Флэш-дискке ақпарат қалай сақталады. Флэш-дискіні пайдалану бойынша қадамдық нұсқаулар

Флэш-диск - бұл флэш-жадты пайдаланатын сақтау құрылғысы. Флэш-жад тұрақты емес. Оны электрлік түрде өшіруге және қайта бағдарламалауға болады.

Осылайша, бұл EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) деп аталатын электрлік өшірілетін бағдарламаланатын тек оқуға арналған жадтың бір түрі - электрлік өшірілетін бағдарламаланатын ROM. Жадтың бұл түрін миллион ретке дейін өшіруге және деректермен толтыруға болады. Флэш-дискілер кәдімгі қатты дискілерге ұқсас және оларды алмастыра алады. Флэш-жад ақпаратты оңай және жылдам сақтау және тасымалдау үшін қолданылады.

Флэш-жад туралы

Флэш-дискілер жиі төмен қуатта жұмыс істейтін және қатал ортада жұмыс істеу қажет болуы мүмкін өнімдерде қолданылады. Флэш-жад тұрақты емес, сондықтан флэш-дискілердің сақтық көшірмесін батареямен жасау қажет емес. Флэш-жад қатты күйде. Бұл оның ішінде механикалық ештеңе жоқ дегенді білдіреді. Барлығы таза электронды. Флэш-жадта бағандар мен жолдар торы бар, әрбір ұяшықта тордың әрбір қиылысу нүктесінде екі транзистор болады. Жұқа оксид қабаты әрбір жұптағы транзисторларды бөледі. Жұптағы бір транзистор қалқымалы қақпа деп аталады, ал екіншісі басқару қақпасы деп аталады. Қалқымалы қақпа электр зарядын ұстай алады. Бұл заряд оксидті қабаттың оны басқару қақпасынан бөлетін электрлік оқшаулауында жатыр. Осылайша, қалқымалы қақпаға орналастырылған кез келген электрондар оның үстінде қалады. Бұл флэш-жадты тұрақты емес етеді. Флэш-жадтың міндеті қалқымалы қақпалардан электрондарды қосу және жою болып табылады.

Флэш-диск қалай жұмыс істейді?

Оны енгізу керек USB портыкомпьютерде. Қазіргі операциялық жүйелер флэш-дискілерді анықтап, орната алады қажетті драйверлерөз бетінше. Құрылғы табылғаннан кейін оны деректерді сақтау үшін пайдалануға болады. Флэш-дискіні компьютерден оның жұмысы аяқталғаннан кейін ғана алып тастауға болады. Жүйе оны қашан жою қауіпсіз екенін айтады, содан кейін оны физикалық түрде жоюға болады.

Флэш-диск басып шығарылған схемадан тұрады және оны берік ететін пластик немесе резеңке қаптамамен жабылған. Шығып тұрған USB қосқышы алынбалы қақпақпен жабылған. Көптеген флэш-дискілер қолданылады USB қосылымы A түрі, бұл оларды стандартты компьютер қосқыштарымен үйлесімді етеді. Осылайша, оларды компьютердегі портқа тікелей қосуға болады.

Флэш-дискілер қосымша құрылғы драйверлерін қажет етпейді. Флэш-диск блок-логикалық блок операциялық жүйесімен жұмыс істейтін компьютерге қосылған кезде, бұл күрделі флэш-жад құрылғыларының іске асыру мәліметтерін қысқартады және операциялық жүйе кез келген файлдық жүйенемесе жүйелік блоктарды адрестеу. Қысқасы, Операциялық жүйе оны ретінде қарастырады қатты диск. Қосылған кезде флэш-диск эмуляция режиміне өтеді, яғни ол эмуляция жасайды қиын жұмысдиск кейінірек. Бұл флэш-диск пен компьютер арасында деректерді тасымалдауды айтарлықтай жеңілдетеді.

Флэш-дискілер операциялық жүйелерді басқаруда айналдыру үшін қолданылады дербес компьютерлерэлектр желісіне. Мұндай жағдайларда олардың құрамында болады операциялық жүйежәне жүйені жүктеу үшін қолданылады. Флэш-дискілердің басқа құрылғылардан артықшылығы төмен қуат тұтынуына және төмен істен шығу жылдамдығына байланысты. Сонымен қатар, флэш-дискілердің шағын портативті өлшемі бар. Олар аз қиындықсыз деректерді жылдам тасымалдауға мүмкіндік береді. Негізінен олар Plug-and-Play құрылғылары. Оларды пайдалану үшін сізден арнайы дайындық қажет емес. Олардың жад қоймасы үлкен, иілгіш дискілерге немесе ықшам дискілерге қарағанда көбірек жады бар.

Эволюциясының алғашқы жылдарында флэш-дискілер тым көп өшіру циклдерін орындай алмады. Бұл ерте флэш-дискілерді жиі жаңартуды қажет ететін деректер үшін жарамсыз етті. Бұл олқылықты толтыру үшін өндірушілер деректерді барлық жад орындары бойынша физикалық түрде тарататын туралау әдісін әзірледі. Қазіргі заманғы флэш-дискілер миллион циклге дейін төтеп бере алады.

