Принцип работы usb флешки. Выбираем флэшку. Основные характеристики USB-флэш-накопителей. Больной перед смертью потел? Это плохо

Мы привыкли пользоваться благами цивилизации и в последнее время их даже не замечаем. Но многие задаются вопросом, как работает тот или иной механизм. Эта статья написана для любознательных людей, которые задаются вопросом, как работает флешка? По восстановлению флеш-накопителей можете .

Для хранения информации используются ячейки памяти. Одна ячейка способна сохранить в себе только один бит. На этот бит записывается элемент двоичного кода 0 или 1.

В одной флешке находятся миллиарды ячеек, которые готовы запоминать для Вас информацию. Из восьми бит получается один байт. Так накопитель на один гигабайт состоит из 8 589 934 592 ячеек памяти, а эта статья вмещается приблизительно в 20 000 ячеек.

Подробнее о ячейках памяти

Ячейки памяти являются транзисторами. Транзистор имеет два полупроводника n-типа, они находятся у него по бокам. Эти полупроводники имеют множество свободных электронов. При движении этих частиц проходит ток.

Посредине полупроводников n-типа размещён полупроводник p-типа, который характеризуется недостатком электронов. По нему ток переносится по дырках, в которых недостаёт электронов.

Из-за различающегося типажа проводимости этих полу проводимых материалов, ток не имеет возможности пройти между ними.

Транзисторная конструкция предусматривает наличие управляющего затвора, который расположен над p-полупроводником. Он является электродом и на него подаётся напряжение. При подаче положительного напряжения он отодвигает дырки р-полупроводника и притягивает частицы. Это обосновано притягиванием противоположных зарядов.

С этого получается так званый n-переход. Он нужен для перехода электричества с одного n-полупроводника на другой, в результате чего транзистор пропускает ток.

Управляющий затвор имеет разделение с p-полупроводником, которое называется плавающий затвор (пластина из поликристаллического кремния). При отрицательном заряде пластины ток не будет проводиться транзистором, не завися от заряда управляющего затвора, что может помешать его работе в дальнейшем.

Чтение данных

Процесс считывания информации с флешки происходит следующим образом. На управляющий затвор подаётся напряжение. Это необходимо для определения ноля или единицы, которые находятся в этой ячейке памяти. Сочетание нулей и единиц дает представление машине, которая считывает информацию, о закодированных символах.

При избытке электронов на управляющем затворе ток не идёт. Это свидетельствует о единице.

При нехватке электронов на управляющем затворе ток идёт. Это свидетельствует о нуле.

Запись данных

Для записи информации необходимо наполнить плавающий затвор электронами. Но это сложная задача из-за слоя диэлектрика, который окружает его и не даёт пройти току.

Электроны в плавающую ячейку помещаются подачей положительного заряда, выше того что подаётся при чтении, при котором они и запрыгивают, проходя слой диэлектрика.

При стирании информации на плавающий затвор подаётся отрицательное напряжение, и электроны спадают с плавающего затвора.

Именно так и работает та маленькая вещица, которая облегчает нам обмен информации.

Предлагаю в качестве подарка скачать бесплатную книгу: причины зависаний на ПК, восстановление данных, компьютерная сеть через электропроводку и много других интересных фишек.
Еще больше интересных новостей, а главное общение, решений ваших проблем! Добавляйтесь в телеграм -

Здравствуйте друзья мои. Сегодня мы не будем рассматривать какие-то схемы определенных конструкций, тема на сегодня так называемая самодельная флешка. Некоторые конечно могут не поверить, что это возможно в домашних условиях, и правильно делают, поскольку это достаточно сложно и сделать дома без специального оборудования практически не возможно. Но умные люди давно придумали карту памяти для мобильных телефонов. В магазинах легко можно найти переходник при помощи которого карту памяти можно подключить к компьютеру через usb порт. Такой адаптер стоит всего 2 доллара.

