USB-накопитель

«Jump Drive» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о вымышленном методе космического путешествия, см. Гиперпространство . Марку флэш-накопителя см. в разделе USB FlashCard .

USB- накопитель SanDisk Cruzer 2011 года выпуска с емкостью 4 ГБ.

USB- накопитель SanDisk Ultra Flair 2020 года выпуска, подключенный к ноутбуку HP.

Transcend JetFlash с 2014 года.

Флэш-накопитель SanDisk 1 ТБ USB-C емкостью (модель 2020 года) рядом с монетой в 50 центов евро

Флэш -накопитель (также флэш-накопитель [США], карта памяти [Великобритания] и флэш-накопитель / флешка в другом месте) представляет собой устройство хранения данных , включающее флэш-память со встроенным интерфейсом USB . Типичный USB-накопитель является съемным, перезаписываемым, размером меньше оптического диска и обычно весит менее 30 г (1 унции). С момента первого появления в продаже в конце 2000 года емкость USB-накопителей варьируется от 8 мегабайт до 256 гигабайт (ГБ). ), 512 ГБ и 1 терабайт (ТБ ). По состоянию на 2023 год флэш-накопители емкостью 2 ТБ были самыми большими, выпускаемыми в настоящее время. Некоторые допускают до 100 000 циклов записи/стирания, в зависимости от точного типа используемого чипа памяти, и считается, что физически они прослужат от 10 до 100 лет при нормальных обстоятельствах ( срок хранения на полке) . ).

Обычно флэш-накопители USB используются для хранения, дополнительного резервного копирования и передачи компьютерных файлов . По сравнению с дискетами или компакт-дисками они меньше, быстрее, имеют значительно большую емкость и более долговечны из-за отсутствия движущихся частей. Кроме того, они менее уязвимы к электромагнитным помехам, чем дискеты, и не подвержены царапинам на поверхности (в отличие от компакт-дисков). Однако, как и в случае с любым флэш-накопителем, потеря данных из-за утечки битов из-за длительного отсутствия электропитания и возможность самопроизвольного контроллера отказа из-за плохого производства могут сделать его непригодным для долгосрочного архивирования данных . контроллера На возможность сохранения данных влияет прошивка , внутренняя избыточность данных и алгоритмы исправления ошибок .

Примерно до 2005 года большинство настольных и портативных компьютеров поставлялись с дисководами для гибких дисков в дополнение к портам USB, но дисководы для гибких дисков стали устаревшими после широкого распространения портов USB и большей емкости USB-накопителя по сравнению с «1,44 мегабайтом» (1440 килобайт ). 3,5-дюймовая дискета.

Флэш-накопители USB используют стандарт класса запоминающих устройств USB , который изначально поддерживается современными операционными системами , такими как Windows , Linux , macOS и другими Unix-подобными системами, а также многими загрузочными ПЗУ BIOS . USB-накопители с поддержкой USB 2.0 могут хранить больше данных и передавать их быстрее, чем приводы оптических дисков гораздо большего размера, такие как приводы CD-RW или DVD-RW, и могут считываться многими другими системами, такими как Xbox One , PlayStation 4 , DVD-плеерами, автомобильными развлечениями. системах, а также в ряде портативных устройств, таких как смартфоны и планшетные компьютеры, хотя аналогичная в электронном виде SD-карта лучше подходит для этих устройств из-за их стандартизированного форм-фактора, который позволяет размещать карту внутри устройства, не выступая.

Флэш-накопитель состоит из небольшой печатной платы с элементами схемы и разъема USB, электрически изолированного и защищенного внутри пластикового, металлического или прорезиненного корпуса, который можно носить, например, в кармане или на брелоке. Некоторые из них оснащены светодиодом -вывода ввода индикации , который загорается или мигает при доступе. Разъем USB можно защитить съемной крышкой или втянуть в корпус накопителя, однако его повреждение маловероятно, если он не защищен. Большинство флэш-накопителей используют стандартное USB-соединение типа A, позволяющее подключаться к порту персонального компьютера, но существуют также накопители для других интерфейсов (например, портов micro-USB и USB-C). USB-накопители получают питание от компьютера через USB-соединение. Некоторые устройства сочетают в себе функциональность портативного медиаплеера с флэш-накопителем USB; им требуется батарея только при воспроизведении музыки в пути.

История

Основой USB-накопителей является флэш-память — тип с плавающим затвором, полупроводниковой памяти изобретенный Фудзио Масуокой в ​​начале 1980-х годов. Флэш-память использует с плавающим затвором MOSFET- транзисторы в качестве ячеек памяти .

Несколько человек заявили, что они изобрели USB-накопитель. 5 апреля 1999 года Амир Бан , Дов Моран и Орон Огдан из M-Systems компании израильской подали заявку на патент под названием «Архитектура флэш-диска для ПК на базе универсальной последовательной шины». Патент был впоследствии выдан 14 ноября 2000 года, и этих людей часто признавали изобретателями USB-накопителя. Также в 1999 году Шимон Шмуэли , инженер IBM, представил раскрытие изобретения, в котором утверждалось, что он изобрел USB-накопитель. Сингапурская компания Trek 2000 International является первой известной компанией, которая продала USB-накопитель, а также утверждает, что она является первоначальным изобретателем устройства. Наконец, Пуа Кхейн-Сенг , малазийский инженер, также был признан некоторыми возможным изобретателем устройства.

Учитывая эти конкурирующие заявления изобретателей, на протяжении многих лет возникали патентные споры, связанные с USB-накопителем. И Trek 2000 International , и Netac Technology обвинили других в нарушении их патентов на USB-накопители. Однако, несмотря на эти судебные иски, вопрос о том, кто первым изобрел USB-накопитель, до сих пор окончательно не решен, и сохраняется множество претензий.

Улучшения технологий

Флэш-накопители часто оцениваются по скорости, с которой они передают данные. Скорость передачи может быть указана в мегабайтах в секунду (МБ/с), мегабитах в секунду (Мбит/с) или в множителях оптического привода, например «180X» (180 раз по 150 КиБ /с). Скорость передачи файлов значительно различается в зависимости от устройства. Флэш-накопители второго поколения заявляют, что читают со скоростью до 30 МБ/с и записывают примерно вдвое быстрее, что примерно в 20 раз выше, чем теоретическая скорость передачи данных, достижимая предыдущей моделью USB 1.1, которая ограничена 12 Мбит/с. с (1,5 МБ/с) с учетом накладных расходов. Эффективная скорость передачи данных устройства существенно зависит от схемы доступа к данным.

К 2002 году флэш-накопители USB имели возможность подключения USB 2.0 , которого составляла 480 Мбит верхняя граница скорости передачи данных /с; после учета накладных расходов протокола это соответствует эффективной пропускной способности 35 МБ /с. В том же году Intel добилась широкого использования USB второго поколения, включив их в свои ноутбуки.

К 2010 году максимальная доступная емкость хранилища для устройств достигла более 128 ГБ. USB 3.0 медленно появлялся в ноутбуках. До 2010 года большинство моделей ноутбуков по-прежнему содержали только USB 2.0.

В январе 2013 года технологическая компания Kingston выпустила флэш-накопитель емкостью 1 ТБ. Первые флэш-накопители USB 3.1 типа C со скоростью чтения/записи около 530 МБ/с были анонсированы в марте 2015 года. К июлю 2016 года флэш-накопители емкостью от 8 до 256 ГБ продавались чаще, чем флэш-накопители емкостью от 512 ГБ до 1 ТБ. В 2017 году Kingston Technology анонсировала выпуск флэш-накопителя емкостью 2 ТБ. В 2018 году SanDisk анонсировала флэш-накопитель USB-C емкостью 1 ТБ, самый маленький в своем роде.

Внутреннее устройство типичной USB-флешки
1	USB Standard-A, штекер «папа»
2	USB-контроллер запоминающего устройства
3	Тестовая точка
4	Чип флэш-памяти
5	Кварцевый генератор
6	Светодиод (дополнительно)
7	Переключатель защиты от записи (дополнительно)
8	Место для второй микросхемы флэш-памяти

На одном конце USB-накопителя имеется один USB-штекер стандарта A ; некоторые флэш-накопители дополнительно оснащены разъемом micro USB или USB-C, облегчающим передачу данных между различными устройствами.

Технология

Основные статьи: Флэш-память и USB

Устройство Kingston считывания карт , которое принимает Micro SD карты памяти ( карта Transcend показана частично вставленной) и действует как USB-накопитель.

На одном конце USB-накопителя имеется один USB-разъем ; некоторые флэш-накопители дополнительно оснащены разъемом micro USB , облегчающим передачу данных между различными устройствами.

Внутри корпуса находится небольшая печатная плата с силовой схемой и небольшим количеством поверхностного монтажа . интегральных схем (ИС) Обычно одна из этих микросхем обеспечивает интерфейс между разъемом USB и встроенной памятью, а другая — флэш-памятью . накопители обычно используют класс запоминающих устройств USB . Для связи с хостом

Флэш-память

Флэш-память сочетает в себе ряд старых технологий с более низкой стоимостью, меньшим энергопотреблением и небольшим размером, что стало возможным благодаря достижениям в изготовления полупроводниковых устройств технологии . Память основана на более ранних технологиях EPROM и EEPROM . Они имели ограниченную емкость, были медленными как для чтения, так и для записи, требовали сложной схемы высоковольтного привода и могли быть перезаписаны только после стирания всего содержимого чипа.

Разработчики оборудования позже разработали EEPROM с областью стирания, разбитой на более мелкие «поля», которые можно было стирать индивидуально, не затрагивая другие. Изменение содержимого определенной ячейки памяти включало копирование всего поля во внешнюю буферную память, стирание поля, изменение данных в буфере по мере необходимости и перезапись их в то же поле. Это требовало значительной компьютерной поддержки, и системы флэш-памяти EEPROM на базе ПК часто имели собственную специализированную микропроцессорную систему. Флэш-накопители представляют собой более или менее миниатюрную версию этого устройства.

Разработка высокоскоростных последовательных интерфейсов данных, таких как USB, сделала жизнеспособными полупроводниковые системы памяти с последовательным доступом к памяти, а одновременная разработка небольших, высокоскоростных и маломощных микропроцессорных систем позволила включить их в чрезвычайно компактные системы. Последовательный доступ требует гораздо меньше электрических соединений для микросхем памяти, чем параллельный доступ , что упрощает производство многогигабайтных накопителей .

Компьютеры получают доступ к современным Системы флэш-памяти очень похожи на жесткие диски, где система контроллера имеет полный контроль над тем, где фактически хранится информация. Однако фактические процессы записи и стирания EEPROM по-прежнему очень похожи на описанные выше более ранние системы.

Многие недорогие MP3-плееры просто добавляют дополнительное программное обеспечение и батарею к стандартному микропроцессору управления флэш-памятью, чтобы он также мог служить декодером воспроизведения музыки. Большинство таких плееров можно использовать и как обычный флэш-накопитель, для хранения файлов любого типа.

Основные компоненты

Внутренние механическая и электронная части флешки Kingston на 2 ГБ.

Обычно флэш-накопитель состоит из пяти частей:

• USB-штекер – обеспечивает физический интерфейс с главным компьютером. В некоторых USB-накопителях используется USB-разъем, не защищающий контакты, с возможностью подключения его к USB-порту в неправильной ориентации, если тип разъема несимметричен.
• USB-контроллер запоминающего устройства – небольшой микроконтроллер с небольшим объемом встроенного ПЗУ и оперативной памяти .
• Микросхемы флэш- памяти NAND — хранят данные (флэш-память NAND обычно также используется в цифровых камерах ).
• Кварцевый генератор устройства – генерирует основной тактовый сигнал и управляет выводом данных устройства через систему фазовой автоподстройки частоты .
• Крышка – обычно из пластика или металла, защищает электронику от механических воздействий и даже возможных коротких замыканий.

