Какой объем флеш памяти

Как выбрать USB флешку (2018)

Часто на форумах звучит вопрос о том, какую флешку выбрать и на что необходимо обратить особое внимание. В торговых сетях представлены, кажется, тысячи вариантов этого девайса. Разобраться в конфигурациях несложно, главное понимать цель приобретения. Она и будет основой для подбора нужной USB флешки.

Стандарт USB

Прежде чем остановить свой выбор на той или иной флешке, изучите устройство, в которое вы собираетесь её подключать. В настоящее время на рынке USB флешек присутствует несколько интерфейсов.

• 2.0 – это устаревший стандарт, чья пропускная способность весьма скромная – менее 400 Мбит/с, но это теоретически, а на деле она в разы ниже — скорость таких флешек 30-35 Мбит/с. Тем не менее, многие устройства снабжены именно такими разъемами, что является их узким местом.

• 3.0 – более современный стандарт. Здесь пропускная способность на порядок выше. Разъем отличается от предыдущего несколькими дополнительными контактными группами.

• 3.1 и 3.1 Type C – интерфейсы более свежего поколения. Стандарт 3.1 имеет обратную совместимость с интерфейсами 2.0 и 3.0, а вариант Type C ещё и совершенно отличный от предыдущих разъем. Обратите на это внимание, так как при отсутствии подобного входа вам придется покупать переходник. Стандарт 3.1 обладает заявленной скоростью, вдвойне превышающую 3.0 — до 10 Гбит/c. Но на практике лучше смотреть в описании товара, у продавца либо на коробке товара.

Какой бы стандарт USB вы ни приобрели, нужно понимать, что оптимизация скорости чтения и записи будет происходить только при подключении к соответствующему порту. Если присоединить 3.0 к 2.0, то показатели будут чуть выше, но не на таком уровне как при соединении устройства с родным разъемом 3.0.

Основные характеристики USB флешки

Объём памяти

Что греха таить, большинство из нас, выбирая флешку, обращают внимание только на эту характеристику. Сначала срабатывает жадность — хочется взять устройство с самым большим объёмом памяти. Сегодня существуют флешки от 4 ГБ до 2 ТБ. Многие еще помнят времена, когда накопитель меньше гигабайта считался крутым, но технический прогресс в области компьютерных технологий настолько стремительный, что сегодня, увидев стоимость 8-16-гигабайтного устройства, мозг срабатывает на «а не посмотреть ли побольше?».

Можно условно разделить все флешки на несколько групп по стоимости:

• 4–8 ГБ— бюджетные, но малообъемные;

• 16–64 ГБ— доступные;

• 128 ГБ и выше – стоимость высокая, но для определенных целей пригодится. А если позволяют средства, то совсем хорошо – можно брать.

Самое главное здесь — понять, что большой объём не всегда оправдан и совсем не синоним качества и быстродействия прибора.

Максимальная пропускная способность

Именно максимальная скорость чтения, с которой устройство считывает информацию, позволяет беспрепятственно смотреть фильмы непосредственно с флешки или быстро перекачивать информацию на компьютер. Доступная величина этого показателя может колебаться от 5 до 420 Мбит/c и выше. Если скорость чтения слишком низкая, то не получится использовать флеш-накопитель в качестве съемного диска — рекомендуется сначала перекачать информацию на жесткий диск стационарного устройства, а потом работать уже с него. При низких скоростях фильмы воспроизводятся «толчками», бухгалтерские и графические программы тормозят так, что работа превращается в ад.

Максимальная скорость записи позволит не тратить уйму времени при копировании файлов на флешку. Представьте, что вы зашли к товарищу записать новый фильм и «зависли» у него вместе с флеш-накопителем на несколько часов. Сегодня USB флешки различаются по этому показателю в пределах от 2,5 до 380 Мбит/c и выше. Это практическая скорость, теоретическая возможная величина бывает выше.

