Вибираємо флешку. Основні характеристики USB-флеш-накопичувачів

Привіт мої друзі. Сьогодні ми не розглядатимемо якісь схеми певних конструкцій, тема на сьогодні так звана саморобна флешка. Деякі, звичайно, можуть не повірити, що це можливо в домашніх умовах, і правильно роблять, оскільки це досить складно і зробити вдома без спеціального обладнання практично не можливо. Але розумні люди давно вигадали карту пам'яті для мобільних телефонів. У магазинах легко можна знайти перехідник, за допомогою якого карту пам'яті можна підключити до комп'ютера через usb порт. Такий адаптер коштує лише 2 долари.

Працює пристрій дуже просто - лише потрібно поставити карту пам'яті в певне місце на адаптері, а сам адаптер виконаний у вигляді юсб штекера який тільки потрібно підключити до юсб порту ПК. Для нашої саморобної флешки під рукою потрібно мати саме такий адаптер із карткою пам'яті від мобільного телефону та ще один штекер або відповідний пластмасовий корпус для юсб.

Потім адаптер поміщаємо в кожух штекера і закриваємо кришку і дивимося, що в нас вийшло.

Тепер це схоже на обрізаний юсб штекер, але ніхто навіть не запідозрить, що є накопичувач пам'яті! Тепер настала черга схематики. Проводів там 4, заздалегідь знімаємо невелику частину ізоляцію від проводів та залуджуємо їх. Далі беремо пару новеньких деталей (краще взяти зіпсовані, але щоб на вигляд були як нові) і паємо їх один до одного. Тут конкретної схеми немає, паяйте, що куди хочете, конструкція просто повинна виглядати як схема, вона звичайно працювати не буде! Використовувати можна конденсатори, резистори, полярні та неполярні конденсатори та пару транзисторів, як відомо деякі флешки має ззаду вбудований світлодіодний індикатор, можна отримати імітатор такого індикатора, щоб наша саморобна флешка виглядала правдоподібно та не викликала сумніву.

Для цього до статті прикріплено розпакування юсб гнізда і штекера, по бокових каналах подається живлення, яке потрібно підключити до наших дротів, потім зібрати найпростішу схему мигалки для одного світлодіода, в такому випадку у нас залишаються ще два вільні дроти, до яких можна причепити заздалегідь виготовлену.<блеф>схему накопичувача пам'яті. Отже, підіб'ємо підсумки - у нас вийшов досить цікава конструкція, при підключенні до USB порту комп'ютера світлодіод почне блимати і у сторонніх він викличе відчуття, що підключена флешка, але вони здивуються більше коли комп'ютер повідомлятиме, що до нього підключений накопичувач пам'яті! Та вже всі віритимуть що ви геній і попросять схему такої найпростішої диво флешки. Намагайтеся зробити схему підключення деталей як можна заплутаною, щоб навіть майстер не запідозрив у чому тут обман. Ну ось і всі, подібні цікаві дрібнички можете побачити в подальших статтях, до побачення друзі – Артур Касьян (АКА).

На сьогоднішній день флешки є найпопулярнішими зовнішніми носіями даних. На відміну від оптичних та магнітних дисків (CD/DVD та вінчестери відповідно), флеш-накопичувачі більш компактні та стійкі до механічних пошкоджень. А за рахунок чого було досягнуто компактності та стійкості? Давайте розберемося!

Перше, що слід зазначити - всередині flash-накопичувача немає механічних частин, що рухаються, які можуть постраждати від падінь або струсів. Це досягається за рахунок конструкції - без захисного корпусу флешка є друкарською платою, до якої припаяний USB-роз'єм. Давайте розглянемо її складові.

Основні компоненти

Складові більшості флешок можна розділити на основні та додаткові.

До основних відносяться:

1. чіпи NAND-пам'яті;
2. контролер;
3. кварцовий резонатор.
4. USB-роз'єм

NAND-пам'ять
Накопичувач працює завдяки NAND-пам'яті: напівпровідникових мікросхем. Чіпи такої пам'яті, по-перше, дуже компактні, а по-друге — дуже ємні: якщо спочатку флешки за обсягом програвали звичним на той момент оптичним дискам, то зараз перевищують по ємності навіть диски Blu-Ray. Така пам'ять, ще й енергонезалежна, тобто для зберігання інформації їй не потрібне джерело живлення, на відміну від мікросхем оперативної пам'яті, створених за схожою технологією.