USB флэш-дискілері

USB флэш-дискісі - бүгінгі таңда сәнді сөз компьютерлік технология. Бұл флэш-жад немесе NAND түріндегі сақтау құрылғысы. Флэш-дискінің негізгі компоненттеріне USB типті A қосқышы, сақтау контроллері, NAND флэш чипі және кристалдық осциллятор кіреді. USB қосқышы құрылғы мен компьютер арасындағы интерфейс ретінде әрекет етеді. Сақтау контроллері кішкентай RISC процессорынан тұрады. Сондай-ақ чипте біраз жады бар (ол ROM және RAM болуы мүмкін). Флэш-жад микросхемасы деректерді сақтаудың нақты жұмысын орындайды. Кристалды осциллятор сағат сигналдарын жасайды және құрылғыдан деректер шығысын басқарады. Индикаторлар ретінде әрекет ететін жарық диодтары жазудан қорғауды қамтамасыз етеді және флэш-дискілердің бөлігі болуы мүмкін кейбір басқа компоненттерді ауыстырады.

Флэш-дискіні пайдалану

• Флэш-дискіні компьютерге қосыңыз.
• Компьютер сізге сыртқы құрылғыны анықтағанын көрсетеді.
• Операциялық жүйе оны кез келген басқа қатты диск сияқты қарастырады. Арнайы құрылғы драйверлері қажет емес. Арнайы файлдық жүйе қажет емес.
• «Менің компьютерім» мәзіріне өтіңіз, сонда сіз басқа дискілердің арасында флэш-дискіні көресіз.
• Сіз оны кез келген басқа қатты диск сияқты аша аласыз.

Флэш-дискілердің артықшылықтары

• Олар жеңіл және портативті.
• Олар сенімді. Олар сызаттарға төзімді және магнит өрістеріне әсер етпейді.
• Флэш-жад тұрақты емес.
• Олар қосу және ойнату құрылғылары, сондықтан оларды пайдалану оңай.
• Компьютер оларды кез келген басқа қатты диск сияқты қарастырып, деректерді тасымалдауды жеңілдетеді.

Флэш-дискілердің кемшіліктері

• Олардың көлемі шағын. Сондықтан оны оңай жоғалтуға болады.
• Жиі пайдалану тозуды тудырады, әсіресе олар компьютерге қосылатын жерде.
• Олар өңдей алатын жазу және өшіру циклдарының санына шектеулер бар.
• Флэш-дискіні әртүрлі компьютерлерде пайдалану оны инфекцияларға бейім етеді. Дискідегі вирус деректерді жояды немесе оқылмайтын етеді.

Қазіргі заманғы флэш-дискілер шифрлау немесе тіпті биометрия сияқты қауіпсіздік шараларымен жабдықталған. Олар қорғаныс қақпағымен жабдықталған, бұл оларды сенімді етеді. Өшіру және жазу циклдарының саны шектеулі болуы мүмкін. Олардың қосымша артықшылығы сыйымдылық, жылдамдық, тасымалдау және төмен қуат тұтыну қабілеттілігі. Флэш-дискілердің кемшіліктері олар ұсынатын пайдаланудың қарапайымдылығымен салыстырғанда шамалы екені анық. Флэш-дискілер - ең көп таралғандардың бірі танымал құрылғылардеректерді сақтау. Олар бағдарламалық жасақтаманы жүктей алады, маңызды құжаттарды, жобаларды және үй тапсырмаларын сақтай алады, музыканы, фильмдерді және суреттерді сақтай алады.

Өркениеттің игілігін көріп үйренгенбіз, соңғы кездері оны байқамай да қалыппыз. Бірақ көбісі осы немесе басқа механизм қалай жұмыс істейтінін қызықтырады. Бұл мақала флэш-диск қалай жұмыс істейтінін білгісі келетін адамдарға арналған. Флэш-дискілерді қалпына келтіруге болады.

Жад ұяшықтары ақпаратты сақтау үшін қолданылады. Бір ұяшық тек бір бит сақтай алады. Бұл битке 0 немесе 1 екілік код элементі жазылады.

Бір флэш-дискте сіз үшін ақпаратты есте сақтауға дайын миллиардтаған ұяшықтар бар. Сегіз бит бір байтты құрайды. Сонымен, бір гигабайттық диск 8 589 934 592 жад ұяшығынан тұрады және бұл мақала шамамен 20 000 ұяшыққа сәйкес келеді.

Жад жасушалары туралы көбірек

Жад ұяшықтары транзисторлар болып табылады. Транзистордың екі n-типті жартылай өткізгіштері бар, олар оның жағында. Бұл жартылай өткізгіштерде көптеген бос электрондар бар. Бұл бөлшектер қозғалған кезде ток ағады.

n-типті жартылай өткізгіштердің ортасында электрондардың жетіспеушілігімен сипатталатын p-типті жартылай өткізгіштер орналасқан. Ол арқылы ток электрондары жеткіліксіз тесіктер арқылы беріледі.

Бұл жартылай өткізгіш материалдардың әртүрлі өткізгіштік үлгілеріне байланысты олардың арасында ток өте алмайды.

Транзисторлық конструкция p-жартылай өткізгіштің үстінде орналасқан басқару қақпасын қарастырады. Бұл электрод және оған кернеу беріледі. Оң кернеу берілгенде, ол p-жартылай өткізгіштің саңылауларын итеріп, бөлшектерді тартады. Бұл қарама-қарсы зарядтардың тартылуымен негізделеді.

Бұл n-өтініш деп аталатын нәтижеге әкеледі. Электр энергиясын бір n-жартылай өткізгіштен екіншісіне беру үшін қажет, нәтижесінде транзистор ток өткізеді.

Басқару қақпасында қалқымалы қақпа (поликристалды кремний пластинасы) деп аталатын p-жартылай өткізгішті бөлу бар. Теріс пластиналық зарядпен токты транзистор басқару қақпасының зарядына қарамастан өткізбейді, бұл болашақта оның жұмысына кедергі келтіруі мүмкін.

