Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Марта 2014 в 15:42, реферат
В данном реферате «Современный уровень развития переносной флэш-памяти и USB-брелков» будут рассматриваться flash-карты, их названия и различия, преимущества и недостатки. Проанализированы их характерные особенности. Так же рассмотрены современные модели USB-брелков, которые помогают лучше ориентироваться в постиндустриальном обществе. Показана краткая история создания и развития flash-карты.
Принципиальная схема построения устройства осталась неизменной с 1995 года, когда флэшки впервые начали производиться в промышленных масштабах. Если не углубляться в детали, USB flash-карта состоит из трех ключевых элементов: • разъем USB — хорошо знакомый каждому разъем, представляющий собой интерфейс между флэшкой и компьютерной системой, будь то система персонального компьютера, мультимедийного центра или даже автомагнитолы; • контроллер памяти — очень важный элемент цепи. Осуществляет связь памяти устройства с разъемом USB и руководит передачей данных в обе стороны; • микросхема памяти — самая дорогая и важная часть USB флэш-карты. Определяет объем хранимой на карте информации, быстроту чтения/записи данных. Что может меняться в этой схеме? Принципиально ничего, но современная индустрия предоставляет несколько вариантов такой схемы; комбинация разъемов eSATA и USB, два разъема USB.
1 — USB-разъём; 2 — микроконтроллер; 3 — контрольные точки; 4 — микросхема флэш-памяти; 5 — кварцевый резонатор; 6 — светодиод; 7 — переключатель «защита от записи»; 8 — место для дополнительной микросхемы памяти.
Флэш-память хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим затвором, называемых ячейками (англ. cell). В традиционных устройствах с одноуровневыми ячейками (англ. single-level cell, SLC), каждая из них может хранить только один бит. Некоторые новые устройства с многоуровневыми ячейками (англ. multi-level cell, MLC; triple-level cell, TLC [2]) могут хранить больше одного бита, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе транзистора.
В основе этого типа флэш-памяти лежит ИЛИ-НЕ элемент (англ. NOR), потому что в транзисторе с плавающим затвором низкое напряжение на затворе обозначает единицу.
Транзистор имеет два затвора: управляющий и плавающий. Последний полностью изолирован и способен удерживать электроны до 10 лет. В ячейке имеются также сток и исток. При программировании напряжением на управляющем затворе создаётся электрическое поле и возникает туннельный эффект. Часть электронов туннелирует сквозь слой изолятора и попадает на плавающий затвор. Заряд на плавающем затворе изменяет «ширину» канала сток-исток и его проводимость, что используется при чтении.
Программирование и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флэш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи, тогда как при чтении затраты энергии малы.
Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.
В NOR-архитектуре к каждому транзистору необходимо подвести индивидуальный контакт, что увеличивает размеры схемы. Эта проблема решается с помощью NAND-архитектуры.
В основе NAND-типа лежит И-НЕ элемент (англ. NAND). Принцип работы такой же, от NOR-типа отличается только размещением ячеек и их контактами. В результате уже не требуется подводить индивидуальный контакт к каждой ячейке, так что размер и стоимость NAND-чипа может быть существенно меньше. Также запись и стирание происходит быстрее. Однако эта архитектура не позволяет обращаться к произвольной ячейке.
NAND и NOR-архитектуры сейчас существуют параллельно и не конкурируют друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных.
Таких способов два — SLC и MLC, SLC (Single-level cell) — одноуровневая ячейка, то есть ячейка памяти, способная хранить 1 бит информации. MLC (Multi-level cell) — ячейка, которая хранит сразу несколько бит информации. Преимущества есть у обеих типов памяти: SLC характеризуется меньшим количеством ошибок, большей скоростью записи/чтения и большим временем жизни ячеек. Но из-за низкой плотности записи информации решения на базе SLC NAND-чипов памяти становятся ощутимо дороже, поэтому флэш-карты, основанные на такой памяти, выпускаются нечасто. Исключения составляют карты для профессиональной фотовидеотехники. MLC-память гораздо дешевле SLC-варианта, а кроме того, позволяет хранить большее количество информации, поэтому MLC-чипы используются в большинстве современных flash-карт и почти во всех USB-флэшках.