Однак у НАНД-пам'яті є один недолік, у порівнянні з іншими типами пристроїв, що запам'ятовують. Справа в тому, що термін служби цих чіпів обмежений певною кількістю циклів перезапису (кроків читання/запису інформації в осередках). У середньому кількість read-write cycles дорівнює 30 000 (залежить від типу чіпа пам'яті). Здається, це неймовірно багато, але насправді це приблизно 5 років інтенсивного використання. Втім, навіть якщо обмеження буде досягнуто, флешкою ​​можна буде користуватися продовжувати, але тільки для зчитування даних. Крім того, внаслідок своєї природи, NAND-пам'ять дуже вразлива до перепадів електрики та електростатичних розрядів, так що тримайте її подалі від джерел подібних небезпек.

Контролер
Під номером 2 на малюнку на початку статті знаходиться крихітна мікросхема - контролер, інструмент зв'язку між флеш-пам'яттю і пристроями, що підключаються (ПК, телевізорами, автомагнітолами тощо).


Контролер (інакше називається мікроконтролер) є мініатюрний примітивний комп'ютер з власним процесором і деякою кількістю RAM, що використовуються для кешування даних і службових цілей. Під процедурою оновлення прошивки або BIOS мається на увазі саме оновлення мікроконтролера. Як показує практика, найчастіша поломка флешок - вихід з ладу контролера.

Кварцовий резонатор
Даний компонент являє собою крихітний кристал кварцу, який, як і в електронному годиннику, виробляє гармонійні коливання певної частоти. У флеш-накопичувачах резонатор використовується для зв'язку між контролером, NAND-пам'яттю та додатковими компонентами.

Ця частина флешки також схильна до ризику пошкодження, причому, на відміну від проблем з мікроконтролером, вирішити їх самостійно практично неможливо. На щастя, у сучасних накопичувачах резонатори виходять з ладу відносно рідко.

USB-конектор
У переважній більшості випадків у сучасних флешках встановлений роз'єм USB 2.0 типу A, орієнтований прийом і передачу. У найновіших накопичувачах використовується USB 3.0 типу А та типу C.

Додаткові компоненти

Окрім згаданих вище основних складових запам'ятовуючого flash-пристрою, виробники нерідко забезпечують їх необов'язковими елементами, такими як: світлодіод-індикатор, перемикач захисту від запису та деякі специфічні для певних моделей особливості.

Світлодіодний індикатор
У багатьох flash-накопичувачах є невеликий, але досить яскравий світлодіод. Він призначений для візуального відображення активності флешки (запис або зчитування інформації) або просто є елементом дизайну.


Цей індикатор найчастіше не несе жодного функціонального навантаження для самої флешки, і потрібен, по суті, тільки для зручності користувача або краси.

Перемикач захисту від запису
Цей елемент характерний швидше для SD-карт, хоча іноді зустрічається і на USB-пристроях. Останні нерідко використовуються у корпоративному середовищі як носії різноманітної інформації, зокрема важливої ​​та конфіденційної. Щоб уникнути інцидентів з випадковим видаленням таких даних, виробниками флеш-накопичувачів у деяких моделях застосовується перемикач захисту: резистор, який при підключенні до ланцюга живлення запам'ятовуючого пристрою не дає електричному струму добиратися до осередків пам'яті.


При спробі записати або видалити інформацію з накопичувача, в якому включено захист, ОС видасть таке повідомлення.

Подібним чином реалізований захист у так званих USB-ключах: флешках, які містять сертифікати безпеки, необхідні для коректної роботи деякого специфічного ПЗ.

Цей елемент теж може зламатися, внаслідок чого виникає прикра ситуація - девайс начебто працездатний, але користуватися ним неможливо. У нас є матеріал, який може допомогти вирішити цю проблему.

Унікальні компоненти

До таких можна віднести, наприклад, наявність роз'ємів Lightning, microUSB або Type-C: флешки з наявністю таких призначені для використання у тому числі на смартфонах та планшетах.

Як відновити видалені файли з flash накопичувача? У чому відмінність флешок від зовнішніх жорстких дисків? Як відновити дані?

Ми надаємо послуги з відновлення даних з флешок та карт пам'яті за будь-яких несправностей. Якщо у вас флешка не визначається та не відкривається, навіть якщо вона просто зламалася – ми допоможемо відновити цінну інформацію.