Работает устройство очень просто - всего лишь нужно поставить карту памяти в определенное место на адаптере, а сам адаптер выполнен в виде юсб штекера который только нужно подключить к юсб порту ПК. Для нашей самодельной флешки под рукой нужно иметь именно такой адаптер с картой памяти от мобильного телефона и еще один штекер или соответствующий пластмассовый корпус для юсб.

Затем адаптер помещаем в кожух штекера и закрываем крышку и смотрим что у нас получилось.

Теперь это похоже на обрезанный юсб штекер, но никто даже не заподозрит, что там есть накопитель памяти! Теперь пришла очередь схематики. Проводов там 4, заранее снимаем небольшую часть изоляцию от проводов и залуживаем их. Далее берем пару новеньких деталей (лучше взять испорченные, но чтобы с виду были как новые) и паем их друг к другу. Тут конкретной схемы нет, паяйте что куда хотите, конструкция просто должна выглядеть как схема, она конечно работать не будет! Использовать можно конденсаторы, резисторы, полярные и неполярные конденсаторы и пару транзисторов, как известно некоторые флешки имеет сзади встроенный светодиодный индикатор, можно получить имитатор такого индикатора, чтобы наша самодельная флешка выглядела правдоподобно и не вызывала сомнения.

Для этого к статье прикреплена распаковка юсб гнезда и штекера, по боковым каналам подается питание которое нужно подключить к нашим проводам, затем собрать простейшую схему мигалки для одного светодиода, в таком случае у нас остаются еще два свободных провода к которым можно прицепить заранее изготовленную <блеф> схему накопителя памяти. Итак, подведем итоги - у нас получился довольно интересная конструкция, при подключении к usb порту компьютера светодиод начнет мигать и у посторонних он вызовет ощущение, что подключена флешка, но они удивятся больше когда компьютер будет уведомлять, что к нему подключен накопитель памяти! Да уж все станут верить что вы гений и попросят схему такой простейшей чудо флешки. Старайтесь сделать схему подключения деталей как можно запутанной, чтобы даже мастер на заподозрил в чем тут обман. Ну вот и все, подобные интересные вещицы можете увидеть в дальнейших статьях, до свидания друзья - Артур Касьян (АКА).

Суть проблемы

После сбоя по питанию, обращение к флешке становится невозможным т. к. компьютер либо вообще не реагирует на её подключение, либо выводится сообщение «USB-устройство неопознано». Этому типу повреждений больше подвержены USB-флешки, т. к. они получают питание непосредственно от порта USB и используют собственные преобразователи для питания внутренних схем. SD, microSD, CF карты используются обычно в фото-видео технике. А при подключении к компьютеру непосредственно от него не питаются, т. к. для их подключения применяются промежуточные устройства - кард-ридеры.

Причины возникновения

• Неверное подключение дополнительных разъёмов USB к материнской плате
• Неисправность материнской платы или блока питания, приведшая к повышению напряжения на разъёмах USB.
• Бракованные удлинители USB и USB хабы с некачественными блоками питания
• Самопроизвольный выход из строя элементов флешки

Симптомы

• Полное отсутствие реакции системы на подключение флешки
• Появление сообщения «USB-устройство неопознано»
• Сообщение о превышении допустимого потребляемого тока от разъёма USB
• Запах горелого от флешки.

Влияние на файлы пользователя

Влияние данной неисправности на пользовательскую информацию зависит от степени повреждения. Если выходят из строя только цепи питания флешки, то это никак не влияет на пользовательские данные и они восстанавливается полностью. Если выгорает контроллер, то необходимо выпаивать память и считывать её на NAND-ридере. В этом случае качество восстановления обычно тоже хорошее. Но если пробивает непосредственно чипы памяти флешки, то в этом случае обычно восстановление данных невозможно.

