Флеш-накопители: устройство, характеристики и применение.

Флеш-накопители (USB-накопители): компактные устройства для хранения и переноса данных от 8 ГБ до 2 ТБ. Надежность, долговечность, резервное копирование.

31 мин чтения

100%

Источник: USB flash drive — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Устройство хранения данных

Флеш-накопитель (также USB-накопитель [США], флеш-память [Великобритания] и флеш-накопитель/пендрайв в других странах) – это устройство хранения данных, включающее флеш-память с интегрированным USB-интерфейсом. Типичный USB-накопитель является съёмным, перезаписываемым и меньше оптического диска, а его вес обычно меньше. С момента начала продаж в конце 2000 года ёмкость USB-накопителей варьируется от 8 до 256 гигабайт (ГБ), 512 ГБ и 1 терабайт (ТБ). По состоянию на 2023 год, флеш-накопители объёмом 2 ТБ были самыми большими из доступных в производстве. Некоторые модели поддерживают до 100 000 циклов записи/стирания, в зависимости от типа используемого чипа памяти, и, как предполагается, могут физически прослужить от 10 до 100 лет при нормальных условиях хранения. USB-накопители обычно используются для хранения, создания резервных копий и передачи компьютерных файлов. По сравнению с дискетами или компакт-дисками, они меньше, быстрее, имеют значительно большую ёмкость и более долговечны благодаря отсутствию движущихся частей. Кроме того, они менее восприимчивы к электромагнитным помехам, чем дискеты, и не повреждаются при поверхностных царапинах (в отличие от компакт-дисков). Однако, как и в случае с любым флеш-хранилищем, потеря данных из-за утечки битов, вызванная длительным отсутствием электропитания, и возможность спонтанного выхода из строя контроллера из-за некачественного производства могут сделать его непригодным для долгосрочного архивирования данных. Способность сохранять данные зависит от прошивки контроллера, внутренней избыточности данных и алгоритмов коррекции ошибок. До 2005 года большинство настольных и портативных компьютеров поставлялись с дисководами для дискет в дополнение к USB-портам, но дисководы устарели после широкого распространения USB-портов и увеличения ёмкости USB-накопителей по сравнению с 3,5-дюймовой дискетой объёмом "1,44 мегабайта" (1440 килобайт). USB-накопители используют стандарт класса устройств USB для массового хранения, который поддерживается современными операционными системами, такими как Windows, Linux, macOS и другими Unix-подобными системами, а также многими BIOS. USB-накопители с поддержкой USB 2.0 могут хранить больше данных и передавать их быстрее, чем гораздо более крупные оптические дисководы, такие как CD-RW или DVD-RW, и могут считываться многими другими системами, такими как Xbox One, PlayStation 4, DVD-плееры, автомобильные мультимедийные системы, а также различными портативными устройствами, такими как смартфоны и планшетные компьютеры. Однако, электронно аналогичная SD-карта лучше подходит для этих устройств благодаря своему стандартизированному форм-фактору, позволяющему размещать карту внутри устройства, не выступая наружу. Флеш-накопитель состоит из небольшой печатной платы с электронными компонентами и USB-разъёмом, электрически изолированным и защищённым внутри пластикового, металлического или резинового корпуса, который можно носить в кармане или на брелоке. Некоторые модели оснащены светодиодным индикатором, который загорается или мигает при доступе к данным. USB-разъём может быть защищён съёмной крышкой или убираться внутрь корпуса накопителя, хотя его повреждение маловероятно даже без защиты. Большинство флеш-накопителей используют стандартный USB-разъём типа A, позволяющий подключаться к порту персонального компьютера, но существуют также накопители для других интерфейсов (например, micro USB и USB-C). USB-накопители получают питание от компьютера через USB-соединение. Некоторые устройства объединяют функциональность портативного медиаплеера с USB-накопителем и требуют батареи только при воспроизведении музыки в автономном режиме.

