USB-флеш-накопитель

USB-флеш-накопители

USB-флэш-накопитель (или под названием «флешка» в России) — это устройство хранения данных, включающее флэш-память со встроенным интерфейсом USB.

Большая часть флеш-накопителей имеет вес менее 35 г. С момента первого появления на рынке в конце 2000 года, как и практически со всеми другими устройствами компьютерной памяти, с начала 2000 года емкость хранения увеличилась, а цены упали. По состоянию на весну 2016 года часто продавались флэш-накопители объемом от 8 до 256 гигабайт, в то время как устройства объемом 512 ГБ и 1 терабайт встречались реже. В 2018 году флэш-накопители с емкостью 2 ТБ были самыми большими из доступных по объему памяти^[1]. Многие позволяют до 100 000 циклов записи/стирания, в зависимости от типа используемого чипа памяти, и считается что при нормальных обстоятельствах их физический срок службы составляет от 10 до 100 лет (срок годности при хранении на полке).^[2]

Примерно до середины 2000-х годов персональные компьютеры и ноутбуки оснащались дисководами для дискет в дополнение к нескольким USB-портам, но накопители для гибких дисков устарели после широкого внедрения USB-портов.

USB-флеш-накопитель не требовал отдельного устройства для чтения, в отличии от zip-дискет, cd приводов или флоппи-дисководов. Которые помимо самого устройства, требовали отдельное место в системном блоке и подключение к блоку питания, а Zip-drive был еще достаточно дорогой и не был популярен.^[3]

История

Первый USB-флеш-накопитель на 8 Мб

Фудзи Масуока — японский изобретатель, начал работать в компании Toshiba в 1971 году. В то время как Масуока был руководителем завода, он занимался разработкой новой концепции хранения данных. На самом деле, он был сосредоточен на развитии памяти, которая могла бы хранить информацию даже без питания (теперь она называется «энергонезависимой»). Масуока запатентовал ЭСППЗУ (электронное программируемое постоянное запоминающее устройство), более известное как флеш-память. В 1981 году на международной конференции разработчиков электроники Intel проявил интерес к его изобретению, и в 1998 году компания выпустила первый коммерческий флеш-чип.^[4]

Первый чип с флеш-памяти типа NAND был разработан в 1989 году. У него была большая плотность компоновки, благодаря которой создавались микросхемы больших объёмов. В 1995 году был разработан и запущен в производство первый стандарт интерфейса USB.

Первые USB-флеш-накопители (или просто флешки) появились в 2000 году. Их создали сотрудники израильской компании M-Systems Амир Баном, Дов Моран и Оран Огдан. В апреле 1999 года был зарегистрирован патент на флешку, а в сентябре 2000 года была представлена и само устройство. Флеш-накопитель назвали DiskOnkey, в США она продавалась совместно с IBM. Первые флешки имели объем памяти 8 Мб, в конце года появились модели на 32 Мб и 64 Мб. Стоимость накопителя объемом 8 Мб составляла 50$. Что было очень много за такой объем памяти, который можно было уместить в 5 дискет.^[5]

С каждым годом объем флеш-накопителей увеличивается, как и скорость записи/чтения и уже сейчас, доступны устройства с памятью 2 Тб. Если сейчас для работы с флеш-накопителями не нужно устанавливать никаких драйверов и дополнительно программного обеспечения, то ранее, в эпоху операционной системы Windows 98, требовалась установка драйверов с диска, который шел в комплекте с флеш-накопителем.

Преимущества и недостатки

USB-флеш-накопитель на 1 Тб

Преимущества

Универсальность. Практически все современные устройства имеют USB-разъемы.^[6]
Широкий диапазон рабочих температур.
Устойчивы к механическим воздействиям и пыли.
Не создают шумов при работе.
Низкое энергопотребление.
Компактный размер.
Разнообразный внешний вид накопителя.

Недостатки

Ограниченную пропускную способность USB, особенно для стандарта USB 2.0.
Ограниченное число циклов перезаписи (не более 5000).
Небольшой срок автономного хранения информации.
Чувствительность к элетростатическому разряду, а также к радиации.