Методы диагностирования

Электрические повреждения флешек диагностируются так же, как и у любого электронного устройства. Выгоревшие элементы со следами термических повреждений видно сразу. Остальное проверяется приборами. Проверяются элементы защиты (если они есть). Проверяются подаваемые на схему напряжения. Современное производство идёт по пути увеличения интеграции и максимального сокращения количества отдельных элементов в устройствах, а также по пути улучшения энергоэффективности - линейные схемы стабилизации напряжения заменяются импульсными, с высоким КПД. Посмотрим, как менялась схемотехника цепей питания флешей со временем.
На рис. 2 представлены другие две флешки, на совершенно разных контроллерах. Общее у них то, что они содержат минимум активных компонентов (микросхем) - только контроллеры и микросхемы памяти, остальные элементы пассивные - резисторы, конденсаторы. Т.е. хоть немного, но стоимость производства уменьшена. На верхней флешке контроллер это U1, на нижней - U4. У обоих стабилизатор питания встроен в контроллер.

Ну и самый современный вариант.

Это флешка USB 3.0 с контроллером IS916, у него встроенный преобразователь напряжения для собственного питания, а для питания микросхем флеш-памяти тут применён отдельный импульсный преобразователь U4, что уменьшает общее энергопотребление и нагрев по сравнению с линейными стабилизаторами.

Методика восстановления

В первом варианте исполнения, как на рис. 1 весь удар принимает на себя стабилизатор U2, остальное, как правило, остаётся целое. Поэтому достаточно подать питание 3,3В в нужную точку схемы, подключить флешку к USB и считать данные. Единственное, что портит эту идиллическую картину, это то, что таких флешек больше не производят. На фотографии изображена флешка Transcend JetFlash 512MB.

Во втором варианте на рис. 2, там, где стабилизатор питания встроен в контроллер так поступить невозможно. Тут можно было бы заменить контроллер, но найти такой же очень трудно. Т. к. они, даже в пределах одной модели, отличаются прошивками, зависящими от времени выпуска и применённых микросхем флеш-памяти, что вместе порождает множество комбинаций. Единственный вариант восстановления такой флешки - выпаивание и вычитывание микросхем флеш-памяти.

Как работает флешка?

Флешки, или USB флэш-накопители - это устройства для хранения, записи и считывания информации. Благодаря им мы можем носить в кармане огромные массивы данных: альбомы фотографий, музыкальные концерты, прайс-листы, карты, презентации и т.п. Но каким образом это становится возможным? Поговорим в этой статье о том, как работает флешка.

Как работает флешка: устройство

Самая простая флешка рассчитана минимум на 10 000 циклов перезаписи. Но лучшие экземпляры могут выдержать и 100 000 циклов. Если не перезаписывать информацию по несколько раз на дню, этого ресурса могло бы хватить на неограниченное время. Однако, обычно данные хранятся не более 10 лет. Как правило, за это время люди успевают несколько раз заменить накопитель на более современное устройство.

И тем не менее, иногда бывает, что флеш-карта вдруг выходит из строя: при подключении компьютер «не узнаёт» её, сообщая, что это «неизвестное устройство». Чтобы понять, нужно хотя бы в общих чертах представлять её устройство.

Внутри маленького флеш-накопителя помещается несколько блоков:

• микроконтроллер;
• микросхема (чип) флэш-памяти;
• источник тактовой частоты - кварцевый резонатор;
• светодиод;
• переключатель защиты от записи.

Основная часть - это матрица памяти. Она состоит из множества ячеек, в которых записывается информация. Одна ячейка - 1 бит информации. Компьютер использует двоичную логику: оперирует исключительно только нулями и единицами. Есть напряжение в ячейке - единица, нет напряжения - ноль. Для того, чтобы записать один знак - букву, цифру, пробел и т.п. - нужно 8 бит или 8 ячеек. 8 бит называются байтом. В каждой флешке могут храниться миллионы байт информации.

Главное достоинство матрицы памяти заключается в том, что данные не теряются при отсутствии напряжения питания, т.е. она энергонезависима.

Управляет работой ячейками памяти контроллер, это блок управления накопителя. Контроллер при подключении прогоняет ток по всем ячейкам, проверяет, где записан 0, а где 1. Сигнал с компьютера поступает на него через разъём.

