
Пропускная способность
Максимальная скорость чтения и записи зависит от выбранного стандарта USB. Желательно не рассматривать варианты с 2.0 и сосредоточиться на 3.0, 3.1 и Type-C. Разумеется, придется подумать и о поддержке соответствующих интерфейсов у принимающей стороны: если на компьютере не нашлось места под 3.0, то о повышенных скоростях придется сразу же забыть.
Отдельно рекомендуется просмотреть характеристики и от производителя, и тесты от энтузиастов из сети. На полученные цифры, связанные со скоростью, легче ориентироваться при покупке.
Поддержка OTG
Необязательная опция, выраженная в наличии специального переходника для подключения флешек к мобильной технике. Перед приобретением важно сравнить разъемы: для iPhone подойдет Lightning, а iPad и многие смартфоны с Android оснащены Type-C.
За пределами скорости. Альтернативные особенности Flash-накопителей
Если скорость, стандарты и дополнительные переходники уже пройденный этап, то сформировать окончательный выбор помогут следующие детали:
Дизайн корпуса
Цвет – на любителя. Корпус с колпачком – полезный бонус для тех, кто боится поцарапать разъем или же часто сталкивается с пылью или влагой. Часто производители меняют колпачок на подвижный поворотный корпус, скрывающий контактную часть USB от внешних «раздражителей».
Не смотря на оригинальность подобного дизайна, функциональная часть не слишком практична из-за наличия подвижных частей, подверженных физическим повреждениям (те же фиксаторы перестают работать уже через 2-3 месяца).
Эксклюзивный подход
Накопители в виде гильз и зажигалок, автомобильных брелков и губных помад не новость, а востребованный вариант подарка для тех, кто привык удивлять. С точки зрения практичности все под вопросом, но внешний вид способен многих покорить.
Материалы и бонусы
Металл, пластик, резина – отталкиваться рекомендуется от цены и предпочитаемых тактильных ощущений (а иногда и от защищенности: та же резина лучше справляется с падениями). А еще не стоит забывать об индикаторах, отображающих передачу данных – дополнительная информативность еще никому не вредила!
Читайте также: