Wybierz dysk flash. Kluczowe cechy dysków flash USB

Witajcie przyjaciele. Dzisiaj nie rozważymy żadnych schematów niektórych projektów, tematem na dziś jest tak zwany domowy dysk flash. Niektórzy oczywiście mogą nie wierzyć, że jest to możliwe w domu, i robią to dobrze, ponieważ jest to dość trudne i prawie niemożliwe jest zrobienie tego w domu bez specjalnego sprzętu. Ale inteligentni ludzie już dawno wymyślili karty pamięci do telefonów komórkowych. W sklepach bez problemu można znaleźć przejściówkę, za pomocą której można podłączyć kartę pamięci do komputera przez port USB. Ten adapter kosztuje tylko 2 USD.

Urządzenie działa bardzo prosto – wystarczy włożyć kartę pamięci w określone miejsce na adapterze, a sam adapter jest wykonany w formie wtyczki USB, którą wystarczy podłączyć do portu USB komputera. Do naszego domowego pendrive’a trzeba mieć właśnie taki adapter z kartą pamięci z telefonu komórkowego i jeszcze jedną wtyczkę lub odpowiednie plastikowe etui na USB.

Następnie wkładamy przejściówkę w obudowę wtyczki i zamykamy pokrywę i widzimy co mamy.

Teraz wygląda jak odcięta wtyczka USB, ale nikt nawet nie będzie podejrzewał, że jest tam pendrive! Teraz czas na schematy. Są 4 przewody, wcześniej usuwamy niewielką część izolacji z przewodów i cynujemy je. Następnie bierzemy kilka zupełnie nowych części (lepiej wziąć uszkodzone, ale żeby wyglądały jak nowe) i dzielimy się nimi. Nie ma tu konkretnego obwodu, lutuj co chcesz, projekt powinien wyglądać jak obwód, oczywiście nie zadziała! Możesz użyć kondensatorów, rezystorów, kondensatorów polarnych i niepolarnych oraz kilku tranzystorów, jak wiesz, niektóre dyski flash mają wbudowany wskaźnik LED z tyłu, możesz uzyskać symulator takiego wskaźnika, aby nasze domowe pendrive wygląda wiarygodnie i nie budzi wątpliwości.

W tym celu rozpakowuje się gniazdo USB i wtyczkę dołączoną do artykułu, zasilanie jest dostarczane przez boczne kanały, które należy podłączyć do naszych przewodów, następnie montujemy najprostszy obwód migacza dla jednej diody LED, w tym przypadku mamy dwa więcej darmowych przewodów do których możemy podpiąć gotowe<блеф>schemat przechowywania pamięci. Tak więc podsumujmy - otrzymaliśmy dość ciekawą konstrukcję, po podłączeniu do portu USB komputera dioda zacznie migać i da to postronnym wrażenie, że jest podłączony pendrive, ale będą bardziej zdziwieni, gdy komputer o tym powiadomi jest do niego podłączony dysk pamięci! Tak, wszyscy zaczną wierzyć, że jesteś geniuszem i poproszą o schemat tak prostego cudownego pendrive'a. Postaraj się, aby schemat połączeń szczegółów był jak najbardziej zagmatwany, aby nawet mistrz nie podejrzewał, co to za oszustwo. Cóż, to wszystko, takie ciekawe gadżety można zobaczyć w dalszych artykułach, pożegnanie przyjaciół - Arthur Kasyan (AKA).

Obecnie dyski flash są najpopularniejszymi zewnętrznymi nośnikami pamięci. W przeciwieństwie do dysków optycznych i magnetycznych (odpowiednio CD/DVD i dysków twardych), dyski flash są bardziej kompaktowe i odporne na uszkodzenia mechaniczne. A dzięki jakiej kompaktowości i stabilności osiągnięto? Dowiedzmy Się!

Pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że wewnątrz pendrive'a nie ma ruchomych części mechanicznych, które mogłyby zostać uszkodzone przez upadki lub wstrząsy. Osiąga się to dzięki konstrukcji - bez obudowy ochronnej pendrive jest płytką drukowaną, do której przylutowane jest złącze USB. Przyjrzyjmy się jego składnikom.