На коробках у серьезных брендов вы можете встретить оба показателя. Не стоит доверять не проверенным производителям, так как неизвестно, на что нарветесь при покупке. Особенно остерегайтесь объемных флешек с указанными солидными величинами скорости чтения и записи, но с низкой стоимостью – скорее всего, заявленные параметры не будут соответствовать действительности.

Поддержка ОТG – это универсальное устройство, которое можно подключить и к компьютеру, и к смартфону, что очень удобно. То есть оно имеет два разъема с двух сторон. В остальном его показатели выбираются так же, как и у обычной флешки.

Особенности конструктивного исполнения

Если кажется, что ничего сложного в выборе корпуса нет, то вы правы только отчасти. Флешка имеет доступную рабочую область для механических повреждений или попадания влаги. Существуют несколько основных типов USB-разъемов:

• Корпус соединяется с колпачком — самый практичный вид защиты. Колпачки обычно изготавливают из тех же материалов, что и корпус – резины, пластика или металла. Резиновые лучше фиксируются и защищают устройство от влаги и пыли.

• Поворотный корпус – вся конструкция выглядит как скоба, которая зафиксирована снаружи и может поворачиваться из стороны в сторону, что дает возможность закрыть собой USB-разъем. Здесь защита весьма сомнительная и только от механических повреждений.

• Выдвижной разъем – разъем прячется внутрь и извлекается при помощи подвижной клавиши. Главный недостаток — может сломаться фиксатор, и пользоваться накопителем будет неудобно. Здесь стоит упомянуть о слайдере с автозакрытием, это более современный вид выдвижного разъема, но недостатки те же.

• Карабин – рабочая поверхность девайса прячется внутрь корпуса по принципу складного ножа. Недостатки защиты, как у поворотного корпуса.

• Флешка с компактным корпусом не имеет защиты от ваги и механических повреждений, но удобная в использовании. Она может служить для работы, но не для длительного хранения файлов так как имеет открытые контакты.

Лучше всего приобретать устройство с влагозащищенной конструкцией, особенно если его приходится постоянно переносить с места на место или использовать как хранилище данных на длительный период.

Материал корпуса бывает разный: металл, пластик, резина, алюминий. Самый распространенный – пластик, а самый надежный и удобный – резина.

У флешки часто присутствует световой индикатор, который показывает, что устройство подключено правильно и работает, а также отверстие для крепленияк брелоку или браслету.

Подарочный дизайн корпуса можно посоветовать только конкретно для подарка, причем человеку, чья деятельность не связана с частым использованием данного девайса. Различные модели, выполненные под внешний вид бутербродов, кошечек, миньонов и прочего милого дизайна, мало удобны. Если в соседнее гнездо необходимо подключить другое устройство – оно может просто не вместиться.

Флэш-память

Сегодня флэш-память стала незаменимой в мобильных устройствах (КПК, планшетах, смартфонах, плеерах). На основе флэш-памяти разработаны USB-флэш-накопители и карты памяти для электронных устройств (SD, MMC, miniSD и т.д.).

Флеш-память (Flash Memory) – твердотельная полупроводниковая энергонезависимая и перезаписываемая память.

Считывать информацию из флэш-памяти можно большое число раз в пределах срока работы накопителя (от $10$ лет), но количество процессов записи ограничено (около $100 000$ циклов перезаписи).

Флэш-память считается более надежным видом носителя информации, т.к. не содержит подвижных механических частей (как, например, в жестком диске).

Преимущества флэш-памяти:

• высокая скорость доступа к данным;
• низкое энергопотребление;
• устойчивость к вибрациям;
• удобство подключения к ПК;
• компактные размеры;
• дешевизна.

Недостатки флэш-памяти:

• ограниченное число циклов записи;
• чувствительность к электростатическому разряду.

История флэш-памяти

Впервые флэш-память была изобретена в $1984$ г.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Название «flash» походит от английского «вспышка», т.к. процесс стирания данных напоминал фотовспышку.

В $1988$ г. был выпущен первый коммерческий флэш-процессор NOR-типа. В следующем году была разработана NAND-архитектура флэш-памяти, которая отличалась большей скоростью записи и меньшей площадью схемы.