В соответствии с этим сигналом-запросом блок управления обращается именно к тем ячейкам, которые указаны в запросе, и позволяет данным, записанным в этих ячейках, поступать в компьютер. Либо наоборот, контроллер считывает данные с компьютера и направляет их в выбранные ячейки.

Для нормального функционирования флешки необходима тактовая частота, которая генерируется кварцевым резонатором. Именно он задаёт скорость работы флешки.

Что делать, чтобы флешка работала без сбоев

Никогда не выдёргивайте флешку из работающего компьютера. Предварительно нужно отключить её. В этих случаях компьютер пишет, что устройство памяти можно удалить. Это означает, что с компьютера на контроллер поступил сигнал отключения, и в блок управления записалась соответствующая служебная информация.

Если выдернуть флешку без отключения, в контроллере служебная информация может сбиться, и тогда он уже не сможет подключиться к считывающему устройству. То же самое может произойти при резких перепадах напряжения.

Контроллер - самая уязвимая часть флешки. Качественная матрица памяти и кварцевый генератор почти никогда не выходят из строя. Чтобы их погубить, нужно либо разломать USB-устройство, либо подать очень высокое напряжение. А вот разъём покалечить можно, если обращаться с ним неаккуратно.

Флэш-накопитель - это запоминающее устройство, использующее флэш-память. Флэш-память является энергонезависимой. Она может быть электрически стерта и перепрограммирована.

Таким образом, это тип электрически стираемой программируемой постоянной памяти, именуемый EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) - электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ. Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз. Флэш-диски схожи с обычными жесткими дисками и могут их заменить. Флэш-память используется для легкого и быстрого хранения и передачи информации.

О флэш-памяти

Флэш-диски часто используются в продуктах, которые работают на низкой мощности и те, которым, возможно, придется работать в суровых условиях. Флэш-память является энергонезависимой, а следовательно, флэш-накопители не должны быть подкреплены батареей. Флэш-память твердотельная. Это означает, что в ней нет ничего механического. Все чисто электронное. Флэш-память имеет сетку из столбцов и строк, каждая клетка имеет два транзистора в каждой точке пересечения в сетке. Тонкий оксидный слой отделяет транзисторы в каждой паре. Один транзистор в паре называется плавающим затвором, а другой известен как регулирующий затвор. Плавающий затвор может удерживать электрический заряд. Этот заряд заключается в электрической изоляции оксидного слоя, отделяющего его от ворот управления. Таким образом, любые электроны, помещенные на плавающий затвор, остаются на нем. Это делает флэш-память энергонезависимой. Работа флеш-памяти заключается именно в добавлении и удалении электронов из плавающих затворов.

Как работает флешка?

Она должна быть вставлена в порт USB на компьютере. Сегодняшние операционные системы могут обнаруживать флэш-накопители и устанавливать необходимые драйверы самостоятельно. Как только устройство будет обнаружено, оно может быть использовано для хранения данных. Флешка может быть извлечена из компьютера только после того как ее работа будет окончена. Система подскажет, когда можно будет безопасно ее удалить, после чего она может быть удалена физически.

Флэш-накопитель состоит из печатной платы и покрыт в пластиковый или резиновый кожух, который делает его прочным. Разъем USB, который торчит наружу закрывается съемной крышкой. Большинство флэш-накопителей используют подключение USB Типа A, это делает их совместимыми со стандартными разъемами компьютера. Следовательно, они могут быть подключены непосредственно к порту на вашем компьютере.

Флэш-накопители не требуют каких-либо дополнительных драйверов устройств. Когда флэш-накопитель подключен к компьютеру, на котором установлена операционная система блочной логической единицы, при этом достигается абстрагирование от деталей реализации сложных устройств флэш-памяти и операционная система может использовать любую файловую систему или адресацию блоков системы. Короче говоря, Операционная система рассматривает его как жесткий диск. При подключении флэш-накопитель переходит в режим эмуляции, который означает, что он эмулирует работу жесткого диска в дальнейшем. Это делает передачу данных между флэш-накопителем и компьютером намного проще.