Główne składniki

Składniki większości dysków flash można podzielić na podstawowe i dodatkowe.

Najważniejsze z nich to:

1. układy pamięci NAND;
2. kontroler;
3. rezonator kwarcowy.
4. Złącze USB

Pamięć NAND
Napęd działa dzięki pamięci NAND: mikroukładom półprzewodnikowym. Układy takiej pamięci, po pierwsze, są bardzo kompaktowe, a po drugie, są bardzo pojemne: jeśli na początku dyski flash straciły objętość na znane wówczas dyski optyczne, teraz nawet dyski Blu-Ray przekraczają pojemność. Taka pamięć między innymi jest również nieulotna, to znaczy nie wymaga źródła zasilania do przechowywania informacji, w przeciwieństwie do chipów RAM tworzonych przy użyciu podobnej technologii.


Jednak pamięć NAND ma jedną wadę w porównaniu z innymi typami urządzeń pamięci masowej. Faktem jest, że żywotność tych chipów jest ograniczona pewną liczbą cykli przepisywania (kroki odczytu / zapisu informacji w komórkach). Średnia liczba cykli odczytu i zapisu wynosi 30 000 (w zależności od typu układu pamięci). Wydaje się, że to niesamowita ilość, ale w rzeczywistości oznacza około 5 lat intensywnego użytkowania. Jednak nawet po osiągnięciu limitu dysk flash może być nadal używany, ale tylko do odczytu danych. Ponadto, ze względu na swój charakter, pamięć NAND jest bardzo podatna na przepięcia elektryczne i wyładowania elektrostatyczne, dlatego trzymaj ją z dala od źródeł takich zagrożeń.

Kontroler
Numer 2 na rysunku na początku artykułu to maleńki mikroukład - kontroler, narzędzie komunikacji między pamięcią flash a podłączonymi urządzeniami (komputery, telewizory, radia samochodowe itp.).


Kontroler (inaczej nazywany mikrokontrolerem) to miniaturowy prymitywny komputer z własnym procesorem i pewną ilością pamięci RAM, używany do buforowania danych i celów serwisowych. Procedura aktualizacji oprogramowania układowego lub BIOS-u oznacza po prostu aktualizację oprogramowania mikrokontrolera. Jak pokazuje praktyka, najczęstszą awarią dysków flash jest awaria kontrolera.

Rezonator kwarcowy
Elementem tym jest maleńki kryształ kwarcowy, który podobnie jak w zegarku elektronicznym wytwarza drgania harmoniczne o określonej częstotliwości. W dyskach flash rezonator służy do komunikacji między kontrolerem, pamięcią NAND i dodatkowymi komponentami.

Ta część pendrive'a jest również zagrożona uszkodzeniem i, w przeciwieństwie do problemów z mikrokontrolerem, samodzielne ich rozwiązanie jest prawie niemożliwe. Na szczęście w nowoczesnych napędach rezonatory zawodzą stosunkowo rzadko.

Złącze USB
W zdecydowanej większości przypadków nowoczesne dyski flash mają złącze USB 2.0 typu A, które jest nastawione na odbiór i przesyłanie. Najnowsze dyski korzystają z USB 3.0 typu A i typu C.

Dodatkowe elementy

Oprócz wymienionych powyżej głównych komponentów pamięci flash producenci często dostarczają im elementy opcjonalne, takie jak wskaźnik LED, przełącznik ochrony przed zapisem i niektóre specyficzne funkcje dla niektórych modeli.

Wskaźnik ledowy
Wiele dysków flash ma małą, ale dość jasną diodę LED. Jest przeznaczony do wizualnego przedstawiania aktywności pendrive'a (zapisywania lub odczytywania informacji) lub jest po prostu elementem projektu.


Ten wskaźnik najczęściej nie przenosi żadnego obciążenia funkcjonalnego dla samego dysku flash i jest potrzebny tylko dla wygody użytkownika lub dla urody.

