Устройство и принцип работы флеш-накопителя

Сегодня флешки – самые популярные внешние носители информации. В отличие от оптических и магнитных дисков (CD / DVD и жесткие диски соответственно), флеш-накопители более компактны и устойчивы к механическим повреждениям. А как были достигнуты компактность и устойчивость? Давайте разберемся!

Из чего состоит и как работает флешка

Прежде всего следует отметить, что внутри вспышки нет движущихся механических частей, которые могут быть повреждены при падении или ударе. Это достигается благодаря конструкции: без защитного футляра флешка представляет собой печатную плату, к которой припаян разъем USB. Давайте посмотрим на его составляющие.

Основные компоненты

Компоненты большинства флешек можно разделить на основные и дополнительные.

Основные из них:

1. микросхема памяти NAND;
2. контролер;
3. кварцевый резонатор.
4. Разъем USB

Память NAND
Устройство работает благодаря памяти NAND – полупроводниковой микросхеме. Чипы такой памяти, во-первых, очень компактны, а во-вторых, очень вместительны: если сначала флешки превосходили по производительности привычные в то время оптические диски, то теперь они даже превышают емкость дисков Blu. -Рэй. Эта память, помимо прочего, также является энергонезависимой, то есть ей не нужен источник питания для хранения информации, в отличие от микросхем RAM, созданных по аналогичной технологии.

Однако память NAND имеет недостаток по сравнению с другими типами устройств хранения. Дело в том, что срок службы этих микросхем ограничен определенным количеством циклов перезаписи (фаз чтения / записи информации в ячейки). В среднем количество циклов чтения-записи составляет 30 000 (в зависимости от типа микросхемы памяти). Звучит невероятно высоко, но на самом деле это примерно 5 лет интенсивного использования. Однако, даже если предел будет достигнут, флешку можно будет продолжать использовать, но только для чтения данных. Кроме того, из-за своей природы NAND очень уязвима для скачков и электростатических разрядов, поэтому держите ее подальше от таких опасностей.

Контролер
Под цифрой 2 на рисунке в начале статьи изображена миниатюрная микросхема – контроллер, средство связи между флеш-памятью и подключенными устройствами (ПК, телевизор, автомагнитола и т.д.).

Контроллер (иначе называемый микроконтроллером) – это миниатюрный примитивный компьютер со своим собственным процессором и определенным объемом оперативной памяти, используемой для кэширования данных и служебных целей. Процедура обновления прошивки или BIOS просто означает обновление программного обеспечения микроконтроллера. Как показывает практика, наиболее частым выходом из строя флешек является отказ контроллера.

Кварцевый резонатор
Этот компонент представляет собой крошечный кристалл кварца, который, как цифровые часы, производит гармонические колебания определенной частоты. В флеш-накопителях резонатор используется для связи между контроллером, памятью NAND и надстройками.

Эта часть флешки также подвержена риску выхода из строя, и в отличие от проблем с микроконтроллером, исправить их самостоятельно практически невозможно. К счастью, резонаторы в современных накопителях выходят из строя редко.

Разъем USB
В подавляющем большинстве случаев современные флеш-накопители имеют разъем USB 2.0 Type A, предназначенный для приема и передачи. Новые накопители используют USB 3.0 Type A и Type C.

Дополнительные компоненты

В дополнение к основным компонентам флэш-памяти, упомянутым выше, производители часто предоставляют им дополнительные элементы, такие как: светодиодный индикатор, переключатель защиты от записи и некоторые функции, характерные для конкретной модели.

Светодиодный индикатор
Многие вспышки имеют небольшой, но достаточно яркий светодиод. Он предназначен для визуального отображения активности флешки (записи или чтения информации) или является просто элементом дизайна.

Этот индикатор чаще всего не несет никакой функциональной нагрузки для самой флешки и нужен, по сути, только для удобства пользователя или для красоты.

Переключатель защиты от записи
Этот элемент более характерен для SD-карт, хотя иногда встречается на USB-накопителях. Последние часто используются в корпоративной среде как носители различной информации, в том числе важной и конфиденциальной. Чтобы избежать несчастных случаев при случайном удалении таких данных, производители флеш-накопителей в некоторых моделях используют защитный выключатель – резистор, который при подключении к источнику питания запоминающего устройства предотвращает попадание электрического тока в ячейки памяти.

При попытке записать или удалить информацию с диска с включенной защитой операционная система отобразит подобное сообщение.

Аналогичным образом защита реализована в так называемых USB-ключах: флеш-накопителях, содержащих сертификаты безопасности, необходимые для правильного функционирования определенного программного обеспечения.

Этот элемент тоже может сломаться, в результате чего возникает досадная ситуация – прибор вроде работает, но пользоваться им невозможно. На нашем сайте есть материалы, которые помогут решить эту проблему.

Уникальные компоненты

К ним можно отнести, например, наличие разъемов Lightning, microUSB или Type-C – флешки при наличии таковых предназначены для использования, в том числе, на смартфонах и планшетах.

Читайте также: Как подключить флешку к смартфону на Android или iOS

Также есть устройства с максимальной защитой записываемых данных: в них есть встроенная клавиатура для ввода цифрового пароля.

По сути, это более продвинутая версия переключателя защиты от перезаписи, упомянутого выше.

Достоинства флешек:

• большая емкость;
• надежность;
• компактность;
• устойчивость к механическим воздействиям.

Недостатки флешек:

• ограниченный срок службы;
• хрупкость составляющих компонентов;
• уязвимость к скачкам напряжения и статическим разрядам.

Подводя итог: флешка с технической точки зрения довольно сложна. Однако благодаря прочной конструкции и миниатюризации компонентов достигается большая устойчивость к механическим воздействиям. С другой стороны, флеш-накопители, особенно с важными данными, должны быть защищены от воздействия скачков напряжения или статического электричества.