Принцип работы

Элементарная ячейка хранения данных представляет из себя транзистор с плавающим затвором, который может удерживать электроны (заряд) является элементарной ячейкой хранения данных в флэш-памяти. На основе транзистора разработаны основные типы флэш-памяти NAND и NOR. Принцип работы основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры.

Рисунок 1. Архитектура NOR-памяти

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Рисунок 2. Архитектура NAND-памяти

Производители флэш-памяти используют $2$ типа ячеек памяти:

• MLC (Multi-Level Cell – многоуровневые ячейки памяти) – более емкие ячейки и более дешевые, но характеризуются большим временем доступа и небольшим числом циклов записи/стирания (около $10 000$);
• SLC (Single-Level Cell – одноуровневые ячейки памяти) – ячейки с меньшим временем доступа и максимальным числом циклов записи/стирания ($100 000$).

Рисунок 3. Основные элементы USB-флэш-накопителя: $1$ – USB-коннектор, $2$ – контроллер, $3$ – PCB-плата, $4$ – модуль NAND-памяти, $5$ – кварцевый генератор, $6$ – LED-индикатор, $7$ – переключатель защиты от записи, $8$ – место для дополнительной микросхемы памяти.

Применение

Существует два основных способа применения флэш-памяти:

• в качестве мобильного носителя информации;
• в качестве хранилища программного обеспечения цифровых устройств.

Часто оба способа совмещают в одном устройстве.

Применение NOR-памяти, которая имеет относительно небольшой объём, заключается в обеспечении быстрого доступа по случайным адресам и гарантии отсутствия сбойных элементов (стандартные микросхемы ПЗУ для работы с микропроцессором, микросхемы начальной загрузки компьютеров (POST и BIOS), микросхемы хранения среднего размера данных, например, DataFlash). Типовые объёмы – от $100$ Кб до $256$ Мб. NAND-память применяется в мобильных устройствах и носителях данных, которые требуют использования больших объёмов хранения. В основном, это USB-брелоки и карты памяти всех типов, а также мобильные устройства (телефоны, фотоаппараты, плееры). NAND-память встраивают в бытовые приборы: сотовые телефоны и телевизоры, сетевые маршрутизаторы, точки доступа, игровые приставки, фоторамки и навигаторы.

Рисунок 4. Флэш-карты разных типов

Виды и типы карт памяти и флэш-накопителей

CF (Compact Flash) – старейший стандарт типов памяти. Обладает высокой надежность, достаточно большой объем ($128$ Гб и больше) и высокую скорость передачи данных ($120$ Мб/с). Из-за больших размеров применяется в профессиональном видео- и фотооборудовании.

MMC (Multimedia Card) обладает небольшим размером, высокой совместимостью с различными устройствами и содержит контроллер памяти. SD Card (Secure Digital Card) – результат развития стандарта MMC. Карта имеет криптозащиту от несанкционированного копирования, повышенную защиту информации от случайного стирания или разрушения и механический переключатель защиты от записи. Максимальная емкость до $4$ Гб. SDHC (SD High Capacity) имеет максимальную емкость $32$ Гб.

Существуют также карты miniSD и microSD.

Основными производителями NAND-флэш-памяти являются фирмы Micron/Intel, SK Hynix, Toshiba/SanDisk, Samsung. Основные производители контроллеров флэш-памяти NAND – Marvell, LSI-SandForce и производители памяти NAND.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Взгляд изнутри: Flash-память и RAM

Предисловие

Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо! И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.

Теоретическая часть

Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…

Какая память бывает?

На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.

Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…

Современные типы «твердотельной памяти». Источник

Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.

Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?

Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.

Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник

Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.

NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.

Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.

В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).

Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!

Что такое DRAM?

Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.

Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:

Устройство ячейки RAM. Источник

Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.

Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…

Часть практическая

Flash

Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:

Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник

Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.

Корпус кварцевого генератора

Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:

Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита

А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:

Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий

Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.

После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:

«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)

Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый»
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:

Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.

В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»