Przełącznik ochrony przed zapisem
Ten element jest bardziej typowy dla kart SD, chociaż czasami występuje w urządzeniach pamięci USB. Te ostatnie są często wykorzystywane w środowisku korporacyjnym jako nośniki różnych informacji, w tym ważnych i poufnych. Aby uniknąć incydentów z przypadkowym skasowaniem takich danych, producenci dysków flash w niektórych modelach stosują wyłącznik ochronny: rezystor, który po podłączeniu do obwodu zasilania urządzenia pamięci masowej zapobiega przedostawaniu się prądu elektrycznego do komórek pamięci.


Podczas próby zapisania lub usunięcia informacji z dysku z włączoną ochroną system operacyjny wyświetli następujący komunikat.

W podobny sposób ochrona realizowana jest w tzw. kluczach USB: pendrive'ach, które zawierają certyfikaty bezpieczeństwa niezbędne do poprawnego działania określonego oprogramowania.

Ten element też może się zepsuć, co skutkuje niefortunną sytuacją – urządzenie wydaje się sprawne, ale nie da się z niego korzystać. Na naszej stronie znajdują się materiały, które mogą pomóc w rozwiązaniu tego problemu.

Unikalne komponenty

Należą do nich na przykład obecność złączy Lightning, microUSB lub Type-C: dyski flash z nimi są przeznaczone do użytku, w tym na smartfonach i tabletach.

Jak odzyskać usunięte pliki z dysku flash? Jaka jest różnica między dyskami flash a zewnętrznymi dyskami twardymi? Jak odzyskać dane?

Świadczymy usługi odzyskiwania danych z pendrive'ów i kart pamięci w przypadku jakichkolwiek awarii. Jeśli twój pendrive nie zostanie wykryty i nie otwiera się, nawet jeśli właśnie się zepsuł, pomożemy Ci odzyskać cenne informacje.

czytnik flash

Adaptery do odczytu układów pamięci

specjaliści ds. odzyskiwania pamięci flash

Ekstraktor danych PC3000

Stacje lutownicze

Specjaliści ds. odzyskiwania pamięci flash:

Schemat pracy

Dostawa

bezpłatny kurier

Diagnostyka

szybko i za darmo

powrót do zdrowia

na profesjonalnym sprzęcie

badanie

jakość i kompletność renowacji

tylko jeśli się powiedzie

Ostatnio dużą popularność zyskały nośniki informacji oparte na układach pamięci flash. W dzisiejszych czasach popularność nie ma sobie równych: karty pamięci w aparatach, telefonach komórkowych, odtwarzaczach, brelokach USB, a ostatnio dyski SSD. Wiele urządzeń jest wyposażonych w gniazda kart pamięci, takich jak drukarki, stacjonarne odtwarzacze DVD, radia samochodowe i wiele innych urządzeń multimedialnych.

A taka popularność nie jest przypadkowa: pod względem praktyczności „pamięci flash” również nie mają sobie równych. Duża, stale rosnąca objętość, która jest już liczona w gigabajtach i dziesiątkach gigabajtów, dość duża prędkość, a także deklarowana niezawodność i trwałość (o tym zagadnieniu zastanowimy się bardziej szczegółowo w ramach tego artykułu).

Najpierw rozważ urządzenie z pamięcią flash.

Pamięć flash ma swoją nazwę od sposobu, w jaki jest zapisywana i kasowana.

Typowy dysk flash USB, a także większość rodzajów kart pamięci i dysków SSD są uporządkowane w następujący sposób:

• tablica ma mikrokontroler, który zapewnia interfejs dysku flash, przetwarza polecenia i wykonuje operacje na pamięci;
• jeden lub więcej układów pamięci;
• oraz ich elektroniczne „wiązanie” elementów pasywnych.

Niektóre karty pamięci nie mają wbudowanego kontrolera i są zasadniczo układem pamięci zapakowanym w etui.

Przyjrzyjmy się bliżej głównym elementom dysku flash.

układy pamięci flash drive

Wszystkie nowoczesne pendrive'y oparte są na nieulotnych układach pamięci NAND. Skrót NAND pochodzi od wyrażenia NOT-AND (funkcja logiczna AND-NOT), które leży u podstaw organizacji elementarnej komórki logicznej, na której ta pamięć jest zbudowana. Elementarne komórki pamięci w tych mikroukładach są łączone w strony, a strony w bloki.

