Энциклопедия Интерфейсы устройств хранения: ATA, SCSI и другие»

 МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕЙ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ            

СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Свердловской области

 «НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ техникум металлообрабатывающих производств и сервиса»

                                                   USB - НАКОПИТЕЛИ

Исследовательская работа

Специальность:      13.01.10

Электромонтёр по ремонту и обслуживанию электрооборудования

Выполнил

обучающийся

группа 203

Валиев Р.Э.

^{(группа)}

^{(подпись)}

^Ф.И.О.

Руководитель

преподаватель

Бычкова В.В.

^{ученая степень, должность}

^{(подпись)}

^Ф.И.О.

Нижний Тагил 2023

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..

3-4

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ USB -  НАКОПИТЕЛЯ ……………………………

2 ОПИСАНИЕ USB - НАКОПИТЕЛЯ ………………………………...

3 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФЛЕШ-НАКОПИТЕЛЯ …………………...

4  ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ …………………………….

5 ДИЗАЙН ……………………………………………………………….

6 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДАННЫХ С USB - НАКОПИТЕЛЯ……….

7 БЕЗОПАСНОСТЬ ……………………………………………………

Заключение………………………………………………………….

Список используемых источников……………………….

                                              Введение

    Ещё 100 лет назад человечество обходилось без смартфонов, телевизора и компьютера, а сейчас жизнь без этих устройств представляется невообразимой.     Человечество пользуется современными технологиями, но ещё не все хранят информацию в облачных сервисах, а значит, вероятно, пользуются маленькой элегантной вещицей, USB — накопителем или, как её в народе называют, «флешкой».

    « Флешка»умещается в любой карман (рисунок 1 ) . Она ничего не весит, да и стоит не очень дорого. Но не только это делает её незаменимым атрибутом цифровой жизни общества. Есть несколько причин, чтобы пользоваться флешками:

    1. Простота обмена информации – USB - флешку легко использовать для передачи данных с одного компьютера на другой.

    2. Хранение больших объёмов информации - винчестеры уходят в прошлое, освобождая дорогу флешкам, дискеты уже нигде не встретишь, а компакт-диски становятся архаикой, ведь у многих ноутбуков и планшетов дисковода просто нет.

    3. Возможность установки операционной системы- на современный ноутбук или стационарный компьютер можно установить операционную систему прямо с флешки.

    4. Функционал супер-магнитофона - нужно просто закачать всю любимую музыку на флешку и не забивать телефон музыкой под завязку.

    5. Возможность загрузить на флешку множество приложений - хранить программы лучше на флешке и использовать их по мере необходимости

Цель работы:

    Узнать больше про USB - накопители .

Задачи исследования:

1. Изучить понятие USB – накопителя.

2. Рассмотреть устройство и принцип работы USB - накопителей

3. Рассмотреть достоинства, недостатки, безопасность в работе USB - накопителей

Объект исследования:

     USB - накопители

Предмет исследования:

    Устройство и принцип работы .

Методы исследования:

1. поиск, сбор и обработка информации по теме;

2. аналогия;

3. сравнение;

4. обобщение;

5. практическая работа.

Гипотеза исследования:

Если мы хотим быть успешными в будущей профессиональной деятельности, то мы должны изучать и знать про USB - накопители.

 Практическая значимость:

         Применение данной работы возможно на занятиях естественнонаучных, общественных и профессиональных дисциплин, а так же в профессиональной деятельности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ USB — НАКОПИТЕЛЬ

    USB-накопитель - ( флэшка ) - запоминающее устройство, использующее в качестве носителя памяти, и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB, пришедшее на замену флоппи-дискам.

    Накопители USB обычно являются съёмными и перезаписываемыми, и физически намного меньше, чем оптический диск. Большинство весит менее 25 грамм.

    USB-накопители часто используются для тех же целей, для которых когда-то использовались гибкие диски или компакт-диски; то есть для хранения, резервного копирования данных и передачи компьютерных файлов.

        Они меньше, быстрее, имеют гораздо большую ёмкость и более прочны и надежны, потому что у них нет движущихся частей.

         Кроме того, они невосприимчивы к магнитным полям (в отличие от флоппи-дисков) и не подвергаются воздействию поверхностных царапин (в отличие от компакт-дисков ( рисунок 2 ) ).