Дополнительные компоненты

Типичное устройство также может включать в себя:

Передняя и задняя сторона USB-накопителя со снятым корпусом

• Перемычки и тестовые контакты — для тестирования во время изготовления флешки или загрузки кода в ее микроконтроллер .
• Светодиоды – обозначают передачу данных или чтение и запись данных.
• Переключатели защиты от записи — включают или отключают запись данных в память.
• Незаполненное пространство — предоставляет место для установки второй микросхемы памяти. Наличие этого второго пространства позволяет производителю использовать одну печатную плату для более чем одного устройства хранения данных.
• Крышка или колпачок USB-разъема — снижает риск повреждения, предотвращает попадание грязи и других загрязнений, а также улучшает общий внешний вид устройства. Вместо этого в некоторых флэш-накопителях используются выдвижные разъемы USB. Другие имеют поворотное устройство, поэтому разъем можно защитить, ничего не снимая.
• Удобство для транспортировки – в крышке или корпусе часто имеется отверстие, подходящее для присоединения брелка или ремешка . Подключение крышки, а не корпуса, может привести к потере самого накопителя.
• Некоторые накопители предлагают расширяемую память через внутренний слот для карт памяти , подобно устройству чтения карт памяти .

Размер и стиль упаковки.

Особенно замысловатая новинка флэшки: Faux ikura Gunkan-maki.

Скевоморфная . флешка в форме ключа

Ассортимент USB-флешек

Большинство USB-накопителей весят менее 30 г (1 унции). Хотя некоторые производители конкурируют за самый маленький размер, с самой большой памятью, предлагая накопители размером всего на несколько миллиметров больше, чем сам USB-штекер, некоторые производители дифференцируют свою продукцию, используя сложные корпуса, которые часто бывают громоздкими и затрудняют подключение накопителя к порту USB. Поскольку разъемы USB-портов на корпусе компьютера часто расположены близко друг к другу, подключение флэш-накопителя к USB-порту может заблокировать соседний порт. Такие устройства могут иметь логотип USB только в том случае, если они продаются с отдельным удлинительным кабелем. Такие кабели USB-совместимы, но не соответствуют стандарту USB.

USB-накопители встроены в другие часто используемые предметы, такие как часы, ручки, лазерные указки и даже швейцарский армейский нож ; другие были оснащены футлярами для новинок, такими как игрушечные машинки или кубики Lego . USB-флешки с изображениями драконов, кошек или инопланетян очень популярны в Азии. Небольшой размер, надежность и дешевизна USB-накопителей делают их все более популярными периферийными устройствами для моддинга корпусов .

Файловая система

Основная статья: Файловая система Flash

Большинство флэш-накопителей поставляются предварительно отформатированными в FAT32 или exFAT файловых системах . Повсеместное распространение файловой системы FAT32 позволяет получить доступ к диску практически на любом хост-устройстве с поддержкой USB. FAT стандартные утилиты обслуживания (например, ScanDisk можно использовать Кроме того, для восстановления или получения поврежденных данных ) . Однако, поскольку флэш-накопитель отображается в хост-системе как жесткий диск , подключенный через USB , его можно переформатировать в любую файловую систему, поддерживаемую хост-операционной системой.

Дефрагментация

Флешки можно дефрагментировать . Существует распространенное мнение, что дефрагментация приносит мало пользы (поскольку нет механической головки, перемещающейся от фрагмента к фрагменту), и что дефрагментация сокращает срок службы накопителя, производя множество ненужных операций записи. Однако некоторые источники утверждают что дефрагментация флешки может повысить производительность (в основном за счет улучшения кэширования кластеризованных данных), а дополнительный износ флешек может быть незначительным.

Равномерное распределение

Некоторые файловые системы предназначены для распределения использования по всему устройству памяти без концентрации использования на какой-либо его части (например, каталоге), чтобы продлить срок службы простых устройств флэш-памяти. Некоторые USB-накопители имеют функцию « выравнивания износа », встроенную в программный контроллер для продления срока службы устройства, а другие — нет, поэтому установка одной из этих файловых систем не обязательно полезна.

Жесткий диск

Длина секторов составляет 512 байт для совместимости с жесткими дисками, а первый сектор может содержать главную загрузочную запись и таблицу разделов . Таким образом, USB-накопители можно разбить на разделы так же, как жесткие диски.

Долголетие

Память во флэш-накопителях обычно разрабатывалась на основе многоуровневой ячейки (MLC), рассчитанной примерно на 3000–5000 циклов программного стирания. В настоящее время также часто используется трехуровневая ячейка (TLC), которая имеет до 500 циклов записи на физический сектор, в то время как некоторые высокопроизводительные флэш-накопители имеют память на основе одноуровневой ячейки (SLC), рассчитанную примерно на 30 000 операций записи. Количество операций чтения из такой флэш-памяти практически не ограничено, поэтому изношенный USB-накопитель можно защитить от записи, чтобы обеспечить срок службы отдельных ячеек.

Оценка срока службы флэш-памяти — сложная задача, которая зависит от типа памяти SLC / MLC / TLC , размера микросхем флэш-памяти и фактической схемы использования. В результате срок службы флешки может составлять от нескольких дней до нескольких сотен лет.

Независимо от срока службы самой памяти, аппаратное обеспечение USB-разъема выдерживает всего около 1500 циклов вставки-извлечения.

Контрафактная продукция

Поддельные USB-накопители иногда продаются с заявлением о большей емкости, чем она есть на самом деле. Обычно это USB-накопители малой емкости с модифицированной прошивкой контроллера флэш-памяти , которая имитирует диски большей емкости (например, диск емкостью 2 ГБ продается как диск емкостью 64 ГБ). При подключении к компьютеру они сообщают, что имеют большую емкость, как они были проданы, но когда на них записываются данные, либо происходит сбой записи, либо диск зависает, либо существующие данные перезаписываются. Существуют программные инструменты для проверки и обнаружения поддельных USB-накопителей. а в некоторых случаях можно отремонтировать эти устройства, чтобы удалить ложную информацию о емкости и использовать реальный предел хранения.

Скорость передачи файлов

Скорость передачи технически определяется самым медленным из трех факторов: используемой версией USB, скоростью, с которой USB-контроллер может считывать и записывать данные во флэш-память, и скоростью аппаратной шины , особенно в случае надстройки. на USB-портах.

USB-накопители обычно указывают скорость чтения и записи в мегабайтах в секунду (МБ/с); скорость чтения обычно выше. Эти скорости предназначены для оптимальных условий; Реальные скорости обычно ниже. В частности, обстоятельства, которые часто приводят к скорости намного ниже заявленной, - это передача (особенно запись) большого количества небольших файлов, а не нескольких очень больших файлов, а также смешанное чтение и запись на одно и то же устройство.