Przy takiej organizacji dostęp do osobnej komórki pamięci jest niemożliwy, można tylko przeczytać całą stronę, a wymazać i przepisać tylko cały blok. Z cech takiej organizacji można zauważyć dużą szybkość i dużą gęstość umieszczania na chipie.

Ale są też wady.

Na przykład, jeśli zasilanie urządzenia zostanie nagle wyłączone podczas dokonywania zmian w określonym bloku danych, istnieje możliwość utraty danych w tym bloku, ponieważ mogą one zostać wczytane do bufora, skasowane w głównej macierzy pamięci i zmieniony blok nie został jeszcze zapisany w pamięci. Jest to częsta przyczyna tak zwanego „logicznego” uszkodzenia dysku.

Wiadomo, że systemy operacyjne z rodziny Windows mają tryb „zapisu zwrotnego”. Dzieje się tak, gdy dane są zapisywane bezpośrednio na dysku bezpośrednio, a tabela alokacji plików jest przechowywana w pamięci RAM i aktualizowana na nośniku po chwili lub po wystąpieniu określonych zdarzeń.

W rezultacie dość często dochodzi do sytuacji, gdy po zapisaniu danych na pendrive'a, użytkownik natychmiast usuwa je ze złącza bez użycia funkcji bezpiecznego zamykania, która po prostu aktualizuje tabele alokacji plików na nośniku i „poprawnie” odmontuje go z systemu.

W efekcie w najlepszym przypadku dane będą fizycznie obecne na dysku, ale nie będą wyświetlane w drzewie plików, a w najgorszym przypadku uszkodzona zostanie struktura logiczna dysku, a dysk może nie być dłużej być poprawnie „wykrywany”. Jak mówią w takich przypadkach, „komputer nie widzi dysku flash USB”.

We wszystkich takich przypadkach dane można szybko przywrócić, kontaktując się z naszym centrum odzyskiwania informacji.

Głównym problemem z pamięcią flash jest zużycie komórek pamięci.

Faktem jest, że każda pamięć flash ma ograniczoną liczbę cykli przepisywania dla każdej komórki (od 100 000 do 1 000 000 cykli).

Jeśli w aparacie lub odtwarzaczu, w którym dane nie są zbyt często aktualizowane, takie ograniczenie nie jest krytyczne, to np. podczas pracy z bazami danych na pendrive'ie zasób ten może się dość szybko zużyć, ponieważ zmiany zachodzą bardzo często , w wyniku czego jeden i ten sam blok danych.

W związku z tym nie zaleca się używania pamięci flash do pracy, stałego dostępu do danych, a także do instalowania na niej systemu operacyjnego, ponieważ zasób takiego dysku flash zostanie bardzo szybko wyczerpany, a dysk flash zostanie stają się bezużyteczne.

Nigdy nie używaj pendrive'a do pracy w programach księgowych!

Kontroler pamięci flash

Najbardziej złożoną i tajemniczą częścią pendrive'a jest oczywiście jego kontroler.

Jego główne funkcje to praca z układami pamięci (wykonywanie operacji stronicowania, pobieranie danych, zapisywanie bloków, umieszczanie i adresowanie danych w kilku układach pamięci, a także inne funkcje specjalne) oraz udostępnianie interfejsu do urządzenia hosta.

Po otrzymaniu polecenia odczytu określonej komórki danych, kontroler musi określić, w którym chipie znajduje się ta komórka, w którym bloku tego chipa, na której stronie bloku, a następnie rzeczywisty adres komórki na stronie. Ponieważ można odczytać tylko całą stronę, kontroler wczytuje ją do swojego bufora, znajduje w niej żądaną komórkę i wysyła jej zawartość do urządzenia hosta.

Po otrzymaniu polecenia zapisu, wymagany blok również zostaje znaleziony, ale tym razem nie jest on odczytywany strona po stronie, ale w całości. Następnie w buforze wprowadzane są niezbędne zmiany, blok z mikroukładu jest całkowicie kasowany, a zmieniony blok jest ponownie zapisywany z bufora sterownika.

