Флэш -накопитель (также флэш-накопитель , карта памяти и ручка - накопитель ) [1] [примечание 1] — это устройство хранения данных , которое включает флэш-память со встроенным интерфейсом USB . Типичный USB-накопитель является съемным, перезаписываемым и меньше оптического диска , и обычно весит менее 30 г (1 унция). С момента первого появления в продаже в конце 2000 года емкость USB-накопителей составляет от 8 мегабайт до 256 гигабайт (ГБ [примечание 2] ), 512 ГБ и 1 терабайт (ТБ [примечание 3] ). [4] [5] По состоянию на 2023 год флэш-накопители емкостью 2 ТБ были самыми большими в настоящее время в производстве. [6] [7] Некоторые из них допускают до 100 000 циклов записи/стирания, в зависимости от точного типа используемой микросхемы памяти, и, как полагают, физически служат от 10 до 100 лет при нормальных обстоятельствах ( срок хранения на полке [примечание 4] ).
Обычно USB-флеш-накопители 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 повреждаются царапинами 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 спонтанного отказа контроллера из-за некачественного производства могут сделать его непригодным для долгосрочного архивирования данных . На способность сохранять данные влияют встроенное ПО контроллера , внутренняя избыточность данных и алгоритмы исправления ошибок . [8] [9]
Примерно до 2005 года большинство настольных компьютеров и ноутбуков оснащались дисководами в дополнение к USB-портам, но дисководы устарели после широкого распространения USB-портов и большей емкости USB-накопителей по сравнению с 3,5-дюймовыми дискетами объемом « 1,44 мегабайта ».
USB-флеш-накопители используют стандарт класса USB-устройств массового хранения данных , изначально поддерживаемый 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 гораздо большие оптические дисководы, такие как CD-RW или DVD-RW, и могут читаться многими другими системами, такими как Xbox One , PlayStation 4 , DVD-плеерами, автомобильными развлекательными системами и рядом карманных устройств, таких как смартфоны и планшетные компьютеры, хотя электронно похожая карта SD 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 USB-разъема, электрически изолированного и защищенного внутри пластикового, металлического или прорезиненного корпуса, который можно носить в кармане или на связке ключей, например. Некоторые из них оснащены светодиодом индикации ввода -вывода , который загорается или мигает при доступе. USB-разъем может быть защищен съемным колпачком или убирается в корпус накопителя, хотя он вряд ли будет поврежден, если не защищен. Большинство флэш-накопителей используют стандартное USB-подключение типа A, позволяющее подключаться к порту персонального компьютера, но существуют также накопители для других интерфейсов (например, порты micro-USB и USB-C). USB-флэш-накопители получают питание от компьютера через USB-подключение. Некоторые устройства совмещают в себе функциональность портативного медиаплеера с USB-накопителем; им требуется батарея только при воспроизведении музыки на ходу.
Основой USB-флеш-накопителей является флэш-память , тип полупроводниковой памяти с плавающим затвором , изобретенный Фудзио Масуокой в начале 1980-х годов. Флеш-память использует транзисторы MOSFET с плавающим затвором в качестве ячеек памяти . [10] [11]
Несколько человек заявили о своем праве на изобретение USB-флеш-накопителя. 5 апреля 1999 года Амир Бан , Дов Моран и Орон Огдан из израильской компании M-Systems подали патентную заявку под названием «Архитектура универсального последовательного порта на базе ПК-флеш-диска». [12] [3] Патент был впоследствии выдан 14 ноября 2000 года, и эти люди часто признавались изобретателями USB-флеш-накопителя. [13] Также в 1999 году Шимон Шмуэли, инженер из IBM, подал раскрытие изобретения, утверждая, что он изобрел USB-флеш-накопитель. [3] [14] Сингапурская компания Trek 2000 International стала первой компанией, которая, как известно, продала USB-флеш-накопитель, и также утверждала, что является первоначальным изобретателем устройства. [15] Наконец, Пуа Кхейн-Сенг , малазийский инженер, также был признан некоторыми возможным изобретателем устройства. [16]
Учитывая эти конкурирующие претензии изобретателей, патентные споры, связанные с USB-флеш-накопителем, возникали на протяжении многих лет. И Trek 2000 International , и Netac Technology обвиняли других в нарушении их патентов на USB-флеш-накопитель. [17] [18] [19] Однако вопрос о том, кто первым изобрел USB-флеш-накопитель, имеет несколько претензий, Natec Technology получает основные авторские права American 7 декабря 2004 года. И в иске компания PNY выплатила Natec 1000 миллионов долларов.