В типичном хорошо проведенном обзоре ряда высокопроизводительных накопителей USB 3.0 диск, который мог читать большие файлы со скоростью 68 МБ/с и записывать со скоростью 46 МБ/с, мог обрабатывать только 14 МБ/с и 0,3 МБ/с. с множеством мелких файлов. При совмещении потокового чтения и записи скорость другого диска накопитель мог читать со скоростью 92 МБ/с, а запись со скоростью 70 МБ/с составляла 8 МБ/с. Эти различия радикально различаются от одного стремления к другому; некоторые могли записывать небольшие файлы на 10% быстрее, чем большие. Приведенные примеры выбраны для иллюстрации крайностей.

Использование

Транспортировка персональных данных

Чаще всего флэш-накопители используются для транспортировки и хранения личных файлов, таких как документы, изображения и видео. Люди также хранят медицинскую информацию на флэш-накопителях на случай чрезвычайных ситуаций и подготовки к стихийным бедствиям.

Безопасное хранение данных, приложений и файлов программного обеспечения

При широком распространении флэш-накопителей в различных средах (защищенных или иных) безопасность данных и информации остается критически важной проблемой. Биометрия и шифрование становятся нормой по мере роста потребностей в безопасности данных; В этом отношении особенно полезны системы шифрования «на лету» , поскольку они могут прозрачно шифровать большие объемы данных. В некоторых случаях безопасный USB-накопитель может использовать аппаратный механизм шифрования, который использует аппаратный модуль вместо программного обеспечения для надежного шифрования данных. IEEE 1667 — это попытка создать общую платформу аутентификации для USB-накопителей. Он поддерживается в Windows 7 и Windows Vista (пакет обновления 2 с исправлением).

Компьютерная криминалистика и правоохранительная деятельность

Недавней разработкой в ​​области использования USB-накопителя в качестве носителя приложений является использование приложения Computer Online Forensic Evidence Extractor (COFEE), разработанного Microsoft . COFEE — это набор приложений, предназначенных для поиска и извлечения цифровых доказательств на компьютерах, конфискованных у подозреваемых. Криминалистическое программное обеспечение не должно каким-либо образом изменять информацию, хранящуюся на проверяемом компьютере. Другие аналитические пакеты запускаются с компакт-диска или DVD-ROM , но не могут хранить данные на носителе, с которого они запускаются (хотя они могут записывать на другие подключенные устройства, такие как внешние накопители или карты памяти ).

Обновление прошивки материнской платы

материнской платы Прошивку (включая BIOS и UEFI ) можно обновить с помощью USB-накопителей. Обычно новая прошивка загружается и помещается на USB-накопитель в формате FAT16 или FAT32 , подключенный к обновляемой системе, а путь к образу новой прошивки выбирается в компоненте обновления прошивки системы. Некоторые производители материнских плат также допускают такие обновления без необходимости входа в компонент обновления прошивки системы, что позволяет легко восстанавливать системы с поврежденной прошивкой.

Кроме того, HP представила USB-накопитель гибких дисков — обычный USB-накопитель с возможностью эмуляции дисководов, что позволяет использовать его для обновления встроенного ПО системы там, где прямое использование USB-накопителей не поддерживается. Желаемый режим работы (обычное запоминающее устройство USB или эмуляция флоппи-дисковода) выбирается с помощью скользящего переключателя на корпусе устройства.

Загрузка операционных систем

Большинство последних прошивок ПК допускают загрузку с USB-накопителя, что позволяет запускать операционную систему с загрузочного флэш-накопителя. Такая конфигурация известна как Live USB .

Оригинальные конструкции флэш-памяти имели очень ограниченный расчетный срок службы. Механизм разрушения ячеек флэш-памяти аналогичен режиму усталости металла ; устройство выходит из строя из-за отказа записывать новые данные в определенные ячейки, которые подвергались множеству циклов чтения-записи в течение срока службы устройства. Преждевременный выход из строя «живого USB» можно было обойти, используя флэш-накопитель с переключателем блокировки записи в качестве устройства WORM , идентичного живому компакт-диску . Первоначально этот потенциальный режим отказа ограничивал использование системы «живого USB» приложениями специального назначения или временными задачами, такими как:

• Загрузка минимального усиленного ядра для встроенных приложений (например, сетевого маршрутизатора, брандмауэра).
• Загрузка установки операционной системы или операции клонирования диска , часто по сети.
• Задачи обслуживания, такие как сканирование на вирусы или низкоуровневое восстановление данных, без загрузки основной операционной системы хоста.

По состоянию на 2011 год , новые конструкции флэш-памяти имеют гораздо более высокий расчетный срок службы. Некоторые производители теперь предлагают гарантию 5 лет и более. Такие гарантии должны сделать устройство более привлекательным для большего числа применений. Благодаря уменьшению вероятности преждевременного выхода устройства из строя устройства флэш-памяти теперь можно рассматривать для использования там, где обычно требуется магнитный диск. Емкость флэш-накопителей также со временем выросла в геометрической прогрессии (в соответствии с кривой роста по закону Мура ). устройства в единичном корпусе емкостью 1 ТБ . По состоянию на 2013 год легко доступны а устройства емкостью 16 ГБ очень экономичны. Традиционно считалось, что емкость хранилища в этом диапазоне обеспечивает достаточно места, поскольку она обеспечивает достаточно места как для программного обеспечения операционной системы, так и некоторого свободного места для пользовательских данных.

Установочный носитель операционной системы

Установщики некоторых операционных систем можно хранить на флэш-накопителе вместо компакт-диска или DVD-диска, включая различные дистрибутивы Linux , Windows 7 и более новые версии, а также macOS . В частности, Mac OS X 10.7 распространяется только онлайн, через Mac App Store или на флэш-накопителях; для MacBook Air с Boot Camp и без внешнего оптического привода флэш-накопитель можно использовать для запуска установки Windows или Linux с USB-накопителя. Процесс, который можно автоматизировать с помощью таких инструментов, как Universal USB Installer или Rufus .

Однако при установке Windows 7 и более поздних версий для загрузки с него рекомендуется использовать USB-накопитель с эмуляцией жесткого диска, обнаруженной в прошивке компьютера. Transcend — единственный производитель USB-накопителей, обладающих такой функцией.