A flash drive (also thumb drive [US], memory stick [UK], and pen drive/pendrive elsewhere) is a data storage device that includes flash memory with an integrated USB interface. A typical USB drive is removable, rewritable, and smaller than an optical disc, and usually weighs less than Since first offered for sale in late 2000, the storage capacities of USB drives range from 8 to 256 gigabytes (GB), 512 GB and 1 terabyte (TB). As of 2023, 2 TB flash drives were the largest currently in production. Some allow up to 100,000 write/erase cycles, depending on the exact type of memory chip used, and are thought to physically last between 10 and 100 years under normal circumstances (shelf storage time). Common uses of USB flash drives are for storage, supplementary back ups, and transferring of computer files. Compared with floppy disks or CDs, they are smaller, faster, have significantly more capacity, and are more durable due to a lack of moving parts. Additionally, they are less vulnerable to electromagnetic interference than floppy disks, and are unharmed by surface scratches (unlike CDs). However, as with any flash storage, data loss from bit leaking due to prolonged lack of electrical power and the possibility of spontaneous controller failure due to poor manufacturing could make it unsuitable for long term archiving of data. The ability to retain data is affected by the controller's firmware, internal data redundancy, and error correction algorithms. Until about 2005, most desktop and laptop computers were supplied with floppy disk drives in addition to USB ports, but floppy disk drives became obsolete after widespread adoption of USB ports and the larger USB drive capacity compared to the "1.44 megabyte" (1440 kilobyte) 3.5 inch floppy disk. USB flash drives use the USB mass storage device class standard, supported natively by modern operating systems such as Windows, Linux, macOS and other Unix like systems, as well as many BIOS boot ROMs. USB drives with USB 2.0 support can store more data and transfer faster than much larger optical disc drives like CD RW or DVD RW drives and can be read by many other systems such as the Xbox One, PlayStation 4, DVD players, automobile entertainment systems, and in a number of handheld devices such as smartphones and tablet computers, though the electronically similar SD card is better suited for those devices, due to their standardized form factor, which allows the card to be housed inside a device without protruding. A flash drive consists of a small printed circuit board carrying the circuit elements and a USB connector, insulated electrically and protected inside a plastic, metal, or rubberized case, which can be carried in a pocket or on a key chain, for example. Some are equipped with an I/O indication LED that lights up or blinks upon access. The USB connector may be protected by a removable cap or by retracting into the body of the drive, although it is not likely to be damaged if unprotected. Most flash drives use a standard type A USB connection allowing connection with a port on a personal computer, but drives for other interfaces also exist (e. g. micro USB and USB C ports). USB flash drives draw power from the computer via the USB connection. Some devices combine the functionality of a portable media player with USB flash storage; they require a battery only when used to play music on the go.

История

Основой для USB-накопителей является флэш-память – тип полупроводниковой памяти с плавающим затвором, изобретенный Фудзио Масуокой в начале 1980-х годов. В флэш-памяти в качестве ячеек памяти используются MOSFET-транзисторы с плавающим затвором. Несколько человек заявляют о своем авторстве в изобретении USB-накопителя. 5 апреля 1999 года Амир Бан, Дов Моран и Орон Огдан из израильской компании M Systems подали заявку на патент под названием "Архитектура флэш-диска для ПК на основе универсальной последовательной шины". Также в 1999 году Шимон Шмуэли, инженер компании IBM, представил описание изобретения, утверждая, что именно он изобрел USB-накопитель. Сингапурская компания Trek 2000 International считается первой компанией, начавшей продажу USB-накопителей, и также заявляет о своем первенстве в изобретении этого устройства. Наконец, Пуа Кхэйн Сенг, малайзийский инженер, также был назван некоторыми как возможный изобретатель устройства. В связи с этими противоречивыми заявлениями об авторстве, на протяжении многих лет возникали патентные споры, связанные с USB-накопителями. И Trek 2000 International, и Netac Technology обвиняли других в нарушении их патентов на USB-накопители. Однако, несмотря на эти судебные разбирательства, вопрос о том, кто первым изобрел USB-накопитель, остается нерешенным, и различные претензии продолжают существовать.

Технология

На USB-накопителе один конец устройства оснащен одним USB-разъемом; некоторые флэш-накопители дополнительно предлагают разъем micro-USB, облегчающий передачу данных между различными устройствами. Внутри корпуса находится небольшая печатная плата, на которой расположены схема питания и небольшое количество поверхностно-монтируемых интегральных схем (ИС). Как правило, одна из этих ИС обеспечивает интерфейс между USB-разъемом и бортовой памятью, а другая является флэш-памятью. Накопители обычно используют класс USB-устройств хранения для связи с хостом.