Основными характеристиками USB flash-карт по праву считаются скорость и объем памяти. Эти два параметра издавна являются соперниками: так уж повелось, что карты с большим объемом памяти всегда работают медленнее аналогов с меньшим объемом памяти С чем была связана такая тенденция, сказать трудно: то ли контроллер не успевал правильно справляться с потоком данных, то ли сама память была тому виной. Так или иначе, но в последнее время мы постоянно получаем подтверждения тому, что скорость и объем памяти больше не враждуют и удачно уживаются вместе. Объем USB флэш-памяти всегда указан на упаковке, поскольку является ее основной характеристикой. Современные флэшки обладают объемом до 256 Гбайт, однако с покупкой горячих новинок стоит повременить. Оптимальный объем современной флэшки, по нашему мнению, на данный момент должен составлять 16-32 Гбайт. Чуть дороже мегабайт у флэшек на 64 Гбайт, но они тоже успели немного потерять в цене. А вот новинки объемом 128 и 256 Гбайт постигла участь, характерная для российского рынка в целом, — они продаются по завышенной цене. Однако покупать новики не стоит не только из-за высокой цены. В первых партиях компьютерных комплектующих часто попадаются неудачные экземпляры — это, увы, характерно и для флэшек. Производитель, стремясь побыстрее выпустить флэшку для большего объема, зачастую либо прибегает к наращиванию объема старых моделей, либо не проводит для флэшек необходимые испытания и отправляет их на прилавки «сырыми». Если величину объема памяти флэшки принято указывать на упаковке каждой модели, то скоростные характеристики зачастую не приводятся и пользователь не имеет возможности оценить потенциал покупки. Однако некоторые производители все же обозначают упаковку соответствующим маркером. Указывать скорость флэш-карт, в том числе и USB-флэшек, принято следующим образом: 150х, где х = 150 Кбайт/с. То есть в приведенном нами примере скорость флэшки будет составлять 22,5 Мбайт/с. Данное обозначение обычно говорит о скорости чтения информации с флэшки, в то время как скорость записи практически всегда оказывается меньшей, поэтому ее не приводят. Современные флэшки обеспечивают скорость в диапазоне от 170х до 200х, то есть от 25 до 30 Мбайт/с. Что касается скорости записи, то в большинстве случаев оценить ее удается только после проведения специального тестирования, но современные значения лежат в диапазоне от 17 до 30 Мбайт/с. Иногда скоростные характеристики карты указывают в описании флэшки, но они далеко не всегда соответствуют действительности. На уровне пользователя информация о партии чипов памяти, используемых в той или иной модели флэш-карты, недоступна или, во всяком случае, труднодоступна. Несмотря на отлаженную технологию производства чипов памяти, решения получаются самые различные — от неработоспособного брака до ультрапроизводительных быстрых чипов. Общий процент чипов с хорошими показателями не так высок, поэтому решения на их основе хоть и получаются скоростными и производительными, но стоят гораздо дороже. Разница в стоимости моделей с одинаковым объемом флэш-памяти, но разными скоростными показателями может доходить до 200%.