Рисунок 2

сравнение флешки и компакт- диска

ОПИСАНИЕ USB -  НАКОПИТЕЛЯ

        Основное назначение USB-накопителей - хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем и др.                            Основные компоненты USB - накопителя:

1. USB-интерфейс (чаще USB 2.0 или 3.0 Стандарт-А, иногда micro USB) — обеспечивает физическое соединение с компьютером.

2. Контроллер — небольшой микроконтроллер со встроенными ROM и RAM.

3. NAND - чип флеш-памяти — хранит основную информацию.

4. Осциллятор — генерирует синхронизирующий сигнал (12 MHz) для шины USB.

           На большинстве флешек повсеместно используются файловые системы семейства FAT. В зависимости от размера накопителя применяются FAT16, FAT32или exFAT. Для флешек размером 64 ГБ и более используются NTFS или exFAT.

Внутреннее строение USB-накопителя ( рисунок 3 ) :

    1 — USB-разъём;

    2 — микроконтроллер;

    3 — контрольные точки;

    4 — микросхема флеш-памяти;

    5 — кварцевый резонатор;

    6 — светодиод;

    7 — переключатель «защита от *записи»;

    8 — место для дополнительной микросхемы памяти                           

рисунок 3

              ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ  USB- НАКОПИТЕЛЯ

    Первые прообразы флеш-памяти имели малый объём в несколько килобайт и прошли долгий путь к нынешнему массовому успеху.

     В 1956 году компания Bosch Arma Corporation запатентовала изобретение своего сотрудника, инженера Вен Цин Чоу – программируемую память типа PROM. Поскольку Bosch Arma Corporation работала по заказу военных (ВВС США), это изобретение было засекреченным и использовалось для хранения данных.                                                                                                                                           И только в 1969 году, когда патент стал общедоступным, появилась первая индустриальная энергонезависимая флешь-память типа PROM. Она обладала целым рядом достоинств, в том числе малыми размерами, быстрым временем считывания, но и не была лишена недостатков, одним из которых оказалась низкая надёжность – 10-35% изделий программировались с ошибками, исправить которые было невозможно.                                                                                В 1971 году инженер компании Intel Дов Фроман изобрел прообраз флешь-памяти типа EPROM с возможностью стирания данных. Для изменения состояния транзистора нужно было облучить его ультрафиолетом. Принцип программирования остался прежним – подача повышенных токов на транзисторы, каждый из которых кодировал 1 бит, но логически они были объединены в блок из 8 транзисторов, кодируя 1 байт информации.                                                     Через 6 лет Фудзио Масуока из Toshiba усовершенствовал флешь-память, добившись значительного увеличения объёма, скорости записи и стирания данных, а в 1988 году Intel начала массовое производство первой флешь-памяти типа NOR-flash на основе японского патента. Ещё через год Toshiba сообщила о выпуске NAND-памяти, отличающейся логически структурированной организацией адресуемой архитектуры, в виде блоков и страниц. Для управления этим адресным пространством флешь-память оснащалась специальными сервисными микросхемами, которые используются и поныне. 

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Преимущества:

1. Малый вес, бесшумность работы и портативность.

2. Универсальность: современные компьютеры, телевизоры, DVD- и медиа-проигрыватели имеют USB-порты.

3. Низкое энергопотребление (благодаря отсутствию механических систем, в отличие от CD, DVD, BD и жёстких дисков)

4. Работоспособность в широком диапазоне температур.

5. Более устойчивы к механическим воздействиям (вибрации и ударам), а также к воздействию магнитных полей по сравнению с жёсткими дисками.

6. Не подвержены воздействию царапин и пыли, которые были проблемой для оптических носителей и дискет.

7. Способны сравнительно длительно хранить данные в автономном режиме (не требуя питания), от единиц до 10 лет. 

Недостатки:

1. Ограниченное число циклов записи-стирания перед выходом из строя. Чипы памяти, сделанные по технологии MLC (большинство), чаще всего выдерживают не более 5000 циклов перезаписи. Кроме этого, ограничен ресурс USB-коннектора — около 1500 подключений.

2. Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью USB, что особенно сильно проявляется для USB 2.0 (не более 35 МБ/с).

3. В отличие от компакт-дисков, имеют недостатки, свойственные любой электронике:

4. чувствительны к электростатическому разряду — обычное явление в быту, особенно зимой;

5. чувствительны к радиации.