Флэш-накопители часто измеряются 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 оптических приводов, таких как «180X» (180 раз по 150 КиБ /с). [20] Скорость передачи файлов значительно различается в зависимости от устройства. Флэш-накопители второго поколения заявляют о скорости чтения до 30 МБ/с и записи примерно на половине этой скорости, что примерно в 20 раз быстрее теоретической скорости передачи, достижимой предыдущей моделью, USB 1.1, которая ограничена 12 Мбит/с (1,5 МБ/с) с учетом накладных расходов. [21] Эффективная скорость передачи данных устройства существенно зависит от модели доступа к данным. [22]
К 2002 году USB-флеш-накопители имели интерфейс USB 2.0 , который имеет максимальную скорость передачи данных 480 Мбит /с; после учета накладных расходов протокола это означает эффективную пропускную способность 35 МБ /с. [ необходима цитата ] В том же году Intel инициировала широкое использование USB второго поколения, включив их в свои ноутбуки. [23]
К 2010 году максимальный доступный объем памяти для устройств достиг более 128 ГБ. [24] USB 3.0 медленно появлялся в ноутбуках. До 2010 года большинство моделей ноутбуков по-прежнему содержали только USB 2.0. [23]
В январе 2013 года технологическая компания Kingston выпустила флэш-накопитель с объемом памяти 1 ТБ. [25] Первые флэш-накопители USB 3.1 type-C со скоростью чтения/записи около 530 МБ/с были анонсированы в марте 2015 года. [26] К июлю 2016 года флэш-накопители емкостью от 8 до 256 ГБ продавались чаще, чем флэш-накопители емкостью от 512 ГБ до 1 ТБ. [4] [5] В 2017 году Kingston Technology анонсировала выпуск флэш-накопителя емкостью 2 ТБ. [27] В 2018 году SanDisk анонсировала флэш-накопитель USB-C емкостью 1 ТБ, самый маленький в своем роде. [28]
На USB-флеш-накопителе один конец устройства оснащен одним стандартным USB-разъемом A ; некоторые флэш-накопители дополнительно предлагают разъем micro USB или USB-C, что облегчает передачу данных между различными устройствами. [29]
На USB-флеш-накопителе один конец устройства оснащен одним USB-разъемом ; некоторые флэш-накопители дополнительно оснащены разъемом micro USB , что облегчает передачу данных между различными устройствами.
Внутри корпуса находится небольшая печатная плата, которая имеет некоторые силовые схемы и небольшое количество поверхностно-монтируемых интегральных схем (ИС). [ требуется ссылка ] Обычно одна из этих ИС обеспечивает интерфейс между разъемом USB и встроенной памятью, в то время как другая является флэш-памятью . Накопители обычно используют класс устройств USB Mass Storage для связи с хостом. [30]
Флэш-память объединяет ряд старых технологий, с более низкой стоимостью, низким энергопотреблением и малым размером, что стало возможным благодаря достижениям в технологии изготовления полупроводниковых приборов . Хранилище памяти основано на более ранних технологиях EPROM и EEPROM . Они имели ограниченную емкость, были медленными как для чтения, так и для записи, требовали сложных высоковольтных схем управления и могли быть перезаписаны только после стирания всего содержимого чипа.
Позже разработчики оборудования разработали EEPROM с областью стирания, разбитой на более мелкие «поля», которые можно было стирать по отдельности, не затрагивая другие. Изменение содержимого определенного участка памяти включало копирование всего поля в буферную память вне чипа, стирание поля, изменение данных в буфере по мере необходимости и повторную запись их в то же поле. Это требовало значительной компьютерной поддержки, и системы флэш-памяти EEPROM на базе ПК часто несли свою собственную специализированную микропроцессорную систему. Флэш-накопители являются более или менее миниатюрной версией этого.
Развитие высокоскоростных последовательных интерфейсов данных, таких как USB, сделало полупроводниковые системы памяти с последовательным доступом к памяти жизнеспособными, а одновременная разработка небольших, высокоскоростных, маломощных микропроцессорных систем позволила включить это в чрезвычайно компактные системы. Последовательный доступ требует гораздо меньше электрических соединений для чипов памяти, чем параллельный доступ , что упрощает производство многогигабайтных дисков .
Компьютеры получают доступ к современным [обновлять]системам флэш-памяти очень похоже на жесткие диски, где система контроллера имеет полный контроль над тем, где фактически хранится информация. Фактические процессы записи и стирания EEPROM, однако, все еще очень похожи на более ранние системы, описанные выше.
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 этих плееров также можно использовать как обычный флэш-накопитель для хранения файлов любого типа.
Флэш-накопитель обычно состоит из пяти частей:
Типичное устройство может также включать:
Большинство USB-флеш-накопителей весят менее 30 г (1 унция). [33] В то время как некоторые производители конкурируют за наименьший размер, [34] с наибольшим объемом памяти, предлагая накопители всего на несколько миллиметров больше, чем сам USB-разъем, [35] некоторые производители дифференцируют свою продукцию, используя сложные корпуса, которые часто громоздки и затрудняют подключение накопителя к USB-порту. Поскольку разъемы USB-порта 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 если продаются с отдельным удлинительным кабелем. Такие кабели совместимы с USB, но не соответствуют стандарту USB. [36] [37]
USB-флеш-накопители были интегрированы в другие часто используемые предметы, такие как часы, ручки, лазерные указки и даже швейцарский армейский нож ; другие были снабжены новыми корпусами, такими как игрушечные машинки или кирпичики Lego . USB-флеш-накопители с изображениями драконов, кошек или инопланетян очень популярны в Азии. [38] Небольшой размер, надежность и дешевизна USB-флеш-накопителей делают их все более популярным периферийным устройством для моддинга корпусов .
Большинство флэш-накопителей поставляются предварительно отформатированными в файловых системах FAT32 или exFAT . Повсеместность файловой системы FAT32 позволяет получить доступ к диску практически с любого хост-устройства с поддержкой USB. Кроме того, для восстановления или извлечения поврежденных данных можно использовать стандартные утилиты обслуживания FAT (например, ScanDisk ) . 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.
Флэш-накопители можно дефрагментировать . Существует широко распространенное мнение, что дефрагментация дает мало преимуществ (так как нет механической головки, которая перемещается от фрагмента к фрагменту), и что дефрагментация сокращает срок службы накопителя, выполняя много ненужных записей. [39] Однако некоторые источники утверждают [40], что дефрагментация флэш-накопителя может повысить производительность (в основном за счет улучшенного кэширования кластеризованных данных), а дополнительный износ флэш-накопителей может быть незначительным.
Некоторые файловые системы разработаны для распределения использования по всему устройству памяти без концентрации использования на какой-либо части (например, для каталога) для продления срока службы простых устройств флэш-памяти. Некоторые USB-флеш-накопители имеют эту функцию « выравнивания износа », встроенную в программный контроллер, чтобы продлить срок службы устройства, в то время как другие не имеют, поэтому не обязательно полезно устанавливать одну из этих файловых систем. [41]
Секторы имеют длину 512 байт для совместимости с жесткими дисками, а первый сектор может содержать главную загрузочную запись и таблицу разделов . Таким образом, USB-флеш-накопители можно разбивать на разделы так же, как и жесткие диски.
Память во флеш-накопителях обычно проектировалась на основе многоуровневых ячеек (MLC), которые выдерживают около 3000–5000 циклов стирания программ. [42] В настоящее время также часто используются трехуровневые ячейки (TLC), которые выдерживают до 500 циклов записи на физический сектор, в то время как некоторые высокопроизводительные флеш-накопители имеют память на основе одноуровневых ячеек (SLC), которая выдерживают около 30 000 записей. [43] Фактически нет ограничений на количество считываний с такой флеш-памяти, поэтому изношенный USB-накопитель может быть защищен от записи, чтобы обеспечить срок службы отдельных ячеек.
Оценка долговечности флэш-памяти — сложная задача, которая зависит от типа памяти SLC / MLC / TLC , размера чипов флэш-памяти и фактического характера использования. В результате USB-флеш-накопитель может работать от нескольких дней до нескольких сотен лет. [44]
Независимо от долговечности самой памяти, аппаратное обеспечение разъема USB рассчитано на то, чтобы выдерживать лишь около 1500 циклов вставки-извлечения. [45]
Иногда продаются поддельные USB-флеш-накопители с заявлениями о том, что они имеют большую емкость, чем на самом деле. Обычно это USB-накопители малой емкости с модифицированной прошивкой контроллера флэш-памяти , которая эмулирует диски большей емкости (например, диск на 2 ГБ продается как диск на 64 ГБ). При подключении к компьютеру они сообщают о большей емкости, за которую их продавали, но когда на них записываются данные, запись либо не удается, диск зависает, либо он перезаписывает существующие данные. Существуют программные средства для проверки и обнаружения поддельных USB-накопителей, [46] [47] [48] и в некоторых случаях можно отремонтировать эти устройства, чтобы удалить ложную информацию о емкости и использовать его реальный предел хранения. [49]
Скорость передачи данных технически определяется самым медленным из трех факторов: используемой версией USB, скоростью, с которой устройство контроллера USB может считывать и записывать данные во флэш-память, и скоростью аппаратной шины , особенно в случае дополнительных портов USB.
USB-флеш-накопители обычно указывают свою 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 скоростям, значительно ниже заявленных, — это передача (особенно запись) множества небольших файлов, а не нескольких очень больших, а также смешанное чтение и запись на одно и то же устройство.
В типичном хорошо проведенном обзоре ряда высокопроизводительных USB 3.0-дисков диск, который мог читать большие файлы со скоростью 68 МБ/с и записывать со скоростью 46 МБ/с, мог справиться только со скоростью 14 МБ/с и 0,3 МБ/с со многими маленькими файлами. При объединении потокового чтения и записи скорость другого диска, диск мог читать со скоростью 92 МБ/с и записывать со скоростью 70 МБ/с, составляла 8 МБ/с. Эти различия радикально различаются от одного диска к другому; некоторые могли записывать маленькие файлы на 10% быстрее, чем большие. Приведенные примеры выбраны для иллюстрации крайностей. [50]
Наиболее распространенное использование флэш-накопителей — это транспортировка и хранение личных файлов, таких как документы, фотографии и видео. Люди также хранят на флэш-накопителях медицинскую информацию для чрезвычайных ситуаций и подготовки к катастрофам. [ необходима цитата ]
С широким распространением флэш-накопителей в различных средах (защищенных или нет) безопасность данных и информации остается критически важной проблемой. Биометрия и шифрование становятся нормой по мере роста потребностей в безопасности данных; системы шифрования «на лету» особенно полезны в этом отношении, поскольку они могут прозрачно шифровать большие объемы данных. В некоторых случаях защищенный USB-накопитель может использовать аппаратный механизм шифрования, который использует аппаратный модуль вместо программного обеспечения для надежного шифрования данных. IEEE 1667 — это попытка создать универсальную платформу аутентификации для USB-накопителей. Она поддерживается в Windows 7 и Windows Vista (Service Pack 2 с исправлением). [51]
Недавняя разработка для использования USB Flash Drive в качестве носителя приложений заключается в переносе 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. [52] Криминалистическое программное обеспечение не должно каким-либо образом изменять информацию, хранящуюся на исследуемом компьютере. Другие криминалистические пакеты запускаются с CD-ROM 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 диски или карты памяти ).
Прошивку материнской платы (включая BIOS и UEFI ) можно обновить с помощью USB-флеш-накопителей. Обычно новая прошивка загружается и помещается на USB-флеш-накопитель в формате FAT16 или FAT32 , подключенный к системе, которую необходимо обновить, а путь к новому образу прошивки выбирается в компоненте обновления системной прошивки. [53] Некоторые производители материнских плат также допускают такие обновления без необходимости входа в компонент обновления прошивки системы, что позволяет легко восстанавливать системы с поврежденной прошивкой. [54]
Кроме того, HP представила USB-дисковод-ключ , обычный USB-флеш-накопитель с возможностью эмуляции дисководов, что позволяет использовать его для обновления системной прошивки, где прямое использование USB-флеш-накопителей не поддерживается. Желаемый режим работы, обычное USB-устройство хранения данных или эмуляция дисководов, выбирается с помощью переключателя на корпусе устройства. [55] [56]
Большинство современных прошивок ПК допускают загрузку с USB-накопителя, что позволяет запускать операционную систему с загрузочного флэш-накопителя. Такая конфигурация известна как Live USB . [57]
Первоначальные конструкции флэш-памяти имели очень ограниченные предполагаемые сроки службы. Механизм отказа ячеек флэш-памяти аналогичен режиму усталости металла ; устройство выходит из строя, отказываясь записывать новые данные в определенные ячейки, которые подверглись множеству циклов чтения-записи в течение срока службы устройства. Преждевременный отказ «живого USB» можно было обойти, используя флэш-накопитель с переключателем блокировки записи в качестве устройства WORM , идентичного живому CD . Первоначально этот потенциальный режим отказа ограничивал использование системы «живого USB» специальными приложениями или временными задачами, такими как:
По состоянию на 2011 год [обновлять]новые конструкции флэш-памяти имеют гораздо более высокие предполагаемые сроки службы. Несколько производителей теперь предлагают гарантии на 5 лет и более. Такие гарантии должны сделать устройство более привлекательным для большего количества приложений. Благодаря снижению вероятности преждевременного выхода устройства из строя, устройства флэш-памяти теперь можно рассматривать для использования там, где обычно требуется магнитный диск. Флэш-накопители также испытали экспоненциальный рост своей емкости хранения с течением времени (следуя кривой роста закона Мура ). По состоянию на 2013 год однокорпусные устройства емкостью 1 ТБ легко доступны, [58] а устройства емкостью 16 ГБ являются очень экономичными. Емкость хранения в этом диапазоне традиционно считалась достаточной, поскольку она обеспечивает достаточно места как для программного обеспечения операционной системы, так и для некоторого свободного пространства для данных пользователя.
Установщики некоторых операционных систем могут храниться на флэш-накопителе вместо CD или DVD, 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 может использоваться для запуска установки Windows или Linux с USB, процесс можно автоматизировать с помощью таких инструментов, как Universal USB Installer или Rufus .
Однако для установки Windows 7 и более поздних версий рекомендуется использовать USB-флеш-накопитель с эмуляцией жесткого диска, как это обнаружено в прошивке ПК, чтобы загрузиться с него. Transcend — единственный производитель USB-флеш-накопителей, содержащих такую функцию.
Кроме того, для установки Windows XP рекомендуется использовать USB-флеш-накопитель с ограничением объема памяти не более 2 ГБ, чтобы можно было с него загрузиться.
В Windows Vista и более поздних версиях функция ReadyBoost позволяет использовать флэш-накопители (от 4 ГБ в случае Windows Vista) для увеличения памяти операционной системы. [59]
Флэш-накопители используются для переноса приложений , которые работают на главном компьютере без необходимости установки . Хотя в принципе любое автономное приложение может использоваться таким образом, многие программы хранят данные, информацию о конфигурации и т. д. на жестком диске и в реестре главного компьютера.
Компания U3 сотрудничает с производителями дисков (материнской компанией SanDisk и другими) для поставки пользовательских версий приложений, разработанных для Microsoft Windows, со специального флэш-накопителя; совместимые с U3 устройства разработаны 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-машине. U3 также предоставляет программную среду для независимых поставщиков программного обеспечения, заинтересованных в их платформе.
Ceedo — это альтернативный продукт, который не требует модификации приложений Windows для их переноса и запуска на диске.
Аналогичным образом, другие решения для виртуализации приложений и создатели портативных приложений , такие как VMware ThinApp (для Windows) или RUNZ (для Linux), могут использоваться для запуска программного обеспечения с флэш-накопителя без установки.