Зчитувач flash

Адаптери для читання мікросхем пам'яті

Фахівці з відновлення флешок

PC3000 Data Extractor

Паяльні станції

Фахівці з відновлення флешок:

Схема роботи

Доставка

кур'єром безкоштовно

Діагностика

швидко та безкоштовно

відновлення

на професійному устаткуванні

перевірка

якості та повноти відновлення

тільки за успішного результату

Останнім часом найширшої популярності набули носії інформації на основі мікросхем флеш-пам'яті. За популярністю в наш час їм немає рівних: карти пам'яті у фотоапаратах, мобільних телефонах, плеєрах, USB флеш брелоки, а з недавнього часу ще й SSD диски. Роз'ємами для карт пам'яті оснащені багато пристроїв, такі як принтери, стаціонарні DVD-програвачі, автомагнітоли, та багато інших мультимедійних пристроїв.

І така популярність не випадкова: за практичністю «флешка» теж немає рівних. Великий, постійно зростаючий обсяг, який обчислюється вже гігабайтами та десятками гігабайт, досить висока швидкодія, а також заявлена ​​надійність та довговічність (на цьому питанні зупинимося докладніше у рамках цієї статті).

Для початку розглянемо пристрій флешки.

Flash-пам'ять отримала свою назву завдяки тому, як проводиться стирання та запис даного виду пам'яті.

Типова USB флешка, а також більшість типів карт пам'яті та SSD диски, влаштовані таким чином:

• на платі є мікроконтролер, який надає інтерфейс флешки, обробляє команди та здійснює операції з пам'яттю;
• одна або кілька мікросхем пам'яті;
• та їх електронне «обв'язування» з пасивних елементів.

Деякі карти пам'яті не мають вбудованого контролера, і є насправді мікросхемою пам'яті, упакованою в корпус.

Давайте розглянемо основні складові флешки трохи докладніше.

Мікросхеми пам'яті флеш накопичувачів

Усі сучасні флеш-накопичувачі побудовані на основі мікросхем енергонезалежної NAND пам'яті. Скорочення NAND - походить від словосполучення NOT-AND (логічна функція І-НЕ), що лежить в основі організації елементарного логічного осередку, на якій побудована ця пам'ять. Елементарні осередки пам'яті цих мікросхемах об'єднані в сторінки, а сторінки в блоки.

За такої організації звернення до окремого осередку пам'яті неможливо, прочитати можна тільки сторінку повністю, а стерти і перезаписати цілий блок. З особливостей такої організації можна відзначити високу швидкодію та високу щільність розміщення на кристалі.

Але є недоліки.

Наприклад, якщо під час внесення змін до певного блоку даних раптово відключити живлення пристрою, існує ймовірність втрати даних у цьому блоці, так як він міг бути рахований у буфер, стертий в основній матриці пам'яті, а змінений блок на згадку записатися, ще не встиг. Це поширена причина про «логічних» пошкоджень накопичувача.

Відомо, що операційні системи сімейства Windows мають режим відкладеного запису. Це коли дані записуються на накопичувач безпосередньо без затримок, а таблиця розміщення файлів зберігатиметься в оперативній пам'яті, і оновлюється на носії через деякий час або при виникненні певних подій.

Внаслідок чого досить часто зустрічається ситуація, коли, записавши дані на флешку, користувач відразу ж виймає її з роз'єму, не скориставшись функцією безпечного відключення, яка оновлює таблиці розміщення файлів на носії, і «правильно» розмонтує його з системи.

В результаті, у кращому випадку дані фізично будуть присутні на накопичувачі, але не відображатимуться у дереві файлів, а в гіршому випадку логічна структура накопичувача буде пошкоджена, і накопичувач може перестати коректно "визначатися". Як кажуть у подібних випадках, комп'ютер не бачить флешку.

У всіх подібних випадках дані можна оперативно відновити, звернувшись до нашого центру відновлення інформації.

Основна проблема флеш-пам'яті - знос осередків пам'яті.

Справа в тому, що будь-яка флеш-пам'ять має обмежену кількість циклів перезапису кожного осередку (від 100 000 до 1 000 000 циклів).