Кроме того, для установки Windows XP рекомендуется использовать USB-накопитель с объемом памяти не более 2 ГБ для загрузки с него.

Windows ReadyBoost

В Windows Vista и более поздних версиях функция ReadyBoost позволяет флэш-накопителям (от 4 ГБ в случае Windows Vista) увеличивать память операционной системы.

Носители приложений

Флэш-накопители используются для хранения приложений , которые запускаются на главном компьютере без необходимости установки . Хотя в принципе таким образом можно использовать любое автономное приложение, многие программы хранят данные, информацию о конфигурации и т. д. на жестком диске и в реестре главного компьютера.

Компания U3 сотрудничает с производителями накопителей (материнская компания SanDisk и другие) для доставки пользовательских версий приложений, разработанных для Microsoft Windows, со специального флэш-накопителя; U3-совместимые устройства предназначены для автоматической загрузки меню при подключении к компьютеру под управлением Windows. Приложения должны быть модифицированы для платформы U3, чтобы не оставлять никаких данных на хост-компьютере. U3 также предоставляет программную среду независимым поставщикам программного обеспечения, заинтересованным в их платформе.

Ceedo — это альтернативный продукт, который не требует изменения приложений Windows, чтобы их можно было переносить и запускать на диске.

другие для виртуализации приложений решения и средства создания портативных приложений , такие как VMware ThinApp Аналогичным образом, для запуска программного обеспечения с флэш-накопителя без установки можно использовать (для Windows) или RUNZ (для Linux).

В октябре 2010 года компания Apple Inc. выпустила свою новейшую версию MacBook Air , в которой файлы восстановления системы находились на жестком диске USB, а не на традиционных установочных компакт-дисках, поскольку Air не имел оптического привода.

можно найти широкий спектр портативных приложений , которые бесплатны и могут запускаться на компьютере под управлением Windows, не сохраняя ничего на дисках или в реестре главного компьютера В списке портативного программного обеспечения .

Резервное копирование

Некоторые реселлеры с добавленной стоимостью теперь используют флэш-накопители как часть готовых решений для малого бизнеса (например, системы торговых точек ). Диск используется в качестве носителя резервной копии : каждый вечер в конце рабочего дня диск вставляется, и базы данных на него сохраняется резервная копия . Альтернативно, диск можно оставить вставленным в течение рабочего дня, и данные будут регулярно обновляться. В любом случае диск ночью снимается и вывозится за пределы площадки.

• Это просто для конечного пользователя и с большей вероятностью будет сделано.
• Привод небольшой и удобный, и его, скорее всего, придется вынести за пределы площадки в целях безопасности.
• Приводы менее хрупкие механически и магнитно, чем ленты.
• Емкости часто бывает достаточно для нескольких резервных образов критически важных данных.
• Флэш-накопители дешевле многих других систем резервного копирования.

Флешки также имеют недостатки. Их легко потерять, и они облегчают несанкционированное резервное копирование. Меньшим недостатком флэш-накопителей является то, что их емкость составляет лишь одну десятую емкости жестких дисков, произведенных во время их распространения.

Диск для сброса пароля

Диск сброса пароля — это функция операционной системы Windows. Если пользователь настраивает диск для сброса пароля, его можно использовать для сброса пароля на компьютере, на котором он был установлен.

Аудиоплееры

Современный твердотельный цифровой аудиоплеер в стиле флэш-накопителя ( серия Sony Walkman B180).

Многие компании производят небольшие твердотельные цифровые аудиоплееры , по сути производя флэш-накопители с выводом звука и простым пользовательским интерфейсом. Примеры включают Creative MuVo , Philips GoGear первого поколения и iPod shuffle . Некоторые из этих плееров являются настоящими USB-накопителями, а также музыкальными проигрывателями; другие не поддерживают хранилище данных общего назначения. Другие приложения, требующие хранения данных, например цифровая голосовая запись или запись звука , также можно комбинировать с функцией флэш-накопителя.

Многие из самых маленьких плееров питаются от встроенной аккумуляторной батареи, заряжаемой через интерфейс USB. Более модные устройства, которые функционируют как цифровой аудиоплеер, имеют хост-порт USB (обычно тип A «мама»).

Хранение мультимедиа и маркетинг

EP немецкой группы Wizo 's Stick , выпущенный в 2004 году, стал первым альбомом, выпущенным на USB-накопителе.

Цифровые аудиофайлы можно переносить с одного компьютера на другой, как и любой другой файл, и воспроизводить на совместимом медиаплеере (с оговорками для файлов с защитой DRM ). Кроме того, многие домашние Hi-Fi и автомобильные стереосистемы теперь оснащены портом USB. Это позволяет воспроизводить флэш-накопитель USB, содержащий мультимедийные файлы различных форматов, непосредственно на устройствах, поддерживающих этот формат. Некоторые ЖК-мониторы для потребительского просмотра HDTV имеют специальный порт USB, через который можно воспроизводить музыку и видеофайлы без использования персонального компьютера.

Артисты продавали или раздавали USB-накопители, причем первый случай произошел в 2004 году, когда немецкая панк-группа Wizo выпустила Stick EP только в виде USB-накопителя. Помимо пяти с высоким битрейтом файлов MP3 , он также включал видео, изображения, тексты песен и гитарные табулатуры . Впоследствии такие артисты, как Nine Inch Nails и Кайли Миноуг. выпустили музыку и рекламные материалы на USB-накопителях. Первым USB-альбомом, выпущенным в Великобритании, стал Kiss Does... Rave , сборник, выпущенный Kiss Network в апреле 2007 года.

Продвижение бренда и продукта

с логотипом Ubuntu USB-накопитель и шнурок

Доступность недорогих флэш-накопителей позволила использовать их в рекламных и маркетинговых целях, особенно в кругах технической и компьютерной индустрии (например, на выставках технологий ). Их можно раздавать бесплатно, продавать по цене ниже оптовой или включать в качестве бонуса в другой купленный товар.

Обычно на такие диски наносится логотип компании в качестве рекламы . Диск может быть пустым или с предварительно загруженной графикой, документацией, веб-ссылками, флэш -анимацией или другим мультимедиа , а также бесплатным или демонстрационным программным обеспечением. Некоторые предварительно загруженные диски доступны только для чтения, в то время как другие настроены как на сегменты, доступные только для чтения, так и на запись пользователем. Такие двухраздельные диски стоят дороже.