Дополнительные опции практически любого продукта сегодня решают многое. Особенно важными они становятся, когда базовые продукты различных производителей почти не отличаются друг от друга. Действительно, попробуйте представить, что определит ваш выбор, если вам скажут, что все модели USB-флэшек разных производителей ничем не отличаются друг от друга технически и стоят одинаково. Скорее всего, ваш выбор будет определен такими параметрами, как дизайн, комфорт использования, наличие дополнительных функций защиты и каких-либо интересных особенностей. Реальная ситуация на рынке флэш-решений от описанной ситуации отличается, но этих отличий становится всё меньше. Поскольку производители флэшек редко сами занимаются производством чипов памяти и контроллеров, а качество этих комплектующих растет, все продукты в конечном счете неуклонно приближаются друг к другу по техническим характеристикам. Вместе с тем идет обратный процесс — из простого мобильного носителя информации флэшка все больше превращается в модный аксессуар. Давайте разберемся, какие из опций современных флэшек действительно полезны.
Существуют четыре основных типа USB-разъема:
- открытый разъем, отсутствие защиты — такой разъем встречается на ультрамаленьких USB-флэшках. Его достоинства — уменьшение размера флэшки, ускорение доступа к информации. Недостатком подобной схемы является полная беззащитность контактной пластины разъема. Любые царапины, физические и термические воздействия могут привести к повреждению разъема и выходу из строя всей флэшки;
- классический колпачок — проверенная временем защита для разъема USB. Современные колпачки могут изготавливаться не только из пластика, но и из резины. Использование резины позволяет эффективно защитить разъем от влаги и пыли, а кроме того, такой колпачок лучше удерживается и не требует фиксатора. Недостаток один — колпачок теряется, в результате чего при переносе флэшка может пострадать. Как ни странно, такое решение является самым удачным из всех существующих;
- слайдер — этот способ стал популярен благодаря отсутствию отделяемых от флэшки частей и достаточно быстрому доступу к разъему. Напомним, что при подобной организации разъем USB прячется в корпусе флэшки и извлекается из него специальным ползунком. Единственный и главный недостаток такого решения — возможность поломки фиксатора. Поскольку выдвинутый разъем держится на месте только за счет фиксатора, при его поломке пользоваться флэшкой становится очень сложно, разъем USB практически невозможно вставить в порт компьютера. Еще один недостаток кроется в том, что разъем USB хоть и скрывается в корпусе флэшки, но имеет слабую защиту от пыли и влаги, поскольку контактная площадка все равно открыта снаружи. Иными словами, имеется защита только от физического воздействия;
- скобка — корпус флэшки с выступающим USB-разъемом закрывается скобой, которая имеет точку вращения на противоположном от разъема конце корпуса. Иными словами, это вращающаяся скобка, которая в определенном положении прикрывает разъем USB. Безусловно, решение смотрится очень элегантно, но функциональность его низкая. Закрывающая USB-разъем скобка снабжена мягким фиксатором, поэтому сдвинуть ее даже при помещении флэшки в сумку очень легко. Защита от влаги и пыли в большинстве случаев тоже отсутствует.
Многие выпускаемые сегодня флэшки снабжаются огромным количеством дополнительного программного обеспечения, призванного защищать информацию, увеличивать скорость передачи или даже проверять всю сохраняемую информацию на вирусы. За нашу внушительную практику тестирования USB флэш-карт мы ни разу не встречали решения с набором программного обеспечения, которое действительно было бы полезно. Зачастую подобные программы являются пробными с ограниченным временем использования, в противном случае они, как правило, бесполезны и могут только усложнить работу с флэшкой. Поэтому если на упаковке яркими буквами написано, что в комплекте с флэшкой вы получаете какую-нибудь утилиту, конечно же, жизненно необходимую вам и вашему компьютеру, то знайте: в подавляющем большинстве случаев данное заявление не более чем рекламный трюк.
В итоге можно заключить, что флэш-память — бесспорный лидер по надежности, мобильности и энергопотреблению среди накопителей небольшой и средней емкости, обладающий к тому же неплохим быстродействием и достаточным объемом (на сегодня на рынке уже доступны флэш-карты емкостью до 256 Гбайт). Несомненно, это очень перспективный тип, однако их широкое использование пока сдерживается высокими ценами.
Информация о работе Реферат Современный уровень развития переносной флэш-памяти и USB-брелков