Ponadto, aby wyrównać zużycie bloków, kontroler okresowo je ponownie przypisuje (w rzeczywistości zamienia je). W rezultacie uzyskuje się dość równomierne zużycie w cyklach zapisu, a zatem chipy pamięci działają dłużej. Kontroler monitoruje stan każdego bloku z osobna, a jeśli któryś z bloków przekroczył dopuszczalną liczbę cykli nadpisywania, kontroler przechodzi w tryb tylko do odczytu - można z niego odczytać dane, ale nie można ich już zapisywać. Takie napędy nie nadają się do dalszego użytkowania.

W takim przypadku należy skopiować dane z nośnika i zastąpić je.

Kontroler ma oprogramowanie układowe, tabele konfiguracji, a niektóre modele przechowują tabele zużycia bloków pamięci, a także wiele innych informacji serwisowych. Różnorodność kontrolerów jest bardzo duża, a ich wersje są po prostu niezliczone. Dotyczący, w przypadku jakichkolwiek uszkodzeń administratora nie ma sensu szukać zamiennika w celu przywrócenia danych.

Aby odzyskać w tym przypadku układy pamięci są lutowane, odczytywane na specjalnym sprzęcie, a dane są zbierane ręcznie w postaci mozaiki.

Do zasilania mikroukładów i dopasowania poziomów logicznych potrzebne jest wiązanie elektroniczne. I choć nie ma tu nic skomplikowanego, nierzadko zdarza się, że ta konkretna wiązka elektroniczna psuje się, zwłaszcza stabilizator mocy. Odzyskiwanie danych w tym przypadku zależy od stopnia uszkodzenia: albo elektronika zostaje przywrócona bezpośrednio na pendrive i dane są odczytywane w trybie normalnym, albo, jak w przypadku spalonego kontrolera, dane są pobierane bezpośrednio z chipów pamięci i zbierane ręcznie.

Ostatnio pojawiły się dyski flash, w których kontroler, pamięć i cała elektronika są spakowane w jeden chip. To są monolityczne dyski flash. Ta konstrukcja jest znacznie bardziej kompaktowa niż klasyczna, ale ma wiele wad: mniejszą niezawodność, gorsze chłodzenie i brak dostępu do układu pamięci z pominięciem kontrolera.

W przypadku awarii kontrolera lub wiązki elektronicznej w podobnym dysku flash złożoność pracy odzyskiwania danych wzrasta o rząd wielkości.

Pytanie, które często pojawia się wśród potencjalnych nabywców, to jaki pendrive wybrać i jak wybrać pendrive?

Wielu kieruje się znanymi markami, mając nadzieję, że produkty znanej firmy będą lepsze i bardziej niezawodne, ale tutaj jest trochę inaczej. Z reguły znak towarowy, pod którym produkowany jest dany pendrive nie ma w ogóle nic wspólnego z produkcją urządzenia, a jedynie zamawia partię gotowych pendrive'ów z własnym logo i opakowaniem, a jakość produktu ma nie zależą w żaden sposób od znaku towarowego.

Z reguły nie można wybrać dysku flash za pomocą określonego kontrolera lub układów pamięci - nawet w dyskach flash o tym samym wyglądzie z różnych partii można stosować różne mikroukłady.

Dlatego kryteria wyboru pamięci flash są niezwykle subiektywne.- solidna konstrukcja, sztywne mocowanie złącza USB, brak ruchomych części, najlepiej metalowa obudowa (dla lepszego chłodzenia i ochrony przed ładunkami elektrostatycznymi) i klasyczna wielochipowa architektura.

Pendrive o klasycznym wyglądzie od jednoukładowego najłatwiej odróżnić po złączu USB - zwykłe pendrive'y mają metalowe złącze, jak na każdym kablu USB, złącza jednoukładowe są zwykle cienkie, o połowę mniejsze port, bez metalowej części na obwodzie.

Jak widać, pomimo wszystkich plusów, pendrive'y mają wystarczająco dużo wad, w świetle których nie warto ufać pendrive'om z cennymi informacjami w jednym egzemplarzu.