Флэш-накопители можно настроить на автоматический запуск сохраненных презентаций, веб-сайтов, статей и любого другого программного обеспечения сразу после вставки накопителя с помощью функции автозапуска Microsoft Windows . Программное обеспечение, запускаемое таким образом, работает не на всех компьютерах и обычно отключается пользователями, заботящимися о безопасности.

Аркады

В аркадной игре In the Groove и, чаще всего, In The Groove 2 флэш-накопители используются для передачи рекордов, снимков экрана , танцевальных правок и комбо во время сеансов. Начиная с версии программного обеспечения 21 (R21), плееры также могут сохранять собственные песни и воспроизводить их на любом компьютере, на котором включена эта функция. Хотя использование флэш-накопителей является обычным явлением, диск должен быть совместим с Linux .

В аркадных играх Pump it Up NX2 и Pump it Up NXA специально изготовленный флэш-накопитель используется в качестве «файла сохранения» для разблокированных песен, а также для продвижения в разделах игры WorldMax и Brain Shower.

В аркадной игре Dance Dance Revolution X компания Konami создала эксклюзивный USB-накопитель для функции связи с его аналогом для Sony PlayStation 2. Однако в этой аркадной игре можно использовать любой USB-накопитель.

Удобства

Флэш-накопители потребляют мало энергии, не имеют хрупких движущихся частей и в большинстве случаев малы и легки. Данные, хранящиеся на флэш-накопителях, невосприимчивы к механическим ударам, магнитным полям, царапинам и пыли. Эти свойства делают их пригодными для транспортировки данных с места на место и обеспечения легкого доступа к данным.

Флэш-накопители также хранят данные более плотно по сравнению со многими съемными носителями. В середине 2009 года стали доступны накопители емкостью 256 ГБ, способные хранить во много раз больше данных, чем DVD (54 DVD) или даже Blu-ray (10 BD).

Флэш-накопители реализуют класс запоминающих устройств USB , поэтому большинство современных операционных систем могут читать и записывать на них данные без установки драйверов устройств . Флэш-накопители представляют собой простую логическую единицу с блочной структурой для операционной системы хоста, скрывая отдельные сложные детали реализации различных базовых устройств флэш-памяти. Операционная система может использовать любую файловую систему или схему адресации блоков. Некоторые компьютеры могут загружаться с флэш-накопителей.

Доступны специально изготовленные флэш-накопители с прочным резиновым или металлическим корпусом, водонепроницаемым и практически «небьющимся». Эти флэш-накопители сохраняют свою память даже после погружения в воду и даже после машинной стирки. Известно, что если оставить такой флэш-накопитель полностью высохнуть, прежде чем через него потечет ток, это приведет к тому, что диск будет работать без проблем в будущем. Пятого канала » В программе «Гаджеты одну из таких флешек сварили пропаном, заморозили сухим льдом , погрузили в различные кислотные жидкости, переехали на джипе и выстрелили из миномета в стену. Компании, специализирующейся на восстановлении утерянных данных с компьютерных дисков, удалось восстановить все данные на диске. Все данные на других протестированных съемных носителях с использованием оптических или магнитных технологий были уничтожены.

Сравнение с другими портативными накопителями

Перфокарты в Федеральном архивном центре США в 1959 году. Все эти данные легко поместились бы на флэш-накопителе емкостью 4 ГБ. Нажмите, чтобы узнать подробности.

Лента

Применение современных ленточных картриджей практически не пересекается с применением флэш-накопителей: на ленте стоимость гигабайта очень низка для больших объемов, но отдельные накопители и носители стоят дорого. Носители имеют очень большую емкость и очень высокую скорость передачи, но хранят данные последовательно и очень медленны для произвольного доступа к данным. Хотя резервное копирование на диск в настоящее время является основным средством резервного копирования для большинства компаний, резервное копирование на ленту по-прежнему популярно для переноса данных за пределы площадки в наихудших сценариях и для очень больших объемов (более нескольких сотен ТБ). См. ленты LTO .

Дискета

Флешка и 3,5-дюймовая дискета. Флэш-накопитель может хранить примерно в 11 380 раз больше данных.

Дисководы гибких дисков редко устанавливаются в современные компьютеры и устарели для обычных целей, хотя при необходимости можно установить внутренние и внешние дисководы. Дискеты могут быть предпочтительным методом передачи данных на очень старые компьютеры и обратно без USB или загрузки с дискет, поэтому их иногда используют для изменения прошивки, например, микросхем BIOS . Устройства со съемным накопителем, такие как старые музыкальные клавиатуры Yamaha , также зависят от дискет, для обработки которых требуются компьютеры. Новые устройства оснащены поддержкой USB-накопителей.

Существуют аппаратные эмуляторы гибких дисков , которые эффективно используют внутренние соединения и физические атрибуты дисковода гибких дисков для использования устройства, в котором флэш-накопитель USB имитирует пространство хранения дискеты в твердотельной форме, и их можно разделить на ряд виртуальных отдельные образы дискет с использованием отдельных каналов данных.

Оптические носители

Различные записываемые и перезаписываемые формы компакт-дисков и DVD представляют собой портативные носители данных, поддерживаемые подавляющим большинством компьютеров по состоянию на 2008 год. CD-R, DVD-R и DVD+R можно записывать только один раз, разновидности RW — до около 1000 циклов стирания/записи, в то время как современные флэш-накопители на базе NAND часто выдерживают 500 000 и более циклов стирания/записи. Диски DVD-RAM являются наиболее подходящими оптическими дисками для хранения данных, требующих частой перезаписи.

Оптические устройства хранения данных являются одними из самых дешевых методов массового хранения данных после жесткого диска. Они медленнее, чем их аналоги на основе флэш-памяти. Стандартные оптические диски диаметром 120 мм крупнее флэш-накопителей и более подвержены повреждениям. Существуют оптические носители меньшего размера, такие как компакт- диски для визитных карточек , которые имеют те же размеры, что и кредитная карта, а также немного менее удобные, но более емкие записываемые MiniCD и MiniDVD диаметром 80 мм . Маленькие диски дороже стандартного размера и работают не со всеми приводами.

