Благодаря использованию флеш-памяти, флешки обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с другими устройствами для хранения информации. Однако флеш-память имеет и некоторые недостатки.
В таблице 1 приведены достоинства и недостатки флеш-носителей [3-4]
Таблица 1 — Достоинства и недостатки
| Достоинства | Недостатки |
| Низкое энергопотребление Стандартный жесткий диск не может обойтись без достаточной подпитки, чтобы раскрутить магнитные диски внутри своего корпуса. Также электричество нужно для работы механизма позиционирования головки жесткого диска. Флеш-накопители требуют гораздо меньшее электропотребление — эта разница примерно в 10−20 раз. | Высокая стоимость гигабайта информации Объемные скоростные флеш-устройства (256 ГБ — 512ГБ) стоят намного дороже, чем жесткие диски с таким же объемом для хранения данных. Однако флешки на меньший объем имеют самую низкую цену за устройство. |
| Надежность Флеш-память не имеет движущихся трущихся деталей, не подвержена воздействию царапин и пыли. Флешки более устойчивы к механическим воздействиям (вибрации и ударам), а также к воздействию магнитных полей по сравнению с жёсткими дисками. | Скорость записи/чтения Flash-память работает существенно медленнее, чем оперативная память и жесткий диск. Средняя скорость считывания данных с flash-накопителя составляет 5 Mb/s, а записи — 3 Mb/s. Также скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью USB. |
| Компактность Флеш-память позволяет хранить объем данных сравнимый с объемом некоторых жестких дисков — до 512 ГБ данных (есть модели и на 1−2 ТБ), при этом флешки обладают малыми габаритами и весом по сравнению с ними. | Ограниченное количество циклов перезаписи Чипы памяти чаще всего выдерживают не более 5000 циклов перезаписи. Кроме этого ограничен ресурс USB-коннектора — около 1500 подключений. |
Файловые системы usb-флеш носителя
Файловая система — это способ организации данных на носителей. Как правило, каждая операционная система использует свою файловую систему, но может использовать и несколько.
В настоящее время существует две наиболее распространенных файловых системы — это NTFS и FAT32.
FAT32 — давно существующий формат и, благодаря этому, практически все устройства и операционные системы полностью поддерживают его. Таким образом, если отформатировать флешку в FAT32, она, почти гарантированно, прочтется где угодно. Однако, с этим форматом существует одна важная проблема: ограничение размера отдельного файла и отдельного тома. Если требуется хранить, записывать и считывать огромные файлы, FAT32 может не подойти.
Большая часть флешек поставляется в FAT32. Кроме того, при форматировании носителя в бытовом устройстве, например компьютере, он будет работать именно в этой файловой системе. В этом заключается ее главный плюс — совместимость. Вставив такой накопитель в компьютер, медиапроигрыватель, фотопринтер или другое устройство с usb входом, практически в любой ситуации, все файлы будут доступны и могут нормально прочитаться [10].
Самым главным недостатком данной системы является ограничение на размер файла в 4 Гбайта. Поэтому записать большой файл (например, резервную копию системного диска или переписанное с камеры видео) не получится.
NTFS — cовременная надежная файловая система, позволяющая записывать на флеш-носитель данные практически любого размера. Однако, если на чтение у обеих файловых систем затрачивается практически одинаковое количество времени, то запись у файловой системы NTFS оказывается несколько медленнее. Это связано с тем, что при копировании на такой накопитель Windows включает механизм кэширования, когда файлы копируются сначала в специальную память (так называемый кэш), а потом на конечный носитель [11].
Также недостатком NTFS является то, что не все устройства могут быть совместимы с данной файловой системой и, как следствие, не смогут быть прочитанными.
Таким образом, для обычной usb-флешки, если на ней не хранятся файлы размером более 4 ГБ, лучшим выбором файловой системы будет FAT32. Флешка с такой файловой системой будет прочитана практически где угодно.
Выводы
В данном разделе был рассмотрен usb-флеш накопитель в качестве носителя информации. Была проанализирована история создания флеш-памяти, разобраны её принципы работы, основы записи и чтения информации флеш-носителя.