Istota problemu

Po awarii zasilania dostęp do dysku flash staje się niemożliwy, ponieważ komputer w ogóle nie odpowiada na jego połączenie lub wyświetla się komunikat „Urządzenie USB nie jest rozpoznawane”. Pendrive'y są bardziej podatne na tego typu uszkodzenia, ponieważ zasilane są bezpośrednio z portu USB i wykorzystują własne konwertery do zasilania obwodów wewnętrznych. Karty SD, microSD, CF są zwykle używane w technologii fotograficznej i wideo. A po podłączeniu do komputera nie zasilają bezpośrednio z niego, ponieważ do ich podłączenia służą urządzenia pośredniczące - czytniki kart.

Powoduje

• Nieprawidłowe podłączenie dodatkowych złączy USB do płyty głównej
• Awaria płyty głównej lub zasilacza, która doprowadziła do wzrostu napięcia na złączach USB.
• Wadliwe przedłużacze USB i koncentratory USB z zasilaczami niskiej jakości
• Spontaniczna awaria elementów pendrive'a

• Całkowity brak reakcji systemu na podłączenie pendrive'a
• Pojawia się komunikat „Urządzenie USB nierozpoznane”
• Komunikat o przekroczeniu dopuszczalnego poboru prądu ze złącza USB
• Zapach palenia z pendrive'a.

Wpływ tej usterki na informacje użytkownika zależy od rozmiaru uszkodzenia. Jeśli tylko obwody zasilania dysku flash ulegną awarii, nie wpłynie to w żaden sposób na dane użytkownika i zostaną one całkowicie przywrócone. Jeżeli kontroler się przepalił, to należy wlutować pamięć i odczytać ją na czytniku NAND. W tym przypadku również jakość odzyskiwania jest zwykle dobra. Ale jeśli włamie się bezpośrednio do układów pamięci dysku flash, w takim przypadku odzyskanie danych jest zwykle niemożliwe.

Metody diagnostyczne

Uszkodzenia elektryczne dysków flash diagnozuje się w taki sam sposób, jak każde urządzenie elektroniczne. Wypalone elementy ze śladami uszkodzeń termicznych widać od razu. Resztę sprawdzają instrumenty. Elementy zabezpieczające (jeśli występują) są sprawdzane. Sprawdzane są napięcia dostarczane do obwodu. Nowoczesna produkcja podąża ścieżką zwiększania integracji i minimalizowania liczby poszczególnych elementów w urządzeniach, a także poprawy efektywności energetycznej – liniowe układy stabilizacji napięcia zastępowane są impulsowymi o wysokiej sprawności. Zobaczmy, jak z biegiem czasu zmieniały się obwody obwodów mocy flash.
Na ryc. 2 pokazuje pozostałe dwa dyski flash, na zupełnie innych kontrolerach. Łączy je to, że zawierają minimum elementów aktywnych (mikroukładów) - tylko kontrolery i układy pamięci, reszta elementów jest pasywna - rezystory, kondensatory. Tych. przynajmniej trochę, ale koszt produkcji jest zmniejszony. Na górnym dysku flash kontroler to U1, na dole - U4. Oba mają wbudowany regulator mocy w sterowniku.

Cóż, najnowocześniejsza wersja.

Technika odzyskiwania

W pierwszej wersji, jak na ryc. 1 stabilizator U2 przejmuje cały cios, reszta z reguły pozostaje nienaruszona. Dlatego wystarczy podać napięcie 3,3V w żądany punkt obwodu, podłączyć pendrive do USB i odczytać dane. Jedyne, co psuje ten idylliczny obraz, to fakt, że takich pendrive'ów już się nie produkuje. Zdjęcie przedstawia dysk flash Transcend JetFlash 512 MB.

W drugim wariancie na ryc. 2, gdzie stabilizator mocy jest wbudowany w sterownik, nie jest to możliwe. Tutaj byłaby możliwość wymiany sterownika, ale bardzo trudno znaleźć ten sam. Ponieważ nawet w ramach tego samego modelu różnią się one oprogramowaniem w zależności od czasu premiery i zastosowanych chipów pamięci flash, co razem daje wiele kombinacji. Jedynym sposobem na przywrócenie takiego pendrive'a jest przylutowanie i odczytanie chipów pamięci flash.