Флэш-память

Флэш-память объединяет в себе ряд более ранних технологий, с более низкой стоимостью, меньшим энергопотреблением и компактными размерами, ставшими возможными благодаря прогрессу в технологии производства полупроводниковых устройств. Хранение данных в памяти основано на более старых технологиях EPROM и EEPROM. Они имели ограниченную емкость, были медленными при чтении и записи, требовали сложных высоковольтных схем управления и могли быть перезаписаны только после полного стирания содержимого чипа. Позднее разработчики аппаратного обеспечения создали EEPROM, в которой область стирания была разделена на более мелкие "сектора", которые можно было стирать по отдельности, не затрагивая другие. Изменение содержимого определенной ячейки памяти включало копирование всего сектора во внешнюю буферную память, стирание сектора, изменение данных в буфере и последующую перезапись в тот же сектор. Это требовало значительной вычислительной поддержки, и флэш-системы EEPROM на базе ПК часто имели собственную выделенную микропроцессорную систему. Флэш-накопители – это, по сути, миниатюрная версия этой системы. Разработка высокоскоростных последовательных интерфейсов передачи данных, таких как USB, сделала жизнеспособными полупроводниковые системы памяти с последовательным доступом к хранилищу, а параллельная разработка небольших, быстрых и энергоэффективных микропроцессорных систем позволила интегрировать их в чрезвычайно компактные устройства. Последовательный доступ требует значительно меньшего количества электрических соединений для чипов памяти, чем параллельный, что упрощает производство многогигабайтных накопителей. Компьютеры обращаются к современным системам флэш-памяти аналогично жестким дискам, где контроллер полностью управляет фактическим размещением информации. Однако сами 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 аккумулятор к стандартному микропроцессору управления флэш-памятью, чтобы он мог также выполнять функцию декодера музыкального воспроизведения. Большинство этих плееров также можно использовать как обычные флэш-накопители для хранения файлов любого типа.

Flash memory combines a number of older technologies, with lower cost, lower power consumption and small size made possible by advances in semiconductor device fabrication technology. The memory storage is based on earlier EPROM and EEPROM technologies. These had limited capacity, were slow for both reading and writing, required complex high voltage drive circuitry, and could be re written only after erasing the entire contents of the chip. Hardware designers later developed EEPROMs with the erasure region broken up into smaller "fields" that could be erased individually without affecting the others. Altering the contents of a particular memory location involved copying the entire field into an off chip buffer memory, erasing the field, modifying the data as required in the buffer, and re writing it into the same field. This required considerable computer support, and PC based EEPROM flash memory systems often carried their own dedicated microprocessor system. Flash drives are more or less a miniaturized version of this. The development of high speed serial data interfaces such as USB made semiconductor memory systems with serially accessed storage viable, and the simultaneous development of small, high speed, low power microprocessor systems allowed this to be incorporated into extremely compact systems. Serial access requires far fewer electrical connections for the memory chips than parallel access, simplifying the manufacture of multi gigabyte drives. Computers access modern flash memory systems very much like hard disk drives, where the controller system has full control over where information is actually stored. The actual EEPROM writing and erasure processes are, however, still very similar to the earlier systems described above. Many low cost MP3 players simply add extra software and a battery to a standard flash memory control microprocessor so it can also serve as a music playback decoder. Most of these players can also be used as a conventional flash drive, for storing files of any type.

Размер и стиль упаковки

Большинство USB-накопителей весят менее одного унции. В то время как некоторые производители соревнуются за минимальный размер и максимальный объем памяти, предлагая накопители, которые всего на несколько миллиметров больше USB-разъема, другие производители выделяют свою продукцию, используя сложные корпуса, которые часто громоздки и затрудняют подключение к USB-порту. Поскольку разъемы USB-портов на корпусе компьютера часто расположены близко друг к другу, подключение флеш-накопителя может блокировать соседний порт. Такие устройства могут нести логотип USB только при продаже с отдельным удлинительным кабелем. Эти кабели совместимы с USB, но не соответствуют стандарту USB. USB-накопители интегрируются в другие часто используемые предметы, такие как часы, ручки, лазерные указки и даже швейцарские армейские ножи; другие оснащаются необычными корпусами, например, в виде игрушечных автомобилей или кубиков Lego. USB-накопители с изображениями драконов, кошек или инопланетян пользуются большой популярностью в Азии. Небольшой размер, прочность и низкая стоимость USB-накопителей делают их все более популярным периферийным устройством для моддинга корпуса.

Файловая система

Большинство флеш-накопителей поставляются предварительно отформатированными в файловые системы FAT32 или exFAT. Широкая распространенность файловой системы FAT32 обеспечивает доступ к накопителю практически с любого устройства-хоста с поддержкой USB. Кроме того, стандартные утилиты для обслуживания файловой системы FAT (например, ScanDisk) можно использовать для восстановления или извлечения поврежденных данных. Однако, поскольку флеш-накопитель воспринимается хост-системой как жесткий диск, подключенный по USB, его можно переформатировать в любую файловую систему, поддерживаемую операционной системой хоста.

Дефрагментация

Флэш-накопители можно дефрагментировать. Распространено мнение, что дефрагментация приносит мало пользы (так как отсутствует механическая головка, перемещающаяся между фрагментами), и что она сокращает срок службы накопителя, вызывая множество ненужных циклов записи. Однако некоторые источники утверждают, что дефрагментация флэш-накопителя может повысить производительность (преимущественно за счет улучшения кэширования кластеризованных данных), а дополнительный износ флэш-накопителей может быть несущественным.

Равномерное распределение

Некоторые файловые системы разработаны для равномерного распределения нагрузки по всему устройству памяти, чтобы избежать концентрации операций записи на отдельные области (например, каталоги) и тем самым продлить срок службы простых устройств флэш-памяти. В некоторые USB-накопители эта функция "выравнивания износа" встроена в программный контроллер для увеличения срока службы устройства, а в другие – нет, поэтому установка такой файловой системы не всегда будет полезна.

Жесткий диск

Секторы имеют длину 512 байт для обеспечения совместимости с жесткими дисками, и первый сектор может содержать главную загрузочную запись и таблицу разделов. Следовательно, USB-накопители можно разбить на разделы так же, как и жесткие диски.

Долговечность

Память во флеш-накопителях обычно изготавливалась на основе многоуровневых ячеек (MLC), рассчитанных примерно на 3000-5000 циклов записи-стирания. В настоящее время также часто используется трёхуровневая ячейка (TLC), которая имеет до 500 циклов записи на физический сектор, в то время как в некоторых высокопроизводительных флеш-накопителях применяется память на основе одноуровневых ячеек (SLC), рассчитанная примерно на 30 000 циклов записи. Количество операций чтения с такой флеш-памяти практически не ограничено, поэтому изношенный USB-накопитель может быть защищён от записи, чтобы продлить срок службы отдельных ячеек. Оценка срока службы флеш-памяти – сложная задача, зависящая от типа памяти (SLC/MLC/TLC), размера чипов флеш-памяти и характера использования. В результате, USB-накопитель может прослужить от нескольких дней до нескольких сотен лет. Независимо от долговечности самой памяти, аппаратная часть USB-разъёма рассчитана на выдерживание лишь около 1500 циклов подключения-отключения.

Поддельные товары

Поддельные USB-накопители иногда продаются с заявлением о большей емкости, чем они фактически имеют. Обычно это накопители малой емкости, в которых прошивка контроллера флэш-памяти была изменена для эмуляции накопителя большего объема (например, накопитель на 2 ГБ продается как накопитель на 64 ГБ). При подключении к компьютеру они отображают заявленный больший объем, но при записи данных либо запись не удается, накопитель зависает, либо происходит перезапись существующих данных. Существуют программные средства для проверки и выявления поддельных USB-накопителей, и в некоторых случаях возможно восстановить эти устройства, удалив информацию о ложной емкости и используя их фактический объем памяти.

Скорость передачи файлов

Скорость передачи данных технически определяется самым медленным из трех факторов: используемая версия USB, скорость чтения и записи данных устройством-контроллером USB на флэш-память, и скорость аппаратной шины, особенно в случае дополнительных USB-портов. На USB-накопителях обычно указывают скорость чтения и записи в мегабайтах в секунду (МБ/с); скорость чтения, как правило, выше. Указанные скорости соответствуют оптимальным условиям; реальные скорости обычно ниже. В частности, скорости, значительно ниже заявленных, часто достигаются при передаче (особенно записи) множества небольших файлов вместо нескольких крупных, а также при одновременном чтении и записи на одно устройство. В типичном, тщательно проведенном обзоре нескольких высокопроизводительных USB 3.0-накопителей, накопитель, способный читать большие файлы со скоростью 68 МБ/с и записывать со скоростью 46 МБ/с, мог обрабатывать лишь 14 МБ/с и 0,3 МБ/с при работе с множеством мелких файлов. При одновременном потоковом чтении и записи на другой накопитель, скорость чтения 92 МБ/с и записи 70 МБ/с снижалась до 8 МБ/с. Эти различия существенно варьируются от накопителя к накопителю; некоторые могли записывать небольшие файлы на 10% быстрее, чем крупные. Приведенные примеры выбраны для демонстрации крайних значений.

Перевозка персональных данных

Наиболее распространенное применение флеш-накопителей – перенос и хранение личных файлов, например, документов, изображений и видео. Кроме того, люди хранят медицинскую информацию на флеш-накопителях для использования в чрезвычайных ситуациях и в целях подготовки к стихийным бедствиям.

Безопасное хранение данных, приложений и программных файлов

С широким распространением флеш-накопителей в различных средах (защищенных или незащищенных), безопасность данных и информации остается критически важной проблемой. Биометрическая идентификация и шифрование становятся стандартом по мере роста потребностей в защите данных; системы шифрования "на лету" особенно полезны в этом отношении, поскольку они могут прозрачно шифровать большие объемы информации. В некоторых случаях защищенный USB-накопитель может использовать аппаратный механизм шифрования, применяющий 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 установленным обновлением).

Компьютерная криминалистика и правоохранительные органы

Недавним усовершенствованием в использовании USB-накопителей в качестве носителей приложений является возможность запуска приложения COFEE (Computer Online Forensic Evidence Extractor), разработанного Microsoft. COFEE – это набор приложений, предназначенных для поиска и извлечения цифровых доказательств на компьютерах, изъятых у подозреваемых. Судебно-экспертное программное обеспечение должно гарантировать, что информация на исследуемом компьютере не будет изменена ни при каких обстоятельствах. Другие криминалистические комплексы запускаются с CD-ROM или DVD-ROM, но не могут сохранять данные на носителях, с которых они работают (хотя они могут записывать данные на другие подключенные устройства, такие как внешние диски или USB-накопители).

Обновление прошивки материнской платы

Прошивка материнской платы (включая BIOS и UEFI) может быть обновлена с помощью USB-накопителей. Обычно новая прошивка загружается и помещается на USB-накопитель, отформатированный в FAT16 или FAT32, подключенный к системе, которую необходимо обновить, и путь к новому файлу образа прошивки выбирается в компоненте обновления прошивки системы. Некоторые производители материнских плат также допускают такие обновления без необходимости запуска компонента обновления прошивки системы, что позволяет легко восстанавливать системы с поврежденной прошивкой. Кроме того, HP представила USB-ключ, эмулирующий дисковод гибких дисков – обычный USB-накопитель, способный эмулировать дисководы, что позволяет использовать его для обновления системной прошивки в тех случаях, когда прямое использование USB-накопителей не поддерживается. Желаемый режим работы – обычное USB-устройство для хранения данных или эмуляция дисковода – выбирается с помощью переключателя на корпусе устройства.

Загрузка операционных систем

Большинство современных прошивок ПК позволяют загружаться с USB-накопителя, что даёт возможность запускать операционную систему с загрузочной флешки. Такая конфигурация известна как Live USB. Первые модели флеш-памяти имели очень ограниченный расчетный срок службы. Механизм отказа ячеек флеш-памяти аналогичен усталости металла: устройство перестаёт записывать новые данные в определённые ячейки, которые подверглись большому количеству циклов чтения и записи в течение срока службы. Преждевременный отказ "живой USB" можно предотвратить, используя флеш-накопитель с переключателем блокировки записи как WORM-устройство, аналогичное Live CD. Изначально эта потенциальная проблема ограничивала использование системы "Live USB" специализированными приложениями или временными задачами, такими как:

Загрузка минимального, защищённого ядра для встраиваемых приложений (например, сетевого маршрутизатора, межсетевого экрана). Загрузка для установки операционной системы или клонирования диска, часто по сети. Техническое обслуживание, такое как сканирование на вирусы или восстановление данных на низком уровне, без загрузки основной операционной системы. По состоянию на 2011 год, новые модели флеш-памяти имеют значительно больший расчетный срок службы. Некоторые производители сейчас предлагают гарантии сроком 5 лет и более. Это должно сделать устройства более привлекательными для широкого спектра применений. Снижая вероятность преждевременного отказа, устройства флеш-памяти теперь можно использовать там, где ранее требовался магнитный диск. Флеш-накопители также продемонстрировали экспоненциальный рост объёма памяти с течением времени (в соответствии с законом Мура). По состоянию на 2013 год, отдельные устройства ёмкостью 1 ТБ широко доступны, а устройства ёмкостью 16 ГБ очень экономичны. Объёмы памяти в этом диапазоне традиционно считаются достаточными, поскольку они обеспечивают достаточно места как для программного обеспечения операционной системы, так и для пользовательских данных.

Инсталляционные носители операционной системы

Инсталляторы некоторых операционных систем можно сохранить на флеш-накопитель 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 флеш-накопителях; для MacBook Air с Boot Camp и без внешнего оптического привода флеш-накопитель можно использовать для запуска установки Windows или Linux с USB. Этот 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, определяемой прошивкой ПК, чтобы обеспечить загрузку с него. Transcend – единственный производитель USB-накопителей, поддерживающих такую функцию. Кроме того, для установки Windows XP рекомендуется использовать USB-накопитель объемом не более 2 ГБ для обеспечения загрузки с него.

Windows ReadyBoost (подготовка к загрузке)

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

Носители приложений

Флэш-накопители используются для переноса приложений, которые запускаются на хост-компьютере без установки. Хотя в принципе любое автономное приложение можно использовать таким образом, многие программы хранят данные, информацию о конфигурации и т. п. на жестком диске и в реестре хост-компьютера. Компания U3 сотрудничает с производителями накопителей (включая материнскую компанию SanDisk и другие) для предоставления специализированных версий приложений, разработанных для Microsoft Windows, с помощью специальных флеш-накопителей. 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-машине. U3 также предоставляет программную платформу для независимых разработчиков программного обеспечения, заинтересованных в ее использовании. Ceedo – это альтернативный продукт, который позволяет переносить и запускать приложения Windows на накопителе без их модификации. Аналогично, другие решения для виртуализации приложений и инструменты для создания 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 новую версию MacBook Air, в которой файлы восстановления системы хранились на USB-накопителе, а не на традиционных установочных дисках, поскольку MacBook Air не имел оптического привода. Широкий спектр портативных приложений, которые являются бесплатными и могут запускаться с компьютера под управлением Windows без сохранения данных на дисках или в реестре хост-компьютера, можно найти в списке портативного программного обеспечения.

Поддержка

Некоторые реселлеры с добавленной стоимостью теперь используют флеш-накопители как часть комплексных решений для малого бизнеса под ключ (например, систем автоматизации торговых точек). Накопитель используется как носитель для резервного копирования: в конце каждого рабочего дня он подключается, и создается резервная копия базы данных. Альтернативно, накопитель можно оставить подключенным в течение всего рабочего дня, регулярно обновляя данные. В любом случае, накопитель извлекается ночью и выносится за пределы офиса. Это просто для конечного пользователя и повышает вероятность выполнения резервного копирования. Накопитель компактный и удобный, и его легче вынести для обеспечения безопасности. Флеш-накопители менее подвержены механическим и магнитным повреждениям, чем магнитные ленты. Их емкости часто достаточно для хранения нескольких полных образов критически важных данных. Флеш-накопители дешевле многих других систем резервного копирования. Однако у флеш-накопителей есть и недостатки. Их легко потерять, и они упрощают создание несанкционированных резервных копий. Кроме того, их емкость обычно в десять раз меньше, чем у жестких дисков, выпускавшихся в период их распространения.

Диск для сброса пароля

Диск сброса пароля — это функция операционной системы Windows. Если пользователь создал диск сброса пароля, его можно использовать для восстановления пароля на компьютере, для которого он был создан.

Аудиоплееры

Многие компании выпускают небольшие твердотельные цифровые аудиоплееры, по сути представляющие собой флеш-накопители со звуковым выходом и простым пользовательским интерфейсом. Примеры включают Creative MuVo, Philips GoGear и iPod shuffle первого поколения. Некоторые из этих плееров являются полноценными USB-флеш-накопителями, а также музыкальными плеерами; другие не поддерживают хранение данных общего назначения. Другие приложения, требующие хранения, такие как цифровая запись голоса или звука, также могут быть объединены с функциональностью флеш-накопителя. Многие из самых маленьких плееров питаются от встроенного перезаряжаемого аккумулятора, который заряжается через USB-интерфейс. Более продвинутые устройства, функционирующие как цифровые аудиоплееры, имеют USB-порт типа хоста (обычно гнездо типа A).

Хранение и маркетинг медиа

Цифровые аудиофайлы можно переносить с одного компьютера на другой как любые другие файлы и воспроизводить на совместимом медиаплеере (с некоторыми ограничениями для файлов, защищенных DRM). Кроме того, многие домашние Hi-Fi системы и автомобильные стереосистемы теперь оснащены USB-портом. Это позволяет воспроизводить с USB-накопителя медиафайлы различных форматов непосредственно на устройствах, поддерживающих эти форматы. Некоторые ЖК-мониторы для просмотра HDTV имеют специальный USB-порт, через который можно воспроизводить музыкальные и видеофайлы без использования персонального компьютера. Артисты продавали или раздавали USB-флеш-накопители; считается, что первый случай произошел в 2004 году, когда немецкая панк-группа Wizo выпустила EP Stick исключительно на USB-накопителе. Помимо пяти MP3-файлов с высоким битрейтом, он также содержал видео, изображения, тексты песен и гитарные табулатуры. Впоследствии такие исполнители, как Nine Inch Nails и Кайли Миноуг, выпускали музыку и рекламные материалы на USB-флеш-накопителях. Первым USB-альбомом, выпущенным в Великобритании, был Kiss Does Rave – сборник, выпущенный Kiss Network в апреле 2007 года.

Продвижение бренда и продукта

Наличие недорогих флеш-накопителей сделало возможным их использование в рекламных и маркетинговых целях, особенно в технических и компьютерных кругах (например, на технологических выставках). Их могут раздавать бесплатно, продавать по цене ниже оптовой или предлагать в качестве бонуса при покупке другого продукта. Как правило, на такие накопители наносят логотип компании, используя их в качестве формы рекламы. Накопитель может быть пустым или предварительно загруженным графикой, документацией, веб-ссылками, Flash-анимацией или другим мультимедийным контентом, а также бесплатным или демонстрационным программным обеспечением. Некоторые предварительно загруженные накопители доступны только для чтения, в то время как другие имеют разделы как для чтения, так и для записи пользователем. Накопители с двойным разделением стоят дороже. Флеш-накопители можно настроить на автоматический запуск сохраненных презентаций, веб-сайтов, статей и любого другого программного обеспечения сразу после подключения, используя функцию AutoRun в Microsoft Windows. Однако автоматический запуск программного обеспечения не работает на всех компьютерах и обычно отключается пользователями, заботящимися о безопасности.

Аркады

В аркадной игре In the Groove и, чаще, в In The Groove 2, флэш-накопители используются для передачи высоких результатов, скриншотов, отредактированных танцевальных треков и комбо между игровыми сессиями. Начиная с версии программного обеспечения 21 (R21), игроки также могут сохранять собственные песни и воспроизводить их на любом автомате, где эта функция активирована. Хотя флэш-накопители используются повсеместно, они должны быть совместимы с Linux. В аркадных играх Pump it Up NX2 и Pump it Up NXA специально разработанный флэш-накопитель служит "файлом сохранения" для разблокированных песен, а также для продвижения в разделах WorldMax и Brain Shower. В аркадной игре Dance Dance Revolution X компания Konami выпустила эксклюзивный USB-флэш-накопитель для реализации функции обмена данными, аналогичной той, что была в версии для Sony PlayStation 2. Однако в этой аркадной игре можно использовать любой USB-флэш-накопитель.