В октябре 2010 года компания Apple Inc. выпустила новейшую версию MacBook Air , в которой файлы восстановления системы содержались на жестком диске USB, а не на традиционных установочных компакт-дисках, поскольку в Air не было оптического привода. [60]
В списке портативного программного обеспечения можно найти широкий спектр бесплатных портативных приложений , которые могут работать на компьютере под управлением Windows, не сохраняя никаких данных на дисках или в реестре хост-компьютера .
Некоторые реселлеры с добавленной стоимостью теперь используют флэш-накопитель как часть готовых решений для малого бизнеса (например, системы точек продаж ). Диск используется в качестве резервного носителя: в конце рабочего дня каждый вечер диск вставляется, и резервная копия базы данных сохраняется на диске. В качестве альтернативы диск можно оставить вставленным в течение рабочего дня, а данные регулярно обновлять. В любом случае диск вынимается на ночь и уносится за пределы офиса.
Флэш-накопители также имеют недостатки. Их легко потерять, и они способствуют несанкционированному резервному копированию. Менее существенным недостатком флеш-накопителей является то, что их емкость составляет всего одну десятую емкости жестких дисков, произведенных во время их распространения.
Диск сброса пароля — это функция операционной системы Windows. Если пользователь настраивает диск сброса пароля, его можно использовать для сброса пароля на компьютере, на котором он был настроен.
Многие компании производят небольшие твердотельные цифровые аудиоплееры , по сути, производя флэш-накопители с выводом звука и простым пользовательским интерфейсом. Примерами служат Creative MuVo , Philips GoGear и первое поколение iPod shuffle . Некоторые из этих плееров являются настоящими USB-флеш-накопителями, а также музыкальными проигрывателями; другие не поддерживают хранение данных общего назначения. Другие приложения, требующие хранения, такие как цифровая запись голоса или звука , также могут быть объединены с функциональностью флэш-накопителя. [61]
Многие из самых маленьких плееров питаются от постоянно установленной перезаряжаемой батареи, заряжаемой через интерфейс USB. Более навороченные устройства, которые работают как цифровой аудиоплеер, имеют порт USB-хоста (тип A female, как правило).
Цифровые аудиофайлы можно переносить с одного компьютера на другой, как и любые другие файлы, и воспроизводить на совместимом медиаплеере (с оговорками для файлов с защитой DRM ). Кроме того, многие домашние Hi-Fi-системы и головные устройства автомобильных стереосистем теперь оснащены портом USB. Это позволяет воспроизводить USB-флеш-накопитель, содержащий медиафайлы в различных форматах, непосредственно на устройствах, которые поддерживают этот формат. Некоторые ЖК-мониторы для просмотра HDTV потребителями имеют специальный порт USB, через который можно воспроизводить музыкальные и видеофайлы без использования персонального компьютера.
Артисты продавали или дарили USB-флешки, первый случай, как полагают, произошел в 2004 году, когда немецкая панк-группа Wizo выпустила Stick EP , только в виде USB-накопителя. В дополнение к пяти MP3 с высоким битрейтом , он также включал видео, фотографии, тексты песен и гитарную табулатуру . [62] Впоследствии такие артисты, как Nine Inch Nails и Кайли Миноуг [63], выпускали музыку и рекламные материалы на USB-флешках. Первым USB-альбомом, выпущенным в Великобритании, был Kiss Does... Rave , сборник, выпущенный Kiss Network в апреле 2007 года. [64]
Доступность недорогих флэш-накопителей позволила использовать их в рекламных и маркетинговых целях, особенно в технических и компьютерных промышленных кругах (например, на технологических выставках ). Их можно раздавать бесплатно, продавать по цене ниже оптовой или включать в качестве бонуса в другой приобретенный продукт.
Обычно такие диски будут иметь индивидуальный логотип компании в качестве рекламы . Диск может быть пустым или предварительно загруженным графикой, документацией, веб-ссылками, Flash -анимацией или другими мультимедиа , а также бесплатным или демонстрационным программным обеспечением. Некоторые предварительно загруженные диски доступны только для чтения, в то время как другие настроены как с сегментами только для чтения, так и с сегментами, доступными для записи пользователем. Такие двухраздельные диски стоят дороже. [65]
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 . [66] Автоматический запуск программного обеспечения таким образом работает не на всех компьютерах, и обычно отключается пользователями, заботящимися о безопасности.
В аркадной игре In the Groove и чаще всего в 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), игроки также могут сохранять пользовательские песни и воспроизводить их на любой машине, на которой эта функция включена. Хотя использование флэш-накопителей является обычным явлением, диск должен быть совместим с Linux . [ необходима цитата ]
В аркадных играх Pump it Up NX2 и Pump it Up NXA специально созданный флэш-накопитель используется в качестве «файла сохранения» для разблокированных песен, а также для продвижения в разделах игры WorldMax и Brain Shower. [ необходима цитата ]
В аркадной игре Dance Dance Revolution X компания Konami создала эксклюзивный USB-флеш-накопитель для функции связи с ее аналогом для Sony PlayStation 2. Однако в этой аркадной игре можно использовать любой USB-флеш-накопитель. [ необходима цитата ]
Флэш-накопители потребляют мало энергии, не имеют хрупких подвижных частей и для большинства емкостей являются небольшими и легкими. Данные, хранящиеся на флэш-накопителях, невосприимчивы к механическим ударам, магнитным полям, царапинам и пыли. Эти свойства делают их пригодными для переноса данных с места на место и хранения данных под рукой.