Мәліметтерді оқу

Флэш-дисктен ақпаратты оқу процесі келесідей. Басқару қақпасы қуаттандырылған. Бұл жад ұяшығындағы нөлді немесе бірді анықтау үшін қажет. Нөлдер мен бірліктердің тіркесімі кодталған таңбалар туралы ақпаратты оқитын машинаға түсінік береді.

Басқару қақпасындағы электрондардың артық болуымен ток өтпейді. Бұл бірлікті көрсетеді.

Басқару қақпасында электрондардың жетіспеушілігі болған кезде ток ағады. Бұл нөлді көрсетеді.

Деректерді жазу

Ақпаратты жазу үшін қалқымалы қақпаны электрондармен толтыру қажет. Бірақ бұл оны қоршап тұрған және токтың өтуіне жол бермейтін диэлектрлік қабатқа байланысты қиын міндет.

Электрондар диэлектрлік қабат арқылы өтіп, оқу кезінде берілгеннен жоғары, оң зарядты қолдану арқылы қалқымалы ұяшыққа орналастырылады.

Ақпарат жойылған кезде қалқымалы қақпаға теріс кернеу беріледі, ал электрондар қалқымалы қақпадан түседі.

Бұл кішкентай нәрсе осылай жұмыс істейді, бұл бізге ақпарат алмасуды жеңілдетеді.

Мен сыйлық ретінде жүктеп алуды ұсынамын тегін кітап: компьютерде қатып қалу себептері, деректерді қалпына келтіру, компьютерлік желіэлектр сымдары және басқалары арқылы қызықты чиптер.
Одан да қызықты жаңалықтар, ең бастысы қарым-қатынас, проблемаларыңызды шешу жолдары! Telegram-ға қосылыңыз -

Флэш-дискілердің жұмыс принципі туралы айтатын боламыз. Тақырып өзекті бола түсуде: «флэш-дискілер»қалтаңдабарлығы, в Ұялы телефондаржәне таблеткалар ішкі жадыбірдей принцип бойынша жұмыс істейді, тіпті соңғы ұрпақтардың ультрапортативті ноутбуктері де SSD пайдасына әдеттегі қатты дискілерді пайдаланудан бас тартады. Олар жылдамырақ жұмыс істейді, аз қуат тұтынады (бұл ноутбуктер үшін өте маңызды), олар тыныш, салқын және соққыға төзімді. Бұл қалай жұмыс істейді?

Алдымен, флэш-жад - бұл тұрақты емес және қайта жазылатын жады ерекше қасиеттержартылай өткізгіштер. Оның сипаттамасындағы бірінші термин оған ақпаратты сақтау үшін электр қуатына қол жеткізудің қажеті жоқ қарапайым фактіні білдіреді. Мұндай дискілерде ақпаратты сақтау үшін олар қуат көзін қажет етпейді, ал флэш-дискіні оқу үшін қозғалатын жүйелер қажет емес. HDD-де бұл жоғары жылдамдықпен айналатын диск, шпиндель және басы. Бұл өте жақсы: флэш-дискіні зақымдау соншалықты оңай емес, әдетте оның қызмет ету мерзімі ұзақ, ол компьютермен деректерді жылдам алмастырады. Бұл дискілер жеңіл, қарапайым және жақын арада арзан болады. Әзірге олар қатты дискілерге қарағанда қымбатырақ және нашар, өйткені SSD-ден оқу саны шектелмесе, қайта жазу циклдерінің саны әлі де шексіз емес. Әдетте, бірдей жад ұяшықтары он мың рет қайта жазылуы мүмкін.

Әрбір флэш-жад ұяшығында конденсаторлар – көп орын алатын және күрделі құрылымды өткізгіштер болмайды. Бұл электрондарды сақтай алатын арнайы архитектураның бір ғана транзисторы, яғни. ақпарат.

Сонымен қатар, флэш-жад ұяшықтары жоғары масштабталады: олар керемет кішкентай етіп жасалуы мүмкін, бұл көптеген деректер шағын ортаға жазылатынын білдіреді. Компьютерлендірудің және технологияның дамуының қазіргі деңгейінде транзисторларды өте кішкентай етіп жасауға болады. Бұл бір ғана нәрсені білдіреді: флэш-жад өте аз орын алады. Жақында біз кәдімгі флэш-дискке терабайт ақпаратты сыйғыза аламыз.

Әдеттегі жад картасы - бұл бағандар мен бағандардың өрісі, олардың қиылысу аймағында әрқашан екі транзистор болады. Олар арнайы оқшаулағыш қабатпен бөлінген.

Өздеріңіз білетіндей, бәрі сандық ақпаратмегабайтта сақталады. Бір мегабайт 1024 килобайтты құрайды. Бір килобайтта 1024 байт бар. Бір байт 8 бит.

Біздің компьютерлер тек екілік (екілік жүйе) жүйесін түсінеді. Яғни, ақпараттың бір биті не нөлге тең, не бір.

Бит(ағылшын) би nary digi т; сөздермен де ойнаңыз: ағылшын. бит - аз) (бір екілік сан екілік жүйе calculus) ақпараттың ең танымал өлшем бірліктерінің бірі болып табылады.

Бит флэш-жадта бір орынды алады. Бұл механизмдегі ең бастысы - электрон. Компьютерде флэш-дискіні қосқанда, электр тогы ол арқылы өтіп, барлық ұяшықтарға түседі. Әрбір жасуша мынадан тұрады көзіжәне арна. Ток көзден арнаға тек егер контроллерсол электр қуатының көмегімен ол электронды зарядтайды, ал көпірдегі сияқты ток электрон бойымен одан әрі өтеді.