Также были рассмотрены файловые системы, которые используются во флеш-носителях. Было выяснено, что в большинстве случаев по умолчанию используется система FAT32, которая совместима практически с любыми устройствами, но позволяет записывать файлы определенного размера, а именно файлы до 4Гб. Однако данная файловая система может быть заменена на систему NTFS с помощью форматирования флеш-носителя, которая позволит записывать файлы любого размера, но некоторые устройства могут быть не совместимы с данной файловой системой.
Было выяснено, что флеш-память является универсальным носителем, так как позволяет записывать данные в любом формате, и может быть использован любым устройством, имеющим usb-порт. Флеш-память по сравнению с другими носителями обладает рядом достоинств, таких как: сравнительно большой объем хранимых данных при малых размерах и габаритах устройства; является полностью перезаписываемым носителем; обладает высокой надежностью и практически не подвергается механическим воздействиям.
Можно смело утверждать, что у каждого пользователя ПК сегодня есть хотя бы одна флешка, а чаще — несколько. Флеш-накопители за несколько лет завоевали мир, вытеснив старомодные и хрупкие дискеты и оптические накопители. Однако у USB-флешек тоже есть конкуренты — карты памяти и внешние жёсткие диски.
Пока что флешки «держат удар» за счёт следующих достоинств:
- Компактность. Флешки позволяют хранить до 256 ГБ данных — такой же объём имеют младшие модели внешних винчестеров, но габариты их больше, чем у флешек.
- Универсальность. Подключение через один USB-порт проще, чем через два, как того требуют быстрые внешние винчестеры, и точно проще, чем использование карт-ридера.
- Экономичность. Флеш-память имеет одно из лучших соотношений цена/объём данных.
- Надёжность. Флешки в герметичном ударопрочном корпусе, например, «экстремальные» модели от Kingston, не боятся ни ливня, ни падения с высоты. Никакой другой накопитель данных такой устойчивостью к превратностям эксплуатации похвастаться не может. К тому же, флешки малоуязвимы к пыли и механическим вибрациям за счёт отсутствия движущихся частей.
- Разнообразный дизайн. Есть флешки в стильных металлических корпусах, инкрустированные стразами, запрятанные в мягкие игрушки, оформленные в этническом стиле и т.д. Флеш-накопитель — не только компьютерный аксессуар, но и способ самовыражения.
К числу Недостатков флешек относятся:
- Невысокая износоустойчивость при частой эксплуатации. Чем чаще записываются данные на флешку, тем быстрее она изнашивается.
- Невысокая скорость передачи данных. Новый стандарт USB 3.0 отчасти решит эту проблему, но до скоростей передачи данных с жёстких дисков флешкам очень далеко. Однако достойных альтернатив им в этом плане тоже нет.
- Чувствительность к электромагнитному импульсу — минус, которым обладают все не-оптические и не-механические накопители.
- Криптографическая ненадёжность. Украсть и взломать флешку — несложная задача впрочем, у крупных производителей накопителей памяти имеются модели с аппаратным шифрованием данных, обеспечивающие достойный уровень безопасности.
При всех плюсах и минусах флеш-накопители являются лидерами среди мобильных устройств по переносу информации.
Флеш-память -разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти (ПППЗУ).
Все существующие сегодня виды флэш-носителей можно условно разделить на два класса: флэш-карты, куда входят Compact Flash Card, MultiMedia Card и SD Card, и флэш-модули Flash USB Drive (USB Pen Drive). Для непосредственной работы с флэш-картами, а именно — для считывания информации с них, необходимо специальное устройство, называемое карт-ридером (cardreader), который состоит из контроллера и разъема USB. Флэш-модуль, который еще называют флэш-носителем с USB-интерфейсом, в отличие от флэш-карты, уже имеет встроенный контроллер и может быть подключен к компьютеру через USB.
Она может быть прочитана сколько угодно раз (в пределах срока хранения данных, типично — 10−100 лет), но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.