Флэш-накопители также хранят данные плотнее, чем многие съемные носители. В середине 2009 года появились накопители на 256 ГБ, способные хранить во много раз больше данных, чем DVD (54 DVD) или даже Blu-ray (10 BD). [67]
Флэш-накопители реализуют класс устройств USB Mass Storage , так что большинство современных операционных систем могут читать и записывать на них без установки драйверов устройств . Флэш-накопители представляют простую блочно-структурированную логическую единицу 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.
Специально изготовленные флэш-накопители имеют прочный резиновый или металлический корпус, разработанный так, чтобы быть водонепроницаемым и практически «небьющимся». Эти флэш-накопители сохраняют свою память после погружения в воду и даже после машинной стирки. Известно, что если оставить такой флэш-накопитель полностью высохнуть, прежде чем пропускать через него ток, то он снова будет работать без проблем в будущем. Шоу Gadget Show на канале Five сварило один из таких флэш-накопителей в пропане, заморозило его сухим льдом , погрузило в различные кислотные жидкости, переехало его джипом и выстрелило им в стену из раствора. Компания, специализирующаяся на восстановлении потерянных данных с компьютерных дисков, сумела восстановить все данные на диске. [68] Все данные на других протестированных съемных устройствах хранения данных, использующих оптические или магнитные технологии, были уничтожены.
Применение современных картриджей с лентами данных едва ли пересекается с применением флэш-накопителей: на ленте стоимость за гигабайт очень низкая для больших объемов, но отдельные диски и носители дороги. Носители имеют очень большую емкость и очень высокую скорость передачи, но хранят данные последовательно и очень медленно для случайного доступа к данным. Хотя резервное копирование на основе дисков в настоящее время является основным средством выбора для большинства компаний, резервное копирование на ленты по-прежнему популярно для переноса данных за пределы площадки в худших сценариях и для очень больших объемов (более нескольких сотен ТБ). См. ленты LTO .
Дисководы для гибких дисков редко устанавливаются на современные компьютеры и устарели для обычных целей, хотя внутренние и внешние дисководы могут быть установлены при необходимости. Дисководы могут быть методом выбора для передачи данных на и с очень старых компьютеров без USB или загрузки с дискет, и поэтому они иногда используются для изменения прошивки, например, на чипах BIOS . Устройства со съемным хранилищем, такие как старые музыкальные клавиатуры Yamaha, также зависят от дисководов, для обработки которых требуются компьютеры. Более новые устройства построены с поддержкой USB-флеш-накопителей.
Существуют аппаратные эмуляторы гибких дисков , которые эффективно используют внутренние соединения и физические атрибуты дисковода для использования устройства, в котором USB-флеш-накопитель эмулирует пространство для хранения дискеты в твердотельной форме и может быть разделен на несколько отдельных виртуальных образов дискет с использованием отдельных каналов данных.
Различные записываемые и перезаписываемые формы CD и DVD являются портативными носителями данных, поддерживаемыми подавляющим большинством компьютеров по состоянию на 2008 год. CD-R, DVD-R и DVD+R могут быть записаны только один раз, разновидности RW — до 1000 циклов стирания/записи, в то время как современные флэш-накопители на основе NAND часто служат 500 000 и более циклов стирания/записи. Диски DVD-RAM являются наиболее подходящими оптическими дисками для хранения данных, требующих частой перезаписи.
Оптические запоминающие устройства являются одними из самых дешевых методов хранения больших объемов данных после жесткого диска. Они медленнее, чем их аналоги на основе флэш-памяти. Стандартные 120-миллиметровые оптические диски больше, чем флэш-накопители, и более подвержены повреждениям. Существуют и меньшие оптические носители, такие как визитные карточки CD -R, которые имеют те же размеры, что и кредитная карта, и немного менее удобные, но более вместительные 80-миллиметровые записываемые MiniCD и Mini DVD . Маленькие диски дороже, чем стандартного размера, и не работают во всех приводах.
Универсальный дисковый формат (UDF) версии 1.50 и выше имеет средства для поддержки перезаписываемых дисков, такие как резервные таблицы и таблицы виртуального распределения , распределяя использование по всей поверхности диска и максимально увеличивая срок службы, но многие старые операционные системы не поддерживают этот формат. Пакетные утилиты записи, такие как DirectCD и InCD, доступны, но производят диски, которые не являются универсально читаемыми (хотя и основаны на стандарте UDF ). Стандарт Mount Rainier устраняет этот недостаток в носителях CD-RW, запуская старые файловые системы поверх него и выполняя управление дефектами для этих стандартов, но он требует поддержки как от записывающего устройства CD/DVD, так и от операционной системы . Многие приводы, производимые сегодня, не поддерживают Mount Rainier, и многие старые операционные системы, такие как Windows XP и ниже, и ядра Linux старше 2.6.2, не поддерживают его (более поздние версии поддерживают). По сути, CD/DVD являются хорошим способом дешевой записи большого объема информации и имеют преимущество в том, что их может читать большинство автономных проигрывателей, но они плохо справляются с внесением небольших изменений в большой набор информации. Способность флэш-накопителей делать это является их главным преимуществом перед оптическими носителями.