Егер электр тогы өткен болса, онда ұяшық нөлге тең, егер ол жұмыс істемесе, онда ол бір. Жасушаның мәні, яғни бит, онда электронның бар-жоғына байланысты. Біз флэш-дискке ақпаратты жазғанда миллиондаған контроллер миллиондаған электрондарды зарядтайды және разрядтайды.

Барлық сипатталған процестер жад микросхемасында орын алады. Бірақ әдеттегі флэш-диск тек одан көп нәрседен тұрады. Сондай-ақ оның USB ер коннекторы бар. Флэш-дисктегі тағы бір құрылғы - бұл дискі мен компьютер арасындағы өзара түсіністікті қамтамасыз ететін контроллер - бұл үшін оның шағын процессоры және аз мөлшері бар. жедел жады. Соңғысы ақпаратты тасымалдауға арналған осындай «буфер».

Сіз достарыңызбен бір вагон қантты түсіріп жатырсыз деп елестетіңіз. Вагонның өзі жад микросхемасы. Процессор – процесті басқаратын топтағы аға буын. Ал флэш-дисктегі оперативті жад - бұл басқа жүк тиегіш қоймаға (компьютерге) жібермес бұрын, сөмкелер тікелей көліктің қасына төгілетін орын, жинақтың бір түрі.

Флэш-дискіде сонымен қатар жүйенің жиілігін орнататын осциллятор - контроллер бар. Бұл сіздің жұмыс берушіңіз деп айтуға болады, оның міндеті, бір жағынан, қамтамасыз ету. жоғары жылдамдықвагонды түсіру және жұмысшылардың денсаулығы үшін қауіпсіздік - екінші жағынан. Жарық диодты белсенділік индикаторы пайдаланушыларға тікелей қажет: олар дискінің белсенді немесе белсенді емес екенін білуі үшін. Сондай-ақ, медианы жазудан қорғау режиміне қоятын флэш-дискілерде қосқыш бар. Бұл, шын мәнінде, бәрі.

Бүгінгі күні флэш-дискілер ең танымал сыртқы жад құралы болып табылады. Оптикалық және магниттік дискілерден (тиісінше CD / DVD және қатты дискілер) айырмашылығы, флэш-дискілер ықшамырақ және механикалық зақым. Ал қандай жинақылық пен тұрақтылыққа қол жеткізілді? Білейік!

Ең алдымен ескеретін нәрсе - флэш-диск ішінде тамшылардың немесе соққылардың әсерінен зақымдалуы мүмкін қозғалатын механикалық бөліктер жоқ. Бұл дизайн арқасында қол жеткізілді - қорғаныс корпусы жоқ, флэш-диск баспа схемасы USB қосқышы дәнекерленген. Оның құрамдастарын қарастырайық.

Негізгі компоненттер

Көптеген флэш-дискілердің құрамдастарын негізгі және қосымша деп бөлуге болады.

Олардың негізгілеріне мыналар жатады:

1. NAND жад микросхемалары;
2. контроллер;
3. кварц резонаторы.
4. USB қосқышы

NAND жады
Жетек NAND-жадтың арқасында жұмыс істейді: жартылай өткізгіш микросұлбалар. Мұндай жадтың чиптері, біріншіден, өте ықшам, екіншіден, олар өте сыйымды: егер бастапқыда флэш-дискілер сол кезде таныс оптикалық дискілерге көлемі жағынан жоғалса, қазір тіпті Blu-Ray дискілері де сыйымдылықтан асып түседі. Мұндай жад, басқа нәрселермен қатар, тұрақты емес, яғни ұқсас технологияны қолдану арқылы жасалған ЖЖҚ чиптерінен айырмашылығы, ақпаратты сақтау үшін қуат көзін қажет етпейді.


Дегенмен, NAND жадының басқа сақтау құрылғыларымен салыстырғанда бір кемшілігі бар. Өйткені, бұл чиптердің қызмет ету мерзімі қайта жазу циклдарының белгілі бір санымен шектеледі (ұяшықтарда ақпаратты оқу / жазу қадамдары). Орташа алғанда оқу-жазу циклдерінің саны 30 000 (жад микросхемасының түріне байланысты). Бұл керемет сома сияқты көрінеді, бірақ бұл іс жүзінде шамамен 5 жыл ауыр пайдалануға тең. Дегенмен, шекке жеткен болса да, флэш-дискіні пайдалануды жалғастыруға болады, бірақ тек деректерді оқу үшін. Сондай-ақ, табиғатына байланысты NAND жады электрлік кернеулер мен электростатикалық разрядтарға өте осал, сондықтан оны осындай қауіп көздерінен алыс ұстаңыз.

Контроллер
Мақаланың басындағы суреттегі №2 - бұл кішкентай микросхема - контроллер, флэш-жад пен қосылған құрылғылар (ДК, теледидарлар, автомобиль радиосы және т.б.) арасындағы байланыс құралы.


Контроллер (басқаша микроконтроллер деп аталады) өзінің процессоры және деректерді кэштеу және қызмет көрсету мақсаттары үшін пайдаланылатын жедел жадының белгілі бір көлемі бар шағын қарапайым компьютер болып табылады. Микробағдарламаны немесе BIOS-ты жаңарту процедурасы микроконтроллердің бағдарламалық құралын жай ғана жаңартуды білдіреді. Тәжірибе көрсеткендей, ең көп жиі бұзылуфлэш-дискілер - контроллердің істен шығуы.

