Как долго данные могут храниться на флешке. Как работает флешка Как хранится память на флешке

На сегодняшний день флешки являются самыми популярными внешними носителями данных. В отличие от оптических и магнитных дисков (CD/DVD и винчестеры соответственно), флеш-накопители более компактны и устойчивы к механическим повреждениям. А за счет чего были достигнуты компактность и устойчивость? Давайте же разберемся!

Первое, что следует отметить — внутри flash-накопителя нет движущихся механических частей, которые могут пострадать от падений или сотрясений. Это достигается за счет конструкции — без защитного корпуса флешка представляет собой печатную плату, к которой припаян USB-разъем. Давайте рассмотрим её составляющие.

Основные компоненты

Составные части большинства флешек можно разделить на основные и дополнительные.

К основным относятся:

1. чипы NAND-памяти;
2. контроллер;
3. кварцевый резонатор.
4. USB-разъем

NAND-память
Накопитель работает благодаря NAND-памяти: полупроводниковым микросхемам. Чипы такой памяти, во-первых, весьма компактны, а во-вторых — очень ёмкие: если на первых порах флешки по объему проигрывали привычным на тот момент оптическим дискам, то сейчас превышают по ёмкости даже диски Blu-Ray. Такая память, ко всему прочему, еще и энергонезависимая, то есть для хранения информации ей не требуется источник питания, в отличие от микросхем оперативной памяти, созданных по похожей технологии.


Однако у НАНД-памяти есть один недостаток, в сравнении с другими типами запоминающих устройств. Дело в том, что срок службы этих чипов ограничен определенным количеством циклов перезаписи (шагов чтения/записи информации в ячейках). В среднем количество read-write cycles равно 30 000 (зависит от типа чипа памяти). Кажется, это невероятно много, но на самом деле это равно примерно 5 годам интенсивного использования. Впрочем, даже если ограничение будет достигнуто, флешкой можно будет продолжать пользоваться, но только для считывания данных. Кроме того, вследствие своей природы, NAND-память очень уязвима к перепадам электричества и электростатическим разрядам, так что держите её подальше от источников подобных опасностей.

Контроллер
Под номером 2 на рисунке в начале статьи находится крохотная микросхема — контроллер, инструмент связи между флеш-памятью и подключаемыми устройствами (ПК, телевизорами, автомагнитолами и пр.).


Контроллер (иначе называется микроконтроллер) представляет собой миниатюрный примитивный компьютер с собственным процессором и некоторым количеством RAM, используемыми для кэширования данных и служебных целей. Под процедурой обновления прошивки или BIOS подразумевается как раз обновление ПО микроконтроллера. Как показывает практика, наиболее частая поломка флешек — выход из строя контроллера.

Кварцевый резонатор
Данный компонент представляет собой крохотный кристалл кварца, который, как и в электронных часах, производит гармонические колебания определенной частоты. Во флеш-накопителях резонатор используется для связи между контроллером, NAND-памятью и дополнительными компонентами.

Эта часть флешки также подвержена риску повреждения, причем, в отличие от проблем с микроконтроллером, решить их самостоятельно практически невозможно. К счастью, в современных накопителях резонаторы выходят из строя относительно редко.

USB-коннектор
В подавляющем большинстве случаев в современных флешках установлен разъем USB 2.0 типа A, ориентированный на прием и передачу. В самых новых накопителях используется USB 3.0 типа А и типа C.

Дополнительные компоненты

Кроме упомянутых выше основных составляющих запоминающего flash-устройства, производители нередко снабжают их необязательными элементами, такими как: светодиод-индикатор, переключатель защиты от записи и некоторые специфические для определенных моделей особенности.

Светодиодный индикатор
Во многих flash-накопителях присутствует небольшой, но довольно яркий светодиод. Он предназначен для визуального отображения активности флешки (запись или считывание информации) или же просто является 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 характерен скорее для SD-карт, хотя порой встречается и на запоминающих устройствах USB. Последние нередко используются в корпоративной среде как носители разнообразной информации, в том числе важной и конфиденциальной. Чтобы избежать инцидентов со случайным удалением таких данных, производителями флеш-накопителей в некоторых моделях применяется переключатель защиты: резистор, который при подключении в цепь питания запоминающего устройства не дает электрическому току добираться к ячейкам памяти.


При попытке записать или удалить информацию с накопителя, в котором включена защита, ОС выдаст такое вот сообщение.

Подобным образом реализована защита в так называемых USB-ключах: флешках, которые содержат в себе сертификаты безопасности, необходимые для корректной работы некоторого специфического ПО.

Этот элемент тоже может сломаться, в результате чего возникает досадная ситуация — девайс вроде работоспособен, но пользоваться им невозможно. У нас на сайте есть материал, который может помочь решить эту проблему.

Уникальные компоненты

К таковым можно отнести, например, наличие разъемов Lightning, microUSB или Type-C: флешки с наличием таковых предназначены для использования в том числе на смартфонах и планшетах.

Доброго времени суток уважаемые читатели блога сайт

В современном мире сложно найти человека, который ни разу не пользовался флешкой. Это одно из самых удобных устройств для хранения и переноса данных. Они намного удобнее CD и DVD дисков. А последние модели флеш-карт не только стоят недорого, но и могут хранить солидные объёмы информации, например, 16, 32 и 64 Гб.

Но немногие из нас задумываются, как правильно хранить флешки, чтобы они оставались работоспособными продолжительное время, и данные, размещённые на флешке, оставались в целости и сохранности. А ведь на карте памяти могут храниться очень важные данные, логины, пароли личные данные и т.д., которые терять крайне нежелательно. Чтобы знать ответ на вопрос, как хранить флешку, внимательно прочитайте, информацию, приведённую ниже.

1) Выбор флешки.
Начинать надо с выбора качественной флешки. Первое, на что следует обратить внимание – корпус флешки. Он должен быть выполнен из металла или прочного пластика, это обеспечит надёжную защиту флешки от физических повреждений. Попробуйте сдавить флешку или аккуратно погнуть, если Вы чувствуете, что флешка прогибается, то лучше отказаться от приобретения флешки. Лучше брать флешку, к которой прикреплён шнурок или верёвка, вероятность, что такая флешка потеряется значительно ниже, чем у обычных карт памяти.

2) Перенос файлов.
При первом использовании флеш-карты следует её форматировать, а при необходимости поменять файловую систему с FAT32 на NTFS. Это нужно для того, чтобы можно было копировать дынные больших размеров, что не позволяет сделать FAT32. Если у Вас есть антивирус, то не пропускайте проверку флешки на вирусы и другие вредоносные программы. При копировании файлов ни в коем случае не вынимайте флешку из компьютера, т.к. это может привести к потере всех данных на флешке, а иногда и к ошибке в логической системе, что сделает невозможным дальнейшее использовании флешки. Восстановить работу флешки конечно же можно, но это проблематично, т.к. требует использование специальных программ, да и зачем решать проблему, если её можно избежать. Ну и, конечно же, после завершения копирования данных используете безопасное извлечение флешки.

3) Хранение флешки.
Современные флешки довольно терпимо относятся к морозам, поэтому не беспокойтесь, если Вам придётся зимой идти по улице с флешкой в кармане или сумке. Зато, как и любые устройства с микросхемой, флешка не любит влагу. Старайтесь в дождь избегать попадания воды на флешку. Разумеется, не следует нагревать флешку и проводить с ней любые другие опыты. Хотя флешки могут выдерживать определённые температуры, например, при копировании данных многие флешки нагреваются, однако, это никак не сказывается на их работоспособности.

В последнее время широчайшую популярность приобрели носители информации на основе микросхем флеш-памяти. По популярности в наше время им нет равных: карты памяти в фотоаппаратах, сотовых телефонах, плеерах, USB флеш брелоки, а с недавнего времени ещё и SSD диски. Разъемами для карт памяти оснащены многие устройства, такие как принтеры, стационарные DVD проигрыватели, автомагнитолы, и многие другие мультимедийные устройства.

И такая популярность не случайна: по практичности «флешкам» тоже нет равных. Большой, постоянно растущий объем, который исчисляется уже гигабайтами и десятками гигабайт, достаточно высокое быстродействие, а также заявленная надежность и долговечность (на этом вопросе остановимся подробнее в рамках этой статьи).

Для начала рассмотрим устройство флешки.

Flash -память получила свое название благодаря тому, как производится стирание и запись данного вида памяти.

Типовая USB флешка, а также большинство типов карт памяти и SSD диски, устроены следующим образом:

• на плате имеется микроконтроллер , который предоставляет интерфейс флешки, обрабатывает команды и производит операции с памятью;
• одна или несколько микросхем памяти;
• и их электронная «обвязка» из пассивных элементов.

Некоторые карты памяти не имеют встроенного контроллера, и являются по сути микросхемой памяти, упакованной в корпус.

Давайте рассмотрим основные составляющие флешки чуть подробнее.

Микросхемы памяти флеш накопителей

Все современные флеш-накопители построены на основе микросхем энергонезависимой NAND памяти. Сокращение NAND – произошло от словосочетания NOT-AND (логическая функция И-НЕ), лежащая в основе организации элементарной логической ячейки, на которой построена эта память. Элементарные ячейки памяти в этих микросхемах объединены в страницы, а страницы в блоки.

При такой организации обращение к отдельной ячейке памяти невозможно, прочитать можно только страницу целиком, а стереть и перезаписать только целый блок. Из особенностей такой организации можно отметить высокое быстродействие и высокую плотность размещения на кристалле.