Преимущества:
Для хранения данных не требуется дополнительной энергии, то есть flash-память является энергонезависимым устройством. По сравнению с компакт-дисками или дискетами затраты энергии при работе с flash-устройством минимальны. Поэтому flash-память является очень экономной с точки зрения энергозатрат. При записи данных на flash-микросхему требуется в 10−20 раз меньше энергии, чем при аналогичных действиях с компакт-диском или дискетой.
Флешки имеют достаточно большую плотность записи, емкость современных флешек довольно велика и может существенно превосходит емкость DVD-дисков.
Flash-микросхема позволяет многократно (но не бесконечно) перезаписывать данные. То есть flash-память — перезаписываемое устройство хранения данных.
При этом работают бесшумно. Накопитель на основе flash-микросхемы не содержит в себе никаких движущихся механических узлов и устройств, поскольку это твердотельная память. А раз так, то flash-устройства отличаются устойчивостью к механическим воздействиям: нет механики — нечему и ломаться.
К примеру, flash-накопитель способен выдержать удары в 10−20 раз более сильные, чем компьютерный винчестер. Причем не только выдержать, но и работать в условиях тряски.
Компактность — еще одно преимущество накопителей на flash-памяти, которое и предопределило использование flash-устройств в разнообразных малогабаритных гаджетах и «ручных» устройствах.
Наконец, информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (порядка 10, а по некоторым данным, и до 100 лет). То есть flash-микросхема является устройством для долговременного хранения данных.
Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах — фото — и видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуникаторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрут изаторах, мини-АТС, принтерах, сканерах, модемax), различных контроллерах.
Широкое распространение получили USB флеш-накопители ("флешка", USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие не только дискеты, но и CD.
Как и прочие устройства с интерфейсом USB, устройства с flash-памятыо не требуют отдельной настройки со стороны BIOS и автоматически определяются в Windows 2003/ XP/Vista.
Такие накопители имеют отличные перспективы развития, поскольку в их конструкции нет механических узлов. Производители постоянно наращивают объемы и скорость работы чипов flash-памяти, а массовое производство всегда в конечном итоге приводит к значительному снижению цен.
Недостатки:
Flash-память работает существенно медленнее, чем оперативная память на основе микросхем SRAM и DRAM. И даже по сравнению с жестким диском flash-накопитель является аутсайдером. К примеру, средняя скорость считывания данных с flash-накопителя составляет 5 Mb/s, а записи — 3 Mb/s. В то же время жесткий диск может обмениваться данными со скоростью около 30 Mb/s.
Наконец, еще один серьезнейший недостаток — flash-память имеет ограничение по количеству циклов перезаписи. Предел колеблется от 10 000 до 1 000 000 циклов для разных типов микросхем. И хотя миллион операций записи/стирания — это совсем немало, однако наличие физического предела использования микросхемы памяти можно считать серьезным недостатком flash-устройств.
Еще один недостаток — это чувствительность к электростатическому разряду и радиации, поэтому нужно очень тщательно соблюдать технику безопасности при работе с данным внешним носителем.
накопитель носитель информация диск
Кроме того, изъятие флешки без остановки устройства может также привести к ее скорой порче. Со временем у нее может уменьшаться скорость записи, которая сильно зависит от пропускной способности usb-порта, что также является недостатком флешек.
Таким образом, флешки на сегодняшний день имеют ряд достоинств и недостатков. Однако их достоинства значительно перекрывают немногочисленные недостатки, делая этот продукт компьютерной индустрии очень востребованным и конкурентоспособным.
Способы подключения периферийных устройств к персональному компьютеру
Мониторы можно подключать через следующие интерфейсы VGA, DVI, HDMI и DisplayPоrt. В данное время на персональных компьютерах широко используются VGA и DVI интерфейсы, также существуют различные переходники, если в мониторе или в материнской плате не предусмотрены данные интерфейсы.
Клавиатуры можно подключать по интерфейсу Ps/2,USB. Существуют также переходники, которые позволяют подключить USB клавиатуру в порт PS/2 и наоборот.