Кварц резонаторы
Бұл компонент электронды сағаттардағы сияқты белгілі бір жиіліктегі гармоникалық тербелістерді шығаратын кішкентай кварц кристалы болып табылады. Флэш-дискілерде резонатор контроллер, NAND жады және қосымша компоненттер арасындағы байланыс үшін қолданылады.

Флэш-дискінің бұл бөлігі де зақымдану қаупіне ұшырайды және микроконтроллермен проблемалардан айырмашылығы, оларды өз бетімен шешу мүмкін емес. Бақытымызға орай, заманауи дискілерде резонаторлар салыстырмалы түрде сирек істен шығады.

USB қосқышы
Жағдайлардың басым көпшілігінде заманауи флэш-дискілерде USB 2.0 типті A қосқышы бар, ол қабылдауға және беруге бағытталған. Ең жаңа дискілер USB 3.0 типті A және C типін пайдаланады.

Қосымша компоненттер

Жоғарыда аталған флэш-жад құрылғысының негізгі құрамдас бөліктеріне қоса, өндірушілер жиі оларды жарық диодты индикатор, жазудан қорғау қосқышы және белгілі бір үлгілерге арналған кейбір ерекше мүмкіндіктер сияқты қосымша элементтермен қамтамасыз етеді.

Жарықдиодты индикатор
Көптеген флэш-дискілерде шағын, бірақ жеткілікті жарық диоды бар. Ол флэш-дискінің белсенділігін (ақпаратты жазу немесе оқу) визуалды түрде көрсетуге арналған немесе жай ғана дизайн элементі болып табылады.


Бұл көрсеткіш көбінесе флэш-дискінің өзі үшін ешқандай функционалдық жүктемені көтермейді және шын мәнінде пайдаланушының ыңғайлылығы немесе сұлулық үшін қажет.

Жазуды қорғау қосқышы
Бұл элемент SD карталарына көбірек тән, дегенмен ол кейде USB жад құрылғыларында кездеседі. Соңғылары жиі қолданылады корпоративтік ортаәртүрлі ақпаратты, соның ішінде маңызды және құпияны тасымалдаушылар ретінде. Мұндай деректердің кездейсоқ жойылуымен байланысты оқиғаларды болдырмау үшін кейбір үлгілердегі флэш-дискілерді өндірушілер қорғаныс қосқышын пайдаланады: сақтау құрылғысының қуат беру тізбегіне қосылған кезде резистор. электр тоғыжад ұяшықтарына өту.


Қорғау қосылған дискіден ақпаратты жазуға немесе жоюға әрекеттенгенде, ОЖ келесі хабарды көрсетеді.

Осыған ұқсас түрде қорғаныс USB кілттерінде жүзеге асырылады: кейбір нақты бағдарламалық жасақтаманың дұрыс жұмыс істеуі үшін қажетті қауіпсіздік сертификаттары бар флэш-дискілер.

Бұл элемент те бұзылуы мүмкін, нәтижесінде бақытсыз жағдай туындайды - құрылғы жұмыс істеп тұрған сияқты, бірақ оны пайдалану мүмкін емес. Біздің сайтта бұл мәселені шешуге көмектесетін материал бар.

Бірегей компоненттер

Оларға, мысалы, Lightning, microUSB немесе Type-C қосқыштарының болуы жатады: олар бар флэш-дискілер, соның ішінде смартфондар мен планшеттерде пайдалануға арналған.

Флэш-жад (ағыл. Flash-Memory) – қатты күйдегі жартылай өткізгішті тұрақты емес қайта жазылатын жадының бір түрі.

Жұмыс принципі

Флэш жадты бағдарламалау

Флэш жадын өшіру

Оқиға

Сипаттамалары

Файлдық жүйелер

Қолдану

Жад карталарының түрлері

1 қалыпты

Флэш-жад (ағыл. Flash-Memory) – қатты күйдегі жартылай өткізгішті тұрақты емес қайта жазылатын жадының бір түрі.

Оны қалағаныңызша оқуға болады, бірақ мұндай жадқа шектеулі рет қана жаза аласыз (максималды – миллионға жуық цикл). Флэш-жад кең таралған және шамамен 100 000 жазу цикліне төтеп бере алады - дискет немесе CD-RW жұмыс істей алатындан әлдеқайда көп.

Құрамында қозғалатын бөліктер жоқ, сондықтан айырмашылығы қатты дискілер, сенімдірек және ықшам.

Ықшамдығына, арзандығына және қуатты аз тұтынуына байланысты флэш-жад кеңінен қолданылады портативті құрылғыларбатареялар мен аккумуляторларда жұмыс істейтін – сандық камералар мен бейнекамералар, цифрлық дыбыс жазу құрылғылары, MP3 ойнатқыштары, PDA, ұялы телефондар, сонымен қатар смартфондар мен коммуникаторлар. Сонымен қатар, ол кірістірілген сақтау үшін пайдаланылады бағдарламалық қамтамасыз етуәртүрлі құрылғыларда (маршрутизаторлар, АТС, принтерлер, сканерлер), әртүрлі контроллерлерде.

Сондай-ақ, соңғы жылдары кең таралған USB флэшиілгіш дискілер мен компакт-дискілерді іс жүзінде алмастыратын кілттер («флэш-диск», USB дискі, USB дискі).