Якщо у фотоапараті або плеєрі, де дані оновлюються не дуже часто, таке обмеження не критично, то, наприклад, при роботі з базами даних на флеш носії цей ресурс можна виробити досить швидко, оскільки дуже часто відбуваються зміни, внаслідок яких багаторазово перезаписуються одні і ті ж блоки даних.

У зв'язку з цим не рекомендується використовувати флеш пам'ять для роботи, постійного звернення до даних, а також для установки на неї операційної системи, так як ресурс такої флешки буде вироблений дуже швидко, і флешка стане непридатною.

Ніколи не використовуйте флешку usb для роботи в бухгалтерських програмах!

Контролер флешки

Найбільш складною та загадковою частиною флешки є, безумовно, її контролер.

Основні його функції - робота з мікросхемами пам'яті (виконання операцій посторінкового читання, вибірки даних, побічного запису, розміщення та адресація даних у кількох мікросхемах пам'яті, а також інші спеціальні функції) та надання інтерфейсу до хост-пристрою.

Коли команда надходить на читання певної комірки даних, контролер повинен визначити в якій мікросхемі знаходиться дана комірка, в якому блоці цієї мікросхеми, в якій сторінці блоку, і потім власне адресу комірки в сторінці. Оскільки зчитування можливе лише сторінки повністю, контролер зчитує її у свій буфер, знаходить у ній потрібну комірку, і відправляє її вміст хост-пристрою.

При надходженні команди на запис також знаходиться потрібний блок, але цього разу він зчитується не посторінково, а повністю. Потім у буфері проводяться необхідні зміни, блок із мікросхеми повністю стирається і знову записується змінений блок із буфера контролера.

Крім того, для вирівнювання зношування блоків, контролер періодично перепризначає їх (по суті - міняє місцями). В результаті чого досягається досить рівномірний знос циклів запису, і мікросхеми пам'яті, таким чином, служать довше. Контролер слідкує за станом кожного блоку окремо, і якщо якийсь із блоків перевищив допустиму кількість циклів перезапису - контролер переходить у режим «тільки читання» - дані рахувати з нього можна, а записати вже не можна. Такі накопичувачі не придатні подальшого використання.

У цьому випадку слід скопіювати дані з носія та замінити його.

Контролер має у собі прошивку, таблиці конфігурації, і навіть деякі моделі зберігають у собі таблиці зносу блоків пам'яті, і навіть безліч інший службової інформації. Різноманітність контролерів дуже велике, а їх версій просто безліч. У зв'язку з цим, при будь-якому пошкодженні контролера, шукати заміну для відновлення інформації безглуздо.

Для відновлення в такому випадку випаюють мікросхеми пам'яті, зчитуються на спеціальному устаткуванні, і дані збираються вручну як мозаїка.

Електронна обв'язка потрібна для живлення мікросхем та узгодження логічних рівнів. І хоча тут немає нічого складного, не рідкісні випадки виходу з ладу саме цієї електронної обв'язки, особливо стабілізатора харчування. Відновлення даних у такому разі залежить від ступеня пошкоджень: або електроніка відновлюється прямо на флешці, і дані вираховуються в штатному режимі, або як у випадку зі контролером, що згорів — дані знімаються безпосередньо з мікросхем пам'яті і збираються вручну.

Останнім часом зустрічаються флешки, у яких контролер, пам'ять і вся електроніка упакована в один чіп. Це флешки моноліти. Така конструкція значно компактніша за класичну, але має безліч недоліків: меншу надійність, слабше охолодження і неможливість отримати доступ до мікросхеми пам'яті минаючи контролер.

У разі виходу з ладу контролера або електронної обв'язки в подібній флешці складність робіт з відновлення даних збільшується на порядок.

Питання, яке часто виникає у потенційних покупців - яку флешку вибрати, і як вибрати флешку?

Багато хто орієнтується на імениті бренди, сподіваючись, що продукція відомої фірми буде кращою і надійнішою, але тут справи трохи інакше. Як правило, торгова марка під якою випускається той чи інший флеш-накопичувач, взагалі не має відношення до виробництва пристрою, а лише замовляє партію готових флешок зі своїми логотипами та упаковкою, і від торгової марки аж ніяк не залежить якість продукції.

Вибрати флешку по конкретному контролеру або чіпам пам'яті як правило неможливо - навіть у однакових на вигляд флешках з різних партій можуть застосовуватися різні мікросхеми.

Тому критерії вибору флешки виключно суб'єктивні- міцна конструкція, жорстке кріплення роз'єму USB, відсутність рухомих частин, бажано металевий корпус (для кращого охолодження та захисту від статики) та класична багаточипова архітектура.

Відрізнити флешку класичної конструкції від одночіпової найпростіше по USB роз'єму - у звичайних флешок роз'єм металевий, як на будь-якому USB кабелі, у однокристальних роз'єм зазвичай тонкий, розміром в половину порту, без металевої частини по периметру.

Як бачите попри всі плюси, у флеш-накопичувачів вистачає і недоліків, у світлі яких довіряти флешкам цінну інформацію в єдиному екземплярі не варто.

Суть проблеми

Після збою по живленню, звернення до флешки стає неможливим, оскільки комп'ютер або взагалі не реагує на її підключення, або виводиться повідомлення «USB-пристрій непізнаний». Цьому типу пошкоджень більше схильні USB-флешки, тому що вони отримують живлення безпосередньо від порту USB і використовують власні перетворювачі для живлення внутрішніх схем. SD, microSD, CF карти використовуються зазвичай у фото-відео техніці. А при підключенні до комп'ютера безпосередньо від нього не живляться, тому що для їх підключення застосовуються проміжні пристрої – кард-рідери.

Причини виникнення

• Неправильне підключення додаткових роз'ємів USB до материнської плати
• Несправність материнської плати або блоку живлення, що призвела до підвищення напруги на USB-роз'ємах.
• Браковані подовжувачі USB та USB хаби з неякісними блоками живлення
• Мимовільний вихід з ладу елементів флешки

• Повна відсутність реакції системи на підключення флешки
• Поява повідомлення «USB-пристрій невідомий»
• Повідомлення про перевищення допустимого споживаного струму від роз'єму USB
• Запах горілого від флешки.

Вплив даної несправності на інформацію користувача залежить від ступеня пошкодження. Якщо виходять з ладу тільки ланцюги живлення флешки, це ніяк не впливає на дані користувача і вони відновлюється повністю. Якщо вигоряє контролер, необхідно випаювати пам'ять і зчитувати її на NAND-рідері. І тут якість відновлення зазвичай теж хороше. Але якщо пробиває безпосередньо чіпи пам'яті флешки, то цьому випадку зазвичай відновлення даних неможливе.

Методи діагностування

Електричні пошкодження флешок діагностуються так само, як у будь-якого електронного пристрою. Вигорілі елементи зі слідами термічних пошкоджень видно відразу. Решта перевіряється приладами. Перевіряються елементи захисту (якщо є). Перевіряються напруги, що подаються на схему. Сучасне виробництво йде шляхом збільшення інтеграції та максимального скорочення кількості окремих елементів у пристроях, а також шляхом поліпшення енергоефективності - лінійні схеми стабілізації напруги замінюються імпульсними, з високим ККД. Подивимося, як змінювалася схемотехніка ланцюгів живлення флешів з часом.
На рис. 2 представлені дві інші флешки, на абсолютно різних контролерах. Загальне вони те, що вони містять мінімум активних компонентів (мікросхем) - лише контролери і мікросхеми пам'яті, інші пасивні елементи - резистори, конденсатори. Тобто. хоч трохи, але вартість виробництва зменшена. На верхній флешці контролер це U1, на нижній – U4. В обох стабілізатор живлення вбудований у контролер.

Ну і найсучасніший варіант.

Методика відновлення

У першому варіанті виконання, як на рис. 1 весь удар приймає він стабілізатор U2, решта, зазвичай, залишається ціле. Тому достатньо подати живлення 3,3В у потрібну точку схеми, підключити флешку до USB та рахувати дані. Єдине, що псує цю ідилічну картину, це те, що таких флешок більше не виробляють. На фотографії зображено флешку Transcend JetFlash 512MB.

У другому варіанті на рис. 2, там, де стабілізатор живлення вбудований в контролер, так вчинити неможливо. Тут можна було б замінити контролер, але знайти такий же дуже важко. Вони навіть в межах однієї моделі відрізняються прошивками, що залежать від часу випуску і застосованих мікросхем флеш-пам'яті, що разом породжує безліч комбінацій. Єдиний варіант відновлення такої флешки - випаювання та вичитування мікросхем флеш-пам'яті.