Файловая система

Большинство накопителей изначально имеют файловую систему FAT32 или ExFat, это позволяет использовать флеш-накопитель практически на любом устройстве с поддержкой USB, а файловая система может быть любой, которую поддерживает операционная система. Выбор файловой системы может зависеть не только от используемой операционной системой, но и от объема памяти накопителя.

NTFS

Когда следует выбрать NTFS в качестве файловой системы при форматировании USB-накопителя:

Если форматируется USB-накопитель объемом более 32 Гб.
Если флеш-накопитель будет работать с файлами объемом больше 4 Гб.
Если создается загрузочный накопитель для установки/восстановления Windows.

Из минусов — плохая совместимость с другими операционными системами, для чтения в других ОС нужно дополнительное программное обеспечение.

FAT32

Самая старая из трёх файловых систем, доступных для Windows. Она использовалась ещё в Windows 95. Флеш-накопители, которые отформатированы в FAT32 имеют большую совместимость с другими устройствами, например, с ТВ-приставками. Файловая система FAT поддерживается практически всеми операционными системами для персональных компьютеров.

exFAT (Extended File Allocation Table)

Файловая система, оптимизированная для USB-накопителей. Она разработана как облегчённая файловая система, но с небольшими преимуществами по сравнению с NTFS. Особенности: как и NTFS, exFAT не ограничивает объём файлов и разделов. Это означает, что на флеш-накопитель можно записывать файлы размером более 4 Гб. Совместима со всеми операционными системами.

Устройство флеш-накопителя

USB накопитель без корпуса

Обычно флешки имеют стандартный USB интерфейс, но встречаются и такие, которые используют microUSB интерфейсы. Такая стандартизация облегчает передачу между разными устройствами. Под корпусом находится небольшая печатная плата, на которой расположены интегральные схемы и схемы питания.^[7]

Обычно флешка состоит из пяти частей:

Штекер A-USB, с помощью USB интерфейса обеспечивается физическое соединение с компьютером.
Микроконтроллер с небольшим количеством ОЗУ и ПЗУ.
Чипы NAND флеш-памяти, хранящие пользовательскую информацию.
Кварцевый (кристаллический) генератор — производит тактовую частоту 12 МГЦ (генерирует тактовые импульсы).
Корпус, обычно используемый пластик или металл, защищает электронику от механического напряжения.

К второстепенным компонентам могут быть отнесены различные светодиоды, которые мигают при обращении к USB флешке и переключатели, которые могут блокировать запись. Также существуют флешки, которые имеют функцию расширения памяти, в них можно добавлять SD карту, а также использовать флешку как Card reader (Считыватель карт памяти).

Примечания

↑ Kingston Technology. Компания Kingston анонсировала первую в мире USB флешку на 2 ТБ (неопр.). habr.com.
↑ Сколько служат диски: HDD, SSD, флешки и пр.? Сколько времени на них можно хранить информацию? (неопр.). ocomp.info (22.04.2021 г.).
↑ Даже 25 лет спустя Iomega Zip остается незабываемым (неопр.). toadmin.ru.
↑ История создания USB флешки (неопр.). Клуб Истории (26.03.2018 г.).
↑ USB-флешка (история изобретения) (неопр.) (06.07.2019 г.).
↑ Флеш-карты или карты памяти: классы и типы карт (неопр.). Про Операторов.
↑ Устройство и принцип работы флеш-накопителя (неопр.). lumpics.ru (12.03.2018 г.).

[1] Kingston Technology. Компания Kingston анонсировала первую в мире USB флешку на 2 ТБ (неопр.). habr.com.

[2] Сколько служат диски: HDD, SSD, флешки и пр.? Сколько времени на них можно хранить информацию? (неопр.). ocomp.info (22.04.2021 г.).

[3] Даже 25 лет спустя Iomega Zip остается незабываемым (неопр.). toadmin.ru.

[4] История создания USB флешки (неопр.). Клуб Истории (26.03.2018 г.).

[5] USB-флешка (история изобретения) (неопр.) (06.07.2019 г.).

[6] Флеш-карты или карты памяти: классы и типы карт (неопр.). Про Операторов.

[7] Устройство и принцип работы флеш-накопителя (неопр.). lumpics.ru (12.03.2018 г.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]