Универсальный формат диска (UDF) версии 1.50 и выше имеет средства для поддержки перезаписываемых дисков, такие как резервные таблицы и таблицы виртуального размещения , распределяя использование по всей поверхности диска и увеличивая срок службы, но многие старые операционные системы не поддерживают этот формат. утилиты пакетной записи, такие как DirectCD и InCD, Доступны но они создают диски, которые не являются универсально читаемыми (хотя и основаны на стандарте UDF ). Стандарт Mount Rainier устраняет этот недостаток носителя CD-RW, запуская поверх него старые файловые системы и выполняя управление дефектами для этих стандартов, но он требует поддержки как со стороны устройства записи CD/DVD, так и со стороны операционной системы . Многие современные накопители не поддерживают Mount Rainier, а многие старые операционные системы, такие как Windows XP и ниже, а также ядра Linux старше 2.6.2, не поддерживают его (более поздние версии поддерживают). По сути, компакт-диски/DVD являются хорошим способом дешевой записи большого количества информации и имеют то преимущество, что их читает большинство автономных проигрывателей, но они плохо справляются с постоянными небольшими изменениями в большой коллекции информации. Способность флэш-накопителей делать это является их главным преимуществом перед оптическими носителями.

Карты флэш-памяти

Три разных цифровых носителя под брендом Micro Center : USB-накопитель, SD-карта и Micro-SD емкостью 8 ГиБ, рядом с монетой достоинством 5 центов США для сравнения размеров.

Карты флэш-памяти , например карты Secure Digital , доступны в различных форматах и ​​емкостях и используются во многих потребительских устройствах. Однако, хотя практически все ПК имеют порты USB, позволяющие использовать флэш-накопители USB, устройства чтения карт памяти обычно не входят в стандартную комплектацию (особенно с настольными компьютерами). Хотя доступны недорогие устройства считывания карт, которые читают многие распространенные форматы, в результате получается два портативного оборудования (карта плюс устройство считывания), а не одно.

Некоторые производители, стремясь получить «лучшее из обоих миров» решение, выпустили устройства считывания карт, которые по размеру и форме приближаются к USB-накопителям (например, Kingston MobileLite, СанДиск МобайлМейт ) Эти устройства чтения ограничены определенным подмножеством форматов карт памяти (таких как SD, microSD или Memory Stick ) и часто полностью закрывают карту, обеспечивая долговечность и портативность, приближающиеся к флэш-накопителю, если не совсем равные ему. Хотя совокупная стоимость мини-ридера и карты памяти обычно немного выше, чем стоимость USB-накопителя сопоставимой емкости, решение «ридер + карта» обеспечивает дополнительную гибкость использования и практически «неограниченную» емкость. Повсеместное распространение SD-карт таково, что примерно в 2011 году из-за эффекта масштаба их цена теперь меньше, чем у USB-накопителя эквивалентной емкости, даже с добавленной стоимостью USB-устройства для чтения SD-карт.

Дополнительным преимуществом карт памяти является то, что многие потребительские устройства (например, цифровые камеры , портативные музыкальные плееры ) не могут использовать USB-накопители (даже если устройство имеет USB-порт), тогда как карты памяти, используемые устройствами, можно считывать. с помощью ПК с кард-ридером.

Внешний жесткий диск

В частности, с появлением USB внешние жесткие диски стали широко доступны и недороги. Внешние жесткие диски в настоящее время стоят дешевле за гигабайт, чем флэш-накопители, и доступны в большей емкости. Некоторые жесткие диски поддерживают альтернативные и более быстрые интерфейсы, чем USB 2.0 (например, Thunderbolt , FireWire и eSATA ). При последовательной записи и чтении секторов (например, из нефрагментированного файла) большинство жестких дисков могут обеспечить гораздо более высокую устойчивую скорость передачи данных, чем текущая флэш-память NAND, хотя механические задержки серьезно влияют на производительность жесткого диска.

В отличие от твердотельной памяти, жесткие диски подвержены повреждениям в результате ударов (например, при падении с небольшой высоты) и вибрации, имеют ограничения на использование на большой высоте и, хотя и защищены корпусом, уязвимы при воздействии сильных магнитных полей. По общей массе жесткие диски обычно больше и тяжелее флэш-накопителей; однако жесткие диски иногда весят меньше на единицу хранения. файлов Как и флэш-накопители, жесткие диски также страдают от фрагментации , что может снизить скорость доступа. .

Устаревшие устройства

Кассеты с аудиокассетами и дискеты большой емкости (например, Imation SuperDisk ), а также другие формы приводов со съемными магнитными носителями, такие как привод Iomega Zip и приводы Jaz , в настоящее время в значительной степени устарели и используются редко. На сегодняшнем рынке существуют продукты, которые эмулируют эти устаревшие накопители как для ленточных, так и для дисковых накопителей (например, SCSI1/SCSI2, SASI, Magneto optic, Ricoh ZIP, Jaz, IBM3590/ Fujitsu 3490E и Bernoulli) в современном компактном исполнении. Флеш-накопители – CF2SCSI.

Шифрование и безопасность

Основная статья: Безопасность USB-накопителя

USB-накопители, как портативные носители, легко потерять или украсть. Содержимое всех USB-накопителей может быть зашифровано с помощью стороннего программного обеспечения для шифрования диска, которое часто можно запустить непосредственно с USB-накопителя без установки (например, FreeOTFE ), хотя некоторые из них, такие как BitLocker, требуют от пользователя наличия прав администратора. на каждом компьютере, на котором он запущен.

Программное обеспечение для архивирования может достичь аналогичного результата, создавая зашифрованные ZIP или RAR . файлы

Некоторые производители выпускают USB-накопители, в конструкции которых используется аппаратное шифрование. устранение необходимости в стороннем программном обеспечении для шифрования. В некоторых случаях было показано, что эти диски имеют проблемы с безопасностью и обычно стоят дороже, чем программные системы, которые доступны бесплатно.

Меньшая часть флэш-накопителей поддерживает биометрическое снятие отпечатков пальцев для подтверждения личности пользователя. По состоянию на середину 2005 г. , это была дорогая альтернатива стандартной защите паролем, предлагаемой на многих новых USB-накопителях. Большинство накопителей для сканирования отпечатков пальцев полагаются на операционную систему хоста для проверки отпечатка пальца с помощью программного драйвера, что часто ограничивает использование накопителя компьютерами с Microsoft Windows . Однако существуют USB-накопители со сканерами отпечатков пальцев, которые используют контроллеры, обеспечивающие доступ к защищенным данным без какой-либо аутентификации.

Некоторые производители используют токены физической аутентификации в виде флэш-накопителя. Они используются для контроля доступа к конфиденциальной системе путем хранения ключей шифрования или, что чаще, для связи с программным обеспечением безопасности на целевой машине. Система спроектирована таким образом, что целевой компьютер не будет работать, за исключением случаев, когда к нему подключен флэш-накопитель. Некоторые из этих устройств «блокировки ПК» также функционируют как обычные флэш-накопители при подключении к другим машинам.

Споры

Критика

Основная статья: Флэш-память: ограничения

Неудачи

Как и все устройства флэш-памяти, флэш-накопители могут выдержать лишь ограниченное количество циклов записи и стирания, прежде чем диск выйдет из строя. Это следует учитывать при использовании флэш-накопителя для запуска прикладного программного обеспечения или операционной системы. Чтобы решить эту проблему, а также ограничения по пространству, некоторые разработчики выпустили специальные версии операционных систем (например, Linux в Live USB ). или обычные приложения (такие как Mozilla Firefox ), предназначенные для запуска с флэш-накопителей. Обычно они оптимизированы по размеру и настроены на размещение временных или промежуточных файлов в основной оперативной памяти компьютера, а не на временное хранение их на флэш-накопителе.

При использовании так же, как и внешние вращающиеся накопители (жесткие диски, оптические приводы или дисководы для гибких дисков), т. е. при незнании их технологии, отказ USB-накопителей с большей вероятностью будет внезапным: хотя вращающиеся накопители могут выйти из строя мгновенно, они чаще дают некоторый признак (шум, медлительность) того, что они вот-вот откажутся, часто с достаточно заблаговременным предупреждением о том, что данные могут быть удалены до полного сбоя. USB-накопители практически не предупреждают о сбое или не дают его вообще. Кроме того, когда для продления срока службы флэш-накопителя применяется внутреннее выравнивание износа, в случае выхода из строя даже части памяти может быть трудно или невозможно использовать остальную часть накопителя, что отличается от магнитных носителей, на которых могут быть повреждены сектора. иметь постоянную маркировку о запрете использования.

Большинство USB-накопителей не имеют механизма защиты от записи . Эта функция, которая постепенно стала менее распространенной, состоит из переключателя на корпусе самого накопителя, который не позволяет главному компьютеру записывать или изменять данные на накопителе. Например, защита от записи делает устройство пригодным для ремонта зараженных вирусами хост-компьютеров без риска заражения самого USB-накопителя. В отличие от SD-карт , защита от записи на USB-накопителях (если они доступны) подключается к схеме накопителя и обрабатывается самим накопителем, а не хостом (на SD-картах обработка выреза для защиты от записи не является обязательной).

Недостаток небольшого физического размера флэш-накопителей заключается в том, что их легко потерять или потерять другим способом. Это особая проблема, если они содержат конфиденциальные данные (см. безопасность данных ). Как следствие, некоторые производители добавляют к своим накопителям аппаратное обеспечение шифрования, хотя системы программного шифрования , которые можно использовать в сочетании с любым носителем массовой информации, дадут тот же результат. Большинство приводов можно прикрепить к брелкам или ремешкам. USB-штекер обычно выдвижной или снабжен съемной защитной крышкой.

Угрозы безопасности

USB-убийца

Основная статья: USB-убийца

По внешнему виду похожий на USB-накопитель, USB-убийца представляет собой схему, которая заряжает свои конденсаторы до высокого напряжения с помощью контактов питания USB-порта , а затем разряжает это напряжение через контакты данных. Это автономное устройство может мгновенно и безвозвратно повредить или уничтожить любое оборудование хоста, к которому оно подключено.

«Флешки за свободу»

Базирующийся в Нью-Йорке Фонд по правам человека в сотрудничестве с Forum 280 и USB Memory Direct запустил программу «Флэш-накопители за свободу». Программа была создана в 2016 году для контрабанды флэш-накопителей с американскими и южнокорейскими фильмами и телешоу, а также копии корейской Википедии в Северную Корею с целью распространения прозападных настроений.

USB-накопители «ручной работы»

Сообщалось также о USB-накопителях «ручной работы», содержащих фильмы и другой сопутствующий контент.

Текущие и будущие разработки

Внутреннее устройство флэш-накопителя Toshiba USB 3.0 емкостью 32 ГБ. Стандарт USB 3.0 становится все более популярным. Этот диск имеет скорость записи 60 МБ/с и скорость чтения 120 МБ/с, что делает его быстрее, чем стандарт USB 2.0.

Корпорации полупроводников работают над снижением стоимости компонентов флэш-накопителя за счет интеграции различных функций флэш-накопителя в один чип, тем самым снижая количество деталей и общую стоимость упаковки.

Емкость флэш-накопителей на рынке постоянно увеличивается. Высокая скорость стала стандартом для современных флешек. Емкости, превышающие 256 ГБ, были доступны на рынке еще в 2009 году.

Lexar пытается представить USB FlashCard — компактный USB-накопитель, предназначенный для замены различных типов карт флэш-памяти. Pretec представила аналогичную карту, которая также подключается к любому USB-порту, но ее толщина составляет всего четверть толщины модели Lexar. До 2008 года SanDisk производила продукт под названием SD Plus, который представлял собой карту SecureDigital с разъемом USB.

SanDisk представила технологию управления цифровыми правами под названием FlashCP , которую они приобрели в 2005 году для контроля хранения и использования материалов, защищенных авторским правом, на флэш-накопителях, в первую очередь для использования студентами.

См. также

• Глоссарий терминов компьютерного оборудования
• Мемристор
• Микродрайв
• Энергонезависимая память BIOS
• Портативное приложение
• ReadyBoost
• Кроссовки
• Твердотельный накопитель (SSD)
• USB тупик
• Альянс USB-накопителей
• Windows с собой
• Дисковый корпус
• Внешнее хранилище
• BadUSB