ДИЗАЙН

    Обычно устройство имеет вытянутую форму и съёмный колпачок, прикрывающий вилку; иногда прилагается шнур для ношения на брелке.    Современные флешки имеют самые разные размеры и способы защиты разъёма, а также «нестандартный» внешний вид ( игрушки, машины и другое -это риунок 4 - виды флешек) и различные дополнительные возможности (например, ввод пин-кода, проверку отпечатка пальца и другое).

    Обычный размер — 3—5 см, вес — меньше 60 г.

Некоторые варианты дизайна USB-накопителей:

рисунок 4 - виды флешек

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДАННЫХ С USB  - НАКОПИТЕЛЯ

    Методика восстановления данных с неисправного USB-флеш накопителя состоит из нескольких этапов:

    Первый этап — это выпаивание микросхем памяти. Это необходимо сделать, потому что когда флешка выходит из строя, то чип памяти перестаёт быть доступным через USB интерфейс. При этом флешка может даже определяться в компьютере, но показывать, что у неё нулевой объём. Это происходит, потому что контроллер USB-флеш исправен, а доступа к микросхеме памяти у него нет из-за её повреждения. Единственным способом считать данные с повреждённой NAND микросхемы памяти является считывание полного дампа (образа) этой микросхемы. Это возможно сделать только по контактам микросхемы, установив её в специальный считыватель (ридер) программно-аппаратного комплекса;

    Второй этап — это считывания дампов (образов) с каждой из микросхем памяти USB-флеш накопителя. Микросхемы памяти изготавливаются в корпусах разного типа и размера. Для различных корпусов микросхем существуют соответствующего типа адаптеры (переходники). Адаптеры подключаются к основному блоку программно-аппаратного комплекса;

    Третий этап работ по восстановлению данных с USB-флешки является сборка полученных дампов микросхем в единый образ: определяется тип ECC (код коррекции ошибок) и подбирается XOR. После чего появляется доступ к файловой системе с привычной для всех пользователей структурой файлов и каталогов.

 БЕЗОПАСНОСТЬ

    Флешь-накопитель— один из самых распространённых на сегодня.

Вследствие включённой по умолчанию операционной системы Windows, флешь-накопители способствуют распространению вирусов в среде Windows при обмене информацией.

    В качестве аппаратных решений этой проблемы существуют следующие решения — блокировка с помощью специального программного обеспечения, флешь-накопители с системой защиты от записи (чаще всего реализуется в виде механического переключателя, разрешающего или запрещающего запись на накопитель).

     Из-за утери флешь-накопителя с конфиденциальной информацией под угрозой может оказаться личная жизнь владельца. Для решения этой проблемы применяется стороннее криптографическое программное обеспечение (например, FreeOTFE).

    Некоторые флешь-накопители оборудованы системой шифрования, реализованной на аппаратном уровне или дополнительным вводом пин - кода ( рисунок 5 - флешки с пин - кодом ).

                                                        рисунок 5 - флешки с пин - кодом                                                                                          

Заключение

          Флэшь-память является энергонезависимой. Это значит, что для хранения информации в чипе, не требуется никакой энергии.

    Флэшь-память обеспечивает быстрый доступ к считыванию и лучшую ударную стойкость, чем жесткие диски.

      Флешки прочны и способны выдерживать интенсивное давление, экстремальные температуры и даже погружение в воду.
      Скорость передачи данных улучшилась, и теперь новые флешки имеют интерфейс USB 2.0.
      В первое время, флешки с объемом 8Гб стоили дорого, а 16 Гб и 32 Гб стоили еще дороже.

      Тогда можно было купить флешку только стандартного дизайна, то есть прямоугольный коробок с преимущественно пластиковым корпусом.

           Но, в наше время имеется огромный выбор расцветок, форм, материалов для накопителей. Например, можно приобрести для себя флешку в форме машины, пончика, ёлки, ручки, кусочка шоколада и другие. Также можно заказать флешку со своим неповторимым дизайном ( рисунок 6 ).

Рисунок 6

неповторимый дизайн

Список используемых источников

     Гук М. Ю. 2006 год

    2 «Занимательная электроника»

    Ревич Юрий 2017 год

    3 «Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только…»

    Ванюшин М. 2017 год

    4 Подборка словарей и ответов на портале Грамота.ру

    5 Онлайн сервис LIFEVINET.RU

    6 Онлайн сервис ITHELP.RU

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте