Как это работает: Флешка

Текст: Максим Швейц

OMG продолжает свой сериал о том, как работают гаджеты и технологии.

На этот раз мы расскажем о принципе работы флеш-накопителей. Тема приобретает все большую актуальность: «флешки» лежат в кармане у каждого, в мобильных телефонах и планшетах внутренняя память работает по такому же принципу, и даже ультрапортативные лэптопы последних поколений отказываются от использования привычных жестких дисков в пользу SSD-накопителей. Они работают быстрее, потребляют меньше электроэнергии (что очень важно для ноутбуков), они бесшумны, не греются и устойчивы к ударам. Как же это работает?

Начнем с того, что флеш-память – это энергонезависимая и перезаписываемая память, основанная на особых свойствах полупроводников. Первый термин в ее описании значит тот простой факт, что для хранения информации ей не требуется доступ к электричеству. Для того чтобы на таких накопителях сохранялась информация, им не нужно электропитание, а для считывания флешке не нужно никаких движущихся систем. В HDD это вращающийся на большой скорости диск, шпиндель и головка. Это очень хорошо: флешку не так просто повредить, у нее, как правило, продолжительный срок службы, она быстро обменивается данными с компьютером. Такие накопители легки, просты и скоро обязательно будут дешевы. Пока они дороже жестких дисков и плохи тем, что если количество считываний с SSD-диска не ограничено, то количество циклов перезаписи все же не бесконечно. Как правило, одни и те же ячейки памяти можно переписывать до десяти тысяч раз.

Каждая ячейка флеш-памяти не содержит конденсаторов – проводников, занимающих много места и имеющих сложную структуру. Это всего лишь один транзистор особой архитектуры, который умеет хранить электроны, т.е. информацию.

Вдобавок ячейки флеш-памяти отлично масштабируются: их можно сделать невероятно миниатюрными, благодаря чему на небольшой по размерам носитель записывается много данных. При нынешнем уровне компьютеризации и развития технологий транзисторы можно делать чрезвычайно маленькими. Это значит лишь одно: флеш-память занимает чрезвычайно мало места. Скоро на обычной флешке мы сможем умещать терабайты информации.

Типичная карта памяти – это поле из столбцов и колонок, в области пересечения которых всегда находятся два транзистора. Они разделены специальным изолирующим слоем.

Как вы вероятно знаете, вся цифровая информация хранится в мегабайтах. Один мегабайт - это 1 024 килобайт. В одном килобайте 1024 байта. Один байт - это 8 бит.

Наши компьютеры понимают только бинарную (двоичную систему). То есть один бит информации - это либо ноль, либо единица.

Бит (англ. binary digit; также игра слов: англ. bit — немного) (один двоичный разряд в двоичной системе счисления) — одна из самых известных единиц измерения информации.

Бит занимает одну ячейку флеш-памяти. Главный в этом механизме - это электрон. Когда вы включаете флешку в компьютер, по ней пробегает электричество, забегая во все ячейки. Каждая ячейка состоит из источника и канала. Ток попадает из источника в канал, только если контроллер с помощью все того же электричества зарядит электрон, и, как по мостику, ток побежит по электрону дальше.

Если электричество пробежало, значит, в ячейке ноль, если не пробежало, значит, единица. Значение ячейки, то есть бита, зависит от того, есть ли там электрон или нет. Когда мы записываем информацию на флешку, миллионы контроллеров заряжают и разряжают миллионы электронов.

Все описанные процессы происходят на чипе памяти. Но типичная флешка состоит не только из него. У нее есть также разъем USB типа «папа». Еще одно устройство во флешке – контроллер, обеспечивающий взаимопонимание между накопителем и компьютером – для этого у него есть небольшой процессор и крохотное количество оперативной памяти. Последняя – это такой «буфер» для перекачки информации.

Представьте, что вы с друзьями разгружаете вагон с сахаром. Сам вагон – это чип памяти. Процессор – это старший в группе, который руководит процессом. А оперативная память на флеш-накопителе – это такое место, своеобразный отстойник, куда мешки скидываются непосредственно возле вагона – перед тем, как другой грузчик перенесет их на склад (компьютер).

На флешке есть еще осциллятор – контроллер, задающий частоту работы системы. Это, можно сказать, ваш наниматель, задача которого обеспечить, с одной стороны, максимальную скорость разгрузки вагона и безопасность для здоровья работающих – с другой. Светодиодный индикатор активности необходим уже непосредственно для пользователей: чтобы те знали, активен накопитель или нет. Есть еще на флешках переключатель, переводящий носитель в режим защиты от записи. Вот, собственно, и все.

Фото: Fotobank.ru/Getty Images

	Как это работает: mp3-формат Что такое mp3, почему его слушать можно даже меломанам, и каким мифам не стоит верить?