Но есть и недостатки.

Например, если во время внесения изменений в определенный блок данных внезапно отключить питание устройства, существует вероятность утери данных в этом блоке, так как он мог быть считан в буфер, стерт в основной матрице памяти, а измененный блок в память записаться, ещё не успел. Это распространенная причина так называемых «логических» повреждений накопителя.

Известно, что операционные системы семейства Windows имеют режим «отложенной записи». Это когда данные записываются на накопитель напрямую без задержек, а таблица размещения файлов храниться в оперативной памяти, и обновляется на носителе через некоторое время или при возникновении определенных событий.

Вследствие чего, довольно часто встречается ситуация, когда, записав данные на флешку, пользователь сразу же вынимает её из разъема, не воспользовавшись функцией безопасного отключения, которая как раз обновляет таблицы размещения файлов на носителе, и «правильно» размонтирует его из системы.

В результате, в лучшем случае данные физически будут присутствовать на накопителе, но не будут отображаться в дереве файлов, а в худшем случае логическая структура накопителя будет повреждена, и накопитель может перестать корректно «определяться». Как говорят в подобных случаях, «компьютер не видит флешку».

Во всех подобных случаях данные можно оперативно восстановить, обратившись в наш центр восстановления информации.

Основная проблема флеш-памяти — износ ячеек памяти.

Дело в том, что любая флеш-память имеет ограниченное количество циклов перезаписи каждой ячейки (от 100 000 до 1 000 000 циклов).

Если в фотоаппарате или плеере, где данные обновляются не слишком часто, такое ограничение не критично, то, например, при работе с базами данных на флеш носителе этот ресурс можно выработать достаточно быстро, так как очень часто происходят изменения, в результате которых многократно перезаписываются одни и те-же блоки данных.

В связи с этим не рекомендуется использовать флеш память для работы, постоянного обращения к данным, а также для установки на неё операционной системы, так как ресурс такой флешки будет выработан очень быстро, и флешка придет в негодность.

Никогда не используйте usb флешку для работы в бухгалтерских программах!

Контроллер флешки

Наиболее сложной и загадочной частью флешки является, безусловно, её контроллер.

Основные его функции - работа с микросхемами памяти (выполнение операций постраничного чтения, выборки данных, поблочной записи, размещение и адресация данных в нескольких микросхемах памяти, а также другие специальные функции) и предоставление интерфейса к хост-устройству.

Когда поступает команда на чтение определенной ячейки данных, контроллер должен определить в какой микросхеме находится данная ячейка, в каком блоке этой микросхемы, в какой странице блока, и затем собственно адрес ячейки в странице. Поскольку считывание возможно только страницы целиком, контроллер считывает её в свой буфер, находит в ней нужную ячейку, и отправляет её содержимое хост-устройству.

При поступлении команды на запись также находится нужный блок, но, на этот раз, он считывается не постранично, а – целиком. Затем в буфере производятся необходимые изменения, блок из микросхемы целиком стирается и вновь записывается измененный блок из буфера контроллера.

Кроме того, для выравнивания износа блоков, контроллер периодически переназначает их (по сути - меняет местами). В результате чего достигается достаточно равномерный износ по циклам записи, и микросхемы памяти, таким образом, служат дольше. Контроллер следит за состоянием каждого блока в отдельности, и если какой-либо из блоков превысил допустимое количество циклов перезаписи - контроллер переходит в режим «только чтение» - данные считать с него можно, а записать уже нельзя. Такие накопители не пригодны для дальнейшего использования.

В этом случае следует скопировать данные с носителя, и заменить его.

Контроллер имеет в себе прошивку, таблицы конфигурации, а также некоторые модели хранят внутри себя таблицы износа блоков памяти, а также множество другой служебной информации. Разнообразие контроллеров очень велико, а их версий просто бесчисленное множество. В связи с этим, при любом повреждении контроллера, искать ему замену для восстановления информации бессмысленно.

Для восстановления в таком случае выпаиваются микросхемы памяти, считываются на специальном оборудовании, и данные собираются вручную как мозаика.

Электронная обвязка нужна для питания микросхем и согласования логических уровней. И хотя здесь нет ничего сложного, не редки случаи выхода из строя именно этой самой электронной обвязки, особенно стабилизатора питания. Восстановление данных в таком случае зависит от степени повреждений: либо электроника восстанавливается прямо на флешке, и данные вычитываются в штатном режиме, либо как в случае со сгоревшим контроллером — данные снимаются непосредственно с микросхем памяти и собираются вручную.

Последнее время встречаются флешки у которых контроллер, память и вся электроника упакована в один чип. Это флешки монолиты. Такая конструкция значительно компактнее классической, но имеет множество недостатков: меньшую надежность, более слабое охлаждение и невозможность получить доступ к микросхеме памяти минуя контроллер.

В случае выхода из строя контроллера, или электронной обвязки в подобной флешке, сложность работ по восстановлению данных увеличивается на порядок.

Вопрос, который часто возникает у потенциальных покупателей - какую флешку выбрать, и как выбрать флешку?

Многие ориентируются на именитые бренды, в надежде что продукция известной фирмы будет лучше и надежнее, но тут дела обстоят несколько иначе. Как правило, торговая марка под которой выпускается тот или иной флеш-накопитель, вообще не имеет отношения к производству устройства, а лишь заказывает партию готовых флешек со своими логотипами и упаковкой, и от торговой марки никоим образом не зависит качество продукции.

Выбрать флешку по конкретному контроллеру или чипам памяти как правило невозможно - даже в одинаковых с виду флешках из разных партий могут применяться различные микросхемы.

Поэтому критерии выбора флешки исключительно субъективные - крепкая конструкция, жесткое крепление разъема USB, отсутствие движущихся частей, желательно металлический корпус (для лучшего охлаждения и защиты от статики) и классическая многочиповая архитектура.

Отличить флешку классической конструкции от одночиповой проще всего по USB разъему - у обычных флешек разъем металлический, как на любом USB кабеле, у однокристальных разъем как правило тонкий, размером в половину порта, без металлической части по периметру.

Как видите не смотря на все плюсы, у флеш-накопителей хватает и недостатков, в свете которых доверять флешкам ценную информацию в единственном экземпляре не стоит.

Как работает флешка?

Флешки, или USB флэш-накопители - это устройства для хранения, записи и считывания информации. Благодаря им мы можем носить в кармане огромные массивы данных: альбомы фотографий, музыкальные концерты, прайс-листы, карты, презентации и т.п. Но каким образом это становится возможным? Поговорим в этой статье о том, как работает флешка.

Как работает флешка: устройство

Самая простая флешка рассчитана минимум на 10 000 циклов перезаписи. Но лучшие экземпляры могут выдержать и 100 000 циклов. Если не перезаписывать информацию по несколько раз на дню, этого ресурса могло бы хватить на неограниченное время. Однако, обычно данные хранятся не более 10 лет. Как правило, за это время люди успевают несколько раз заменить накопитель на более современное устройство.

И тем не менее, иногда бывает, что флеш-карта вдруг выходит из строя: при подключении компьютер «не узнаёт» её, сообщая, что это «неизвестное устройство». Чтобы понять, нужно хотя бы в общих чертах представлять её устройство.

Внутри маленького флеш-накопителя помещается несколько блоков:

• микроконтроллер;
• микросхема (чип) флэш-памяти;
• источник тактовой частоты - кварцевый резонатор;
• светодиод;
• переключатель защиты от записи.

Основная часть - это матрица памяти. Она состоит из множества ячеек, в которых записывается информация. Одна ячейка - 1 бит информации. Компьютер использует двоичную логику: оперирует исключительно только нулями и единицами. Есть напряжение в ячейке - единица, нет напряжения - ноль. Для того, чтобы записать один знак - букву, цифру, пробел и т.п. - нужно 8 бит или 8 ячеек. 8 бит называются байтом. В каждой флешке могут храниться миллионы байт информации.

Главное достоинство матрицы памяти заключается в том, что данные не теряются при отсутствии напряжения питания, т.е. она энергонезависима.

Управляет работой ячейками памяти контроллер, это блок управления накопителя. Контроллер при подключении прогоняет ток по всем ячейкам, проверяет, где записан 0, а где 1. Сигнал с компьютера поступает на него через разъём.

В соответствии с этим сигналом-запросом блок управления обращается именно к тем ячейкам, которые указаны в запросе, и позволяет данным, записанным в этих ячейках, поступать в компьютер. Либо наоборот, контроллер считывает данные с компьютера и направляет их в выбранные ячейки.

Для нормального функционирования флешки необходима тактовая частота, которая генерируется кварцевым резонатором. Именно он задаёт скорость работы флешки.

Что делать, чтобы флешка работала без сбоев

Никогда не выдёргивайте флешку из работающего компьютера. Предварительно нужно отключить её. В этих случаях компьютер пишет, что устройство памяти можно удалить. Это означает, что с компьютера на контроллер поступил сигнал отключения, и в блок управления записалась соответствующая служебная информация.

Если выдернуть флешку без отключения, в контроллере служебная информация может сбиться, и тогда он уже не сможет подключиться к считывающему устройству. То же самое может произойти при резких перепадах напряжения.

Контроллер - самая уязвимая часть флешки. Качественная матрица памяти и кварцевый генератор почти никогда не выходят из строя. Чтобы их погубить, нужно либо разломать USB-устройство, либо подать очень высокое напряжение. А вот разъём покалечить можно, если обращаться с ним неаккуратно.