Карты флэш-памяти , например, карты Secure Digital , доступны в различных форматах и емкостях и используются многими потребительскими устройствами. Однако, хотя практически все ПК имеют порты USB, позволяющие использовать USB-флеш-накопители, устройства чтения карт памяти обычно не поставляются в качестве стандартного оборудования (особенно с настольными компьютерами). Хотя доступны недорогие устройства чтения карт, которые считывают многие распространенные форматы, это приводит к двум единицам портативного оборудования (карта плюс устройство чтения), а не к одному.
Некоторые производители, стремясь к решению «лучшего из двух миров», выпустили картридеры, которые приближаются по размеру и форме к USB-флеш-накопителям (например, Kingston MobileLite, [69] SanDisk MobileMate [70] ). Эти ридеры ограничены определенным подмножеством форматов карт памяти (таких как SD, microSD или Memory Stick ) и часто полностью закрывают карту, предлагая долговечность и портативность, приближающиеся, если не совсем равные, к флэш-накопителю. Хотя совокупная стоимость мини-ридера и карты памяти обычно немного выше, чем USB-флеш-накопитель сопоставимой емкости, решение «ридер + карта» обеспечивает дополнительную гибкость использования и практически «неограниченную» емкость. Повсеместность SD-карт такова, что около 2011 года из-за экономии масштаба их цена теперь меньше, чем у USB-флеш-накопителя эквивалентной емкости, даже с учетом дополнительной стоимости USB-кардридера SD.
Дополнительным преимуществом карт памяти является то, что многие потребительские устройства (например, цифровые камеры , портативные музыкальные плееры ) не могут использовать USB-флеш-накопители (даже если устройство имеет порт USB), тогда как карты памяти, используемые устройствами, могут считываться ПК с помощью кард-ридера.
В частности, с появлением USB внешние жесткие диски стали широкодоступными и недорогими. Внешние жесткие диски в настоящее время стоят меньше за гигабайт, чем флэш-накопители, и доступны в больших объемах. Некоторые жесткие диски поддерживают альтернативные и более быстрые интерфейсы, чем USB 2.0 (например, Thunderbolt , FireWire и eSATA ). Для последовательных операций записи и чтения секторов (например, из нефрагментированного файла) большинство жестких дисков могут обеспечить гораздо более высокую постоянную 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 от ударов (например, падения с небольшой высоты) и вибрации, имеют ограничения по использованию на большой высоте и, хотя защищены корпусом, уязвимы при воздействии сильных магнитных полей. С точки зрения общей массы жесткие диски обычно больше и тяжелее флэш-накопителей; однако жесткие диски иногда весят меньше на единицу хранения. Как и флэш-накопители, жесткие диски также страдают от фрагментации файлов , что может снизить скорость доступа [ необходима цитата ] .
Аудиокассеты и дискеты большой емкости (например, Imation SuperDisk ), а также другие формы приводов со сменными магнитными носителями, такие как приводы Iomega Zip и Jaz , в настоящее время в значительной степени устарели и используются редко. На современном рынке есть продукты, которые будут эмулировать эти устаревшие приводы как для ленты, так и для диска (например, SCSI1/SCSI2, SASI, Magneto optic, Ricoh ZIP, Jaz, IBM3590/Fujitsu 3490E и Bernoulli) в современных устройствах хранения Compact Flash – CF2SCSI.
Как высокопортативные носители, USB-флешки легко теряются или крадутся. Содержимое всех USB-флешек может быть зашифровано с помощью стороннего программного обеспечения для шифрования дисков, которое часто можно запустить непосредственно с USB-накопителя без установки (например, FreeOTFE ), хотя некоторые из них, такие как BitLocker, требуют от пользователя прав администратора на каждом компьютере, на котором они запущены.
Архиваторское программное обеспечение может достичь аналогичного результата, создавая зашифрованные файлы ZIP или RAR . [71] [72]
Некоторые производители выпустили USB-флеш-накопители, которые используют аппаратное шифрование как часть конструкции, [73] устраняя необходимость в стороннем программном обеспечении для шифрования. В ограниченных обстоятельствах эти накопители, как было показано, имеют проблемы с безопасностью и, как правило, стоят дороже, чем программные системы, которые доступны бесплатно.
Меньшинство флэш-накопителей поддерживают биометрическую дактилоскопию для подтверждения личности пользователя. По состоянию на середину 2005 года [обновлять][ нужно обновить ] это была дорогая альтернатива стандартной защите паролем, предлагаемой на многих новых USB-флеш-накопителях. Большинство накопителей со сканированием отпечатков пальцев полагаются на хост-операционную систему для проверки отпечатка пальца через программный драйвер, часто ограничивая накопитель компьютерами Microsoft Windows . Однако существуют USB-накопители со сканерами отпечатков пальцев, которые используют контроллеры, позволяющие получать доступ к защищенным данным без какой-либо аутентификации. [74]
Некоторые производители используют физические токены аутентификации в виде флэш-накопителя. Они используются для контроля доступа к чувствительной системе, содержа ключи шифрования или, что более распространено, для связи с программным обеспечением безопасности на целевой машине. Система разработана таким образом, что целевая машина не будет работать, пока к ней не подключен флэш-накопитель. Некоторые из этих устройств «блокировки ПК» также функционируют как обычные флэш-накопители при подключении к другим машинам.
Как и все устройства флэш-памяти, флэш-накопители могут выдерживать лишь ограниченное количество циклов записи и стирания, прежде чем накопитель выйдет из строя. [75] [ ненадежный источник? ] [76] Это следует учитывать при использовании флэш-накопителя для запуска прикладного программного обеспечения или операционной системы. Чтобы решить эту проблему, а также проблемы ограничений по пространству, некоторые разработчики создали специальные версии операционных систем (например, Linux в Live USB ) [77] или обычных приложений (например, Mozilla Firefox ), предназначенных для запуска с флэш-накопителей. Они, как правило, 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 в том же порядке, что и внешние вращающиеся диски (жесткие диски, оптические приводы или дисководы), т. е. при незнании их технологии, отказ USB-накопителей , скорее всего, будет внезапным: в то время как вращающиеся диски могут выйти из строя мгновенно, они чаще подают некоторые сигналы (шумы, замедление) о том, что они вот-вот выйдут из строя, часто с достаточно заблаговременным предупреждением, чтобы данные можно было удалить до полного отказа. USB-накопители дают мало или вообще не дают никаких заблаговременных предупреждений о сбое. Кроме того, когда применяется внутреннее выравнивание износа для продления срока службы флэш-накопителя, как только происходит отказ даже части памяти, может быть трудно или невозможно использовать оставшуюся часть диска, что отличается от магнитных носителей, где плохие сектора могут быть навсегда помечены как не подлежащие использованию. [78]
Большинство USB-флеш-накопителей не имеют механизма защиты от записи . Эта функция, которая постепенно стала менее распространенной, состоит из переключателя на корпусе самого накопителя, который не позволяет хост-компьютеру записывать или изменять данные на накопителе. Например, защита от записи делает устройство пригодным для восстановления зараженных вирусами хост-компьютеров без риска заражения самого USB-флеш-накопителя. В отличие от SD-карт , защита от записи на USB-флеш-накопителях (если она доступна) подключена к схеме накопителя и обрабатывается самим накопителем, а не хостом (на SD-картах обработка выемки защиты от записи является необязательной).
Недостатком небольшого физического размера флэш-накопителей является то, что их легко потерять или иным образом потерять. Это становится особой проблемой, если они содержат конфиденциальные данные (см. безопасность данных ). В результате некоторые производители добавили в свои накопители аппаратное обеспечение для шифрования, хотя программные системы шифрования , которые можно использовать в сочетании с любым носителем массовой информации , дадут тот же результат. Большинство накопителей можно прикрепить к связкам ключей или шнуркам. USB-разъем обычно выдвижной или снабжен съемным защитным колпачком.
Похожий по внешнему виду на USB-флешку, USB-убийца представляет собой схему, которая заряжает свои конденсаторы до высокого напряжения, используя контакты питания порта USB , а затем разряжает это напряжение через контакты данных. Это автономное устройство может мгновенно и навсегда повредить или уничтожить любое хост-оборудование, к которому оно подключено. [79]
Фонд прав человека из Нью-Йорка сотрудничал с Forum 280 и USB Memory Direct для запуска программы «Флэш-накопители для свободы». [80] [81] Программа была создана в 2016 году для контрабанды флеш-накопителей с американскими и южнокорейскими фильмами и телешоу, а также копией корейской Википедии в Северную Корею для распространения прозападных настроений. [82] [83]
Также сообщалось о «самодельных» USB-накопителях, содержащих фильмы и другой связанный контент. [84]
Производители полупроводников работают над снижением стоимости компонентов флэш-накопителя путем интеграции различных функций флэш-накопителя в одну микросхему, тем самым уменьшая количество деталей и общую стоимость упаковки.
Емкость флэш-накопителей на рынке постоянно увеличивается. Высокая скорость стала стандартом для современных флэш-накопителей. Емкости, превышающие 256 ГБ, были доступны на рынке еще в 2009 году. [67]
Lexar попыталась представить USB FlashCard , которая была бы компактным USB-флеш-накопителем, предназначенным для замены различных видов карт флэш-памяти. [ когда? ] Pretec представила похожую карту, которая также подключается к любому порту USB, но имеет толщину всего вчетверо меньше модели Lexar. [85] До 2008 года SanDisk производила продукт под названием SD Plus, который представлял собой карту SecureDigital с разъемом USB. [86]
Компания SanDisk представила технологию управления цифровыми правами FlashCP , которую она приобрела в 2005 году для контроля хранения и использования защищенных авторским правом материалов на флэш-накопителях, в первую очередь для использования студентами.