2008 жылдың соңында флэш-жадқа негізделген құрылғыларды нарықтан шығаруға кедергі келтіретін негізгі кемшілік. қатты дискілер, бұл қатты дискілер үшін бұл параметрден 2-3 есе асатын жоғары баға/көлем қатынасы. Осыған байланысты флэш-дискілердің көлемі соншалықты үлкен емес. Бұл бағыттар бойынша жұмыстар жүргізілуде. Технологиялық процесс арзандайды, бәсекелестік күшейеді. Көптеген фирмалар шығарылымды жариялады SSD дискілері 256 ГБ немесе одан көп.

Қатты дискілермен салыстырғанда флэш-жадқа негізделген құрылғылардың тағы бір кемшілігі - бұл таңқаларлық, төмен жылдамдық. SSD өндірушілері бұл құрылғылардың жылдамдығы қатты дискілердің жылдамдығынан жоғары деп мәлімдегеніне қарамастан, іс жүзінде ол айтарлықтай төмен болып шықты. Әрине, SSD дискісі қатты диск сияқты уақытты үдетуге, бастарды орналастыруға және т.б. жұмсамайды. Бірақ қазіргі заманғы SSD дискілерінде қолданылатын флэш-жад ұяшықтарын оқу және одан да көп жазу уақыты ұзағырақ. айтарлықтай төмендеуіне әкеледі жалпы өнімділік. Әділ болу үшін айта кету керек соңғы үлгілер SSD дискілері және осы параметрде қатты дискілерге өте жақын. Дегенмен, бұл модельдер әлі де тым қымбат.

2009 жылдың ақпанында USB-ны жөнелту флэш-дисксыйымдылығы 512 Гб. Бұл модельМәскеуде сатылымда пайда болды. Соңғы пайдаланушыға арналған мұндай модельдің болжалды құны $250 шегінде жоспарланған, бұл мұндай флэш-дискіні айқын бәсекелес етеді. сыртқы HDD. Флэш-дискінің шағын ықшам өлшемі бар, USB 2.0 интерфейсі, оқу жылдамдығы 11 МБ/сек. және 10МБ/сек. Мазмұны [жою]

Жұмыс принципі

Флэш жадты бағдарламалау

Флэш жадын өшіру

Флэш-жад ақпаратты ұяшықтар деп аталатын қалқымалы транзисторлар массивінде сақтайды. Дәстүрлі бір деңгейлі ұяшық (SLC) құрылғыларында әрбір ұяшық тек бір битті сақтай алады. Кейбір жаңа көп деңгейлі ұяшық (MLC) құрылғылары әртүрлі деңгейлерді пайдаланып бір биттен көп сақтай алады электр зарядытранзистордың қалқымалы қақпасында.

Флэш-жадтың бұл түрінің негізінде НЕМЕСЕ элементі (ағыл. NOR) болып табылады, себебі қалқымалы транзисторда төмен ысырма кернеуі біреуін көрсетеді.

Транзистордың екі қақпасы бар: басқару және қалқымалы. Соңғысы толығымен оқшауланған және электрондарды 10 жылға дейін ұстауға қабілетті. Сондай-ақ ұяшықта дренаж және көз бар. Кернеумен бағдарламалау кезінде басқару қақпасында электр өрісі пайда болады және туннельдік эффект пайда болады. Кейбір электрондар оқшаулағыш қабат арқылы туннельден өтіп, қалқымалы қақпаға кіреді, сонда олар қалады. Қалқымалы қақпадағы заряд дренаждық-көз арнасының «енін» және оқу кезінде қолданылатын оның өткізгіштігін өзгертеді.

Бағдарламалау және оқу ұяшықтары қуатты тұтынуда өте ерекшеленеді: флэш-жад құрылғылары жазу кезінде өте көп ток тұтынады, ал оқу кезінде қуат тұтыну аз.

Ақпаратты өшіру үшін басқару қақпасына жоғары теріс кернеу беріледі, ал қалқымалы қақпадан электрондар (туннель) көзге өтеді.

NOR архитектурасында әрбір транзистор жеке контактіге қосылуы керек, бұл схеманың өлшемін арттырады. Бұл мәселе NAND архитектурасы арқылы шешіледі.

NAND түрі NAND элементіне негізделген (ағыл. NAND). Жұмыс принципі бірдей, ол NOR түрінен тек ұяшықтарды және олардың контактілерін орналастыруда ғана ерекшеленеді. Нәтижесінде әрбір ұяшыққа жеке контактіні қосу қажет емес, сондықтан NAND чипінің өлшемі мен құнын айтарлықтай азайтуға болады. Сондай-ақ жазу және өшіру жылдамырақ. Дегенмен, бұл архитектура ерікті ұяшыққа қол жеткізуге мүмкіндік бермейді.

NAND және NOR архитектуралары қазір параллель жұмыс істейді және бір-бірімен бәсекелеспейді, өйткені олар деректерді сақтаудың әртүрлі салаларында қолданылады.

Оқиға

Флэш-жадыны Фудзио Масуока 1984 жылы Toshiba-да болған кезде ойлап тапты. «Флэш» атауын Toshiba-да Фудзидің әріптесі Шодзи Аридзуми де ойлап тапты, өйткені жадтың мазмұнын өшіру процесі оған жарқылды еске түсірді. Масуока өзінің дизайнын Сан-Франциско, Калифорнияда өткен IEEE 1984 Халықаралық электронды құрылғылар жиналысында (IEDM) ұсынды. Intel өнертабыстың үлкен әлеуетін көрді және 1988 жылы NOR түріндегі алғашқы коммерциялық флэш чипті шығарды.

Флэш-жадтың NAND түрін Toshiba 1989 жылы қатты күйдегі тізбектердің халықаралық конференциясында жариялады. Ол жылдамырақ жазу жылдамдығына және шағын чип аймағына ие болды.