Флеш-накопители используются в управлении операционных систем для того, чтобы превратить персональные компьютеры в сеть электроприборов. В таких случаях они содержат операционную систему и используется для загрузки системы. Флэш-диски имеют преимущество над другими устройствами из-за их низкого энергопотребления и низкого уровня отказов. Кроме того, флэш-накопители имеют небольшой портативный размер. Они дают возможность быстрой передачи данных с меньшими трудностями. В основном, они являются Plug-и-Play устройствами. Они не требуют какой-либо специальной подготовки с вашей стороны, чтобы иметь возможность их использовать. У них большой магазин памяти, объем памяти больше, чем у дискет или компакт-дисков.

В течение первых лет их эволюции, флэш-накопители не могли выдержать, слишком много циклов стирания. Это сделало ранние флэш-накопители непригодными для данных, нуждающихся в частых обновлениях. Чтобы заполнить этот пробел, производители разработали метод выравнивания, который физически распределяет данные по всем ячейкам памяти. Современные флешки могут выдержать до миллиона циклов.

USB флэш-накопители

USB флэш-накопитель модное сегодня слово в компьютерных технологиях. Это флэш-память или устройство хранения памяти NAND-типа. Основные компоненты флеш-накопителя включают разъем USB Типа A, контроллер хранения, чип флэш-памяти NAND и кварцевый генератор. Разъем USB действует как интерфейс между устройством и компьютером. Контроллер запоминающего устройства состоит из крошечного RISC-процессора. Он также имеет некоторый объем памяти на микросхеме (она может быть ПЗУ и ОЗУ). Чип флеш-памяти делает фактическую работу по хранению данных. Кварцевый генератор вырабатывает тактовые сигналы и управляет выводом данных из устройства. Светодиоды, действующие в качестве индикаторов, осуществляют защиту от записи и переключают некоторые другие компоненты, которые могут быть частью флешек.

Использование флэш-накопителя

• Подключите флэш-накопитель к компьютеру.
• Компьютер укажет вам, что он обнаружил внешнее устройство.
• Операционная система будет воспринимать его как любой другой жесткий диск. Никакие специальные драйверы устройству не нужны. Никакой конкретной файловой системы не требуется.
• Зайдите в меню "Мой компьютер" и вы увидите флэш-накопитель среди других дисков.
• Вы сможете открыть его, как любой другой жесткий диск.

Преимущества флешек

• Они легкие и портативные.
• Они надежны. Они устойчивы к царапинам и не подвержены влиянию магнитных полей.
• Флэш-память является энергонезависимой.
• Они являются устройствами «plug-and-play», таким образом, их легко использовать.
• Компьютер воспринимает их как любой другой жесткий диск, тем самым делая передачу данных легким.

Недостатки флэш-накопителей

• Они имеют небольшой размер. Так что могут быть легко потеряны.
• Частое использование приводит к износу, особенно в точке их соединения с компьютером.
• Существует ограничение на количество циклов записи и стирания, которые они могут выдержать.
• Использование флешки на различных компьютерах, делает ее восприимчивой к инфекциям. Вирус на диске может уничтожить данные или сделать их нечитаемыми.

Современные флэш-накопители оснащены мерами безопасности, такими как шифрование или даже биометрические данные. Они оснащены защитным кожухом, который делает их надежными. Хотя число циклов стирания и записи может быть ограничено. Они имеют дополнительное преимущество, поскольку обладают емкостью, скоростью, портативностью и низким энергопотреблением. Понятно, что недостатки флэш-накопителей ничтожно малы по сравнению с простотой использования, которое они предлагают. Флэш-накопители сегодня являются одними из самых популярных устройств хранения данных. Они могут выполнять загрузки программ, в них можно хранить важные документы, проекты и домашние задания, они могут хранить музыку, фильмы и изображения.