Способы подключения мыши такие же, как и у клавиатуры: USB и PS/2. В настоящее время появились беспроводные мыши. Как и с клавиатурами USB мышки определяются с включенным компьютером.
В первую очередь они различаются по технологии печати. Бывают лазерные (светодиодный принтер), струйные, матричные и другие принтеры (твердочернильный, сублимационный).
Принтеры подключаются к компьютеру через интерфейс USB или LPT (старые модели), а также с помощью технологии Wi-Fi.
Сканеры подключаются через USB.
МФУ подключаются через USB и Ethernet (по сети).
Акустические колонки. Это устройства для воспроизведения звука.
Подключать их необходимо в двух местах: к источнику сигнала — зеленый круглый разъем на материнской плате или дискретной звуковой карте; а также к источнику питания, чаще в обычную розетку, но бывают версии питающиеся от USB.
Отличительные особенности интерфейсов ESATA и SATA. Назначение и способы подключения.
SATA — это специализированный интерфейс. Он нашел широкое применение для того, чтобы подключать самые разнообразные накопители информации. Скажем, при помощи SATA кабелей можно подключить жесткие диски, SSD накопители и прочие устройства, которые служат для того, чтобы хранить информацию.
SATA-кабель — это красный шлейф, ширина которого составляет примерно 1 сантиметр. Этим он и хорош, прежде всего. Ведь с такими данными его никак не спутаешь с другими интерфейсами. В частности с ATA (IDE). Этот интерфейс тоже вполне применим для того, чтобы подключать жесткие диски. И он хорош с этим справлялся, но до тех пор, пока не появился интерфейс SATA.
В отличие от SATA интерфейс ATA — это параллельный интерфейс. ATA (IDE) шлейф состоит из 40 проводников. Несколько таких широких шлейфов в системном блоке влияли на эффективность охлаждения. Эта проблема была присуща ATA интерфейсу, чего не скажешь про SATA. У него свои плюсы. И один из них — скорость передачи информации. Скажем, SATA 2.0 может передавать данные со скоростью 300 МБайт/с, а SATA 3.0 — целых 600 Мбайт/с.
По сравнению со старым интерфейсом ATA (IDE) его преимущество и в том, что у него большая универсальность. При помощи SATA интерфейса есть возможность подключить внешние устройства.
Чтобы упростить подключение внешних устройств, разработали специальную версию интерфейса — eSATA (External SATA).
eSATA (External SATA) — интерфейс для подключения внешних устройств, который поддерживает режим «горячей замены» (англ. Hot-plug). Был создан несколько позже, в середине 2004 года. У него более надежные разъемы и увеличенная длина кабеля. За счет этого интерфейс eSATA удобен для подключения различных внешних устройств.
Для питания подключаемых eSATA устройств необходимо использовать отдельный кабель. На сегодня есть смелые прогнозы о том, что в будущих версиях интерфейса возможно будет внедрить питание прямо в eSATA кабель.
У eSATA есть свои особенности. Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394. Сигнально SATA и eSATA совместимы. Однако им необходимы разные уровни сигнала.
Ему необходимы для подключения также два провода: шину данных и кабель питания. В будущем планируется отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA-устройств. Разъёмы у него менее хрупкие. Конструктивно они рассчитаны на большее число подключений, чем SATA. Однако физически они несовместимы с обычными SATA. Плюс экранирование разъема.
Длина кабеля доведена до двух метров. У SATA длина всего 1 метр. Чтобы компенсировать компенсации потери, в нем изменили уровни сигналов. Повышен уровень передачи и понижен уровень порога приемника.
Особенности подключения и работы накопителей информации с интерфейсом Serial ATA.
SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).
SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.
SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA-устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.
Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов.
Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 1.0a).
В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)
SATA Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 Мбайт/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8b/10b, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных (см. LVDS).
SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 2.0 (SATA II или SATA 2.0, SATA/300) работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (300 Мбайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на жёстких дисках фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).
SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 3.0 (SATA III или SATA 3.0) представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (750 Мбайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0, по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена Bob lox.