2008 жылдың аяғында флэш-жад өндірісінің көшбасшылары Samsung (нарықтың 31%) және Toshiba (нарықтың 19%, Sandisk-пен бірлескен зауыттарды қоса алғанда). (2008 жылдың 4-тоқсанындағы iSupply деректері бойынша). NAND флэш жады микросхемалар Open NAND Flash интерфейсінің жұмыс тобымен (ONFI) стандартталған. Ағымдағы стандарт - 2006 жылдың 28 желтоқсанында шыққан ONFI спецификациясының 1.0 нұсқасы. ONFI тобы NAND чиптерін өндіруде бәсекелес Samsung және Toshiba қолдау көрсетеді: Intel, Hynix және Micron Technology.

Сипаттамалары

Флэш жады бар кейбір құрылғылардың жылдамдығы 100 Мб/с дейін жетуі мүмкін. Жалпы алғанда, флэш-карталар жылдамдықтардың кең таралуына ие және әдетте стандартты CD дискінің (150 Кб / с) жылдамдықтарында белгіленеді. Сонымен, 100x-де көрсетілген жылдамдық 100 x 150 Кбит/с = 15000 Кбит/с = 14,65 Мбит/с дегенді білдіреді.

Негізінде флэш-жад микросхемасының көлемі килобайттан бірнеше гигабайтқа дейін өлшенеді.

2005 жылы Toshiba және SanDisk бір транзистор қалқымалы қақпада әртүрлі деңгейдегі электр зарядын пайдаланып бірнеше биттерді сақтай алатын қабатты ұяшық технологиясына негізделген 1 Гб NAND чиптерін енгізді.

Samsung 2006 жылдың қыркүйегінде 40 нм көмегімен жасалған 8 ГБ чипті ұсынды технологиялық процесс. 2007 жылдың соңында Samsung жылдары 30 нм технологиялық технологияны қолдану арқылы жасалған әлемдегі бірінші MLC (көп деңгейлі ұяшық) NAND флэш жады микросхемасын жасау туралы хабарлады. Чиптің сыйымдылығы да 8 ГБ. Жад микросхемалары 2009 жылы жаппай өндіріске шығады деп күтілуде.

Құрылғылардағы дыбыс деңгейін арттыру үшін жиі бірнеше чиптердің массиві қолданылады. Негізінен 2007 жылдың ортасы USB құрылғыларыал жад карталарының сыйымдылығы 512 МБ-тан 64 ГБ-қа дейін. USB құрылғыларының ең үлкен көлемі - 1 ТБ.

Файлдық жүйелер

Флэш-жадтың негізгі әлсіз жері - қайта жазу циклдерінің саны. Жағдай сонымен қатар ОЖ деректерді бір жерге жиі жазатынына байланысты нашарлайды. Мысалы, файлдық жүйе кестесі жиі жаңартылып отырады, осылайша жадтың бірінші секторлары өз қорын әлдеқайда ертерек пайдаланады. Жүктемені теңестіру жадтың қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзартуға мүмкіндік береді.

Бұл мәселені шешу үшін арнайы файлдық жүйелер құрылды: GNU/Linux үшін JFFS2 және YAFFS және Microsoft Windows үшін exFAT.

USB флэш-дискілері мен SecureDigital және CompactFlash сияқты жад карталарында қателерді анықтайтын және түзететін және флэш жадтың қайта жазу ресурсын біркелкі пайдалануға тырысатын кірістірілген контроллері бар. Мұндай құрылғыларда арнайы файлдық жүйені пайдаланудың мағынасы жоқ, ал жақсы үйлесімділік үшін әдеттегі FAT қолданылады.

Қолдану

Флэш-карталар әртүрлі түрлері(сәйкестік өлшемді анықтау үшін көрсетілген)

Флэш-жад USB флэш-дискілерінде қолданылуымен танымал. USB флэшжүргізу). Жадтың NAND түрі негізінен пайдаланылады, ол USB арқылы USB массалық сақтау құрылғысы (USB MSC) интерфейсі арқылы қосылады. Бұл интерфейске заманауи нұсқалардың барлық операциялық жүйелері қолдау көрсетеді.

Жоғары жылдамдығына, көлеміне және ықшам өлшеміне байланысты USB флэш-дискілері нарықтағы дискеталарды толығымен ауыстырды. Мысалы, 2003 жылдан бастап Dell иілгіш дискісі бар компьютерлер шығаруды тоқтатты.

AT осы сәт USB флэш-дискілерінің кең ауқымы әртүрлі пішіндер мен түстерде қол жетімді. Нарықта оларға жазылған деректерді автоматты түрде шифрлайтын флэш-дискілер бар. Жапондық Solid Alliance компаниясы тіпті тағам түріндегі флешкаларды шығарады.

Арнайы GNU/Linux дистрибутивтері және USB таяқшаларынан тікелей іске қосылатын бағдарламалардың нұсқалары бар, мысалы, олардың қолданбаларын интернет-кафелерде пайдалану үшін.

ReadyBoost технологиясы Windows Vistaөнімділігін арттыру үшін компьютерге орнатылған USB флэш-дискісін немесе арнайы флэш жадын пайдалана алады. SecureDigital (SD) және Memory Stick сияқты жад карталары да портативті жабдықта (камералар, ұялы телефондар) белсенді түрде қолданылатын флэш-жадқа негізделген. USB дискілерімен бірге флэш-жад портативті жад медиа нарығының үлкен бөлігін алады.

Жадтың NOR түрі BIOS және DSL модемдері, маршрутизаторлар және т.б. сияқты құрылғылардың ROM жадында жиі пайдаланылады. Флэш-жад құрылғылардың микробағдарламасын оңай жаңартуға мүмкіндік береді, ал жазу жылдамдығы мен көлемі мұндай құрылғылар үшін соншалықты маңызды емес.

Қазір қатты дискілерді флэш-жадқа ауыстыру мүмкіндігі белсенді түрде қарастырылуда. Нәтижесінде компьютер жылдамырақ қосылады, ал қозғалатын бөліктердің болмауы қызмет ету мерзімін арттырады. Мысалы, XO-1-де үшінші әлем елдері үшін белсенді түрде әзірленіп жатқан «$100 ноутбук» орнына, қатты диск 1 ГБ флэш-жад пайдаланылады. Тарату ГБ үшін жоғары бағамен және жазу циклдерінің шектеулі санына байланысты қатты дискілерге қарағанда сақтау мерзімінің қысқаруымен шектеледі.

Жад карталарының түрлері

Ұялы телефондарда қолданылатын жад карталарының бірнеше түрі бар.

MMC (MultiMedia Card): MMC форматтық картасының өлшемі шағын - 24x32x1,4 мм. SanDisk және Siemens бірлесіп әзірлеген. MMC жад контроллерін қамтиды және құрылғылармен жоғары үйлесімді әртүрлі түрлері. Көп жағдайда MMC карталарына SD ұясы бар құрылғылар қолдау көрсетеді.
RS-MMC (Кішірейтілген өлшемді мультимедиа картасы): стандартты MMC өлшемінен жарты өлшемді жад картасы. Оның өлшемдері 24x18x1,4 мм, ал салмағы шамамен 6 г, барлық басқа сипаттамалар MMC-ден ерекшеленбейді. RS-MMC карталарын пайдалану кезінде MMC стандартымен үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін адаптер қажет.
DV-RS-MMC (Қос вольтты кішірейтілген өлшемді мультимедиа картасы): қос қуат көзі (1,8 және 3,3 В) бар DV-RS-MMC жад карталары ұялы телефоныңызға аздап ұзағырақ жұмыс істеуге мүмкіндік беретін қуат тұтынуды азайтады. Карточканың өлшемдері RS-MMC өлшемдерімен бірдей, 24x18x1,4 мм.
MMCmicro: шағын жад картасы мобильді құрылғыларөлшемдері 14х12х1,1 мм. Стандартты MMC ұяшығымен үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін адаптерді пайдалану қажет.

SD картасы (Secure Digital Card): SanDisk, Panasonic және Toshiba қолдау көрсетеді. SD стандарты MMC стандартының одан әрі дамуы болып табылады. Көлемі мен сипаттамалары бойынша SD карталары MMC-ге өте ұқсас, тек сәл қалыңырақ (32x24x2,1 мм). MMC-тен басты айырмашылығы - авторлық құқықты қорғау технологиясы: картада рұқсат етілмеген көшіруден криптографиялық қорғаныс, ақпаратты кездейсоқ өшіру немесе жоюдан қорғаудың жоғарылауы және механикалық жазудан қорғау қосқышы бар. Сәйкес стандарттарға қарамастан, SD карталарын MMC ұясы бар құрылғыларда пайдалану мүмкін емес.
SD (Trans-Flash) және SDHC (жоғары сыйымдылық): Ескі SD карталары деп аталады. Trans-Flash және жаңа SDHC (жоғары сыйымдылық) және олардың оқырмандары максималды сақтау сыйымдылығы шегінде ерекшеленеді, Trans-Flash үшін 2 ГБ және жоғары сыйымдылық (жоғары сыйымдылық) үшін 32 ГБ. SDHC оқу құралдары SDTF форматымен кері үйлесімді, яғни SDTF картасы SDHC оқу құралында ақаусыз оқылады, бірақ SDTF құрылғысында үлкенірек SDHC сыйымдылығының тек 2 ГБ ғана көрінеді немесе ол мүлдем оқылмайды. TransFlash пішімі SDHC форматымен толығымен ауыстырылады деп болжануда. Екі ішкі пішім де үш физикалық пішімдердің кез келгенінде ұсынылуы мүмкін. өлшемдері (стандартты, шағын және микро).
miniSD (Mini Secure Digital Card): бастап стандартты карталар Secure Digital өлшемі кішірек 21,5x20x1,4 мм. Кәдімгі SD ұяшығымен жабдықталған құрылғыларда картаның жұмысын қамтамасыз ету үшін адаптер қолданылады.
microSD (Micro Secure Digital Card): қосулы осы сәт(2008) ең ықшам алынбалы флэш-жад құрылғылары (11x15x1 мм). Олар, ең алдымен, ұялы телефондарда, коммуникаторларда және т.б. қолданылады, өйткені олардың ықшамдығына байланысты олар құрылғының жадын оның өлшемін ұлғайтпай айтарлықтай кеңейте алады. Жазудан қорғау қосқышы microSD-SD адаптеріне орналастырылған.

MS Duo (Memory Stick Duo): осы стандартесте сақтау қабілеті дамып, сақталды Sony бойынша. Дене жеткілікті күшті. Қазіргі уақытта бұл ұсынылғандардың ішіндегі ең қымбат жады. Memory Stick Duo дәл сол Sony компаниясының кеңінен қолданылатын Memory Stick стандарты негізінде жасалған, ол өзінің шағын өлшемімен (20x31x1,6 мм.) ерекшеленеді.