Удобства

Флэш-накопители потребляют мало энергии, не имеют хрупких движущихся частей и, для большинства объемов памяти, являются небольшими и легкими. Данные, хранящиеся на флэш-накопителях, устойчивы к механическим ударам, магнитным полям, царапинам и пыли. Эти свойства делают их идеальными для переноса данных и обеспечения быстрого доступа к ним. Флэш-накопители также обеспечивают более плотное хранение данных по сравнению со многими другими съемными носителями. В середине 2009 года появились накопители объемом 256 ГБ, способные хранить в несколько раз больше данных, чем DVD (54 DVD) или даже Blu-ray (10 BD). Флэш-накопители используют класс USB-устройств для массового хранения, благодаря чему большинство современных операционных систем могут читать и записывать данные на них без установки дополнительных драйверов. Для хост-операционной системы флэш-накопитель представляет собой простую блочную логическую структуру, скрывающую сложные детали реализации различных устройств флэш-памяти. Операционная система может использовать любую файловую систему или схему адресации блоков. Некоторые компьютеры могут загружаться с флэш-накопителей. Существуют специальные флэш-накопители в прочном резиновом или металлическом корпусе, разработанные для защиты от воды и практически неразрушимые. Эти накопители сохраняют данные даже после погружения в воду и даже после стирки в стиральной машине. Известно, что полное высушивание такого накопителя перед подачей питания позволяет восстановить его работоспособность без дальнейших проблем. В передаче "Гаджет-шоу" на телеканале Five один из таких накопителей подвергли воздействию пропана, заморозили сухим льдом, погрузили в различные кислотные жидкости, переехали джипом и обстреляли из миномета. Компания, специализирующаяся на восстановлении данных с компьютерных носителей, смогла восстановить все данные с накопителя. Все данные на других протестированных съемных носителях, использующих оптические или магнитные технологии, были уничтожены.

Лента

Применение современных картриджей для магнитной ленты практически не пересекается с областью применения флеш-накопителей: на ленте стоимость одного гигабайта очень низкая при больших объемах, но сами накопители и носители информации достаточно дороги. Носители обладают очень высокой емкостью и высокой скоростью передачи данных, но хранят данные последовательно и очень медленны при произвольном доступе к ним. Хотя дисковое резервное копирование сейчас является основным выбором для большинства компаний, ленточное резервное копирование по-прежнему популярно для выноса данных на внешний носитель в случае критических ситуаций и для очень больших объемов (более нескольких сотен ТБ). См. ленты LTO.

Дискета

Дискеты редко устанавливаются в современных компьютерах и устарели для обычного использования, хотя внутренние и внешние дисководы могут быть установлены при необходимости. Дискеты могут быть предпочтительным способом передачи данных на и с очень старых компьютеров, не имеющих USB-портов, или для загрузки с дискет, и поэтому их иногда используют для обновления прошивки, например, микросхем BIOS. Устройства со сменными носителями, такие как старые музыкальные клавиатуры Yamaha, также зависят от дискет, для работы с которыми требуются компьютеры. Более новые устройства оснащены поддержкой USB-флеш-накопителей. Существуют аппаратные эмуляторы дисководов, которые эффективно используют внутренние соединения и физические характеристики дисковода для работы с устройствами, где USB-флеш-накопитель эмулирует пространство для хранения дискеты в твердотельном виде, и могут быть разделены на несколько отдельных виртуальных образов дискет с использованием отдельных каналов данных.

Оптические носители

Различные записываемые и перезаписываемые форматы CD и DVD являются портативными носителями информации, поддерживаемыми подавляющим большинством компьютеров по состоянию на 2008 год. CD-R, DVD-R и DVD+R можно записать только один раз, диски RW-формата выдерживают до примерно 1000 циклов стирания/записи, в то время как современные флеш-накопители на основе NAND часто рассчитаны на 500 000 и более циклов стирания/записи. DVD-RAM диски наиболее подходят для хранения данных, требующих частой перезаписи. Оптические носители информации – одни из самых дешевых способов массового хранения данных после жестких дисков. Они медленнее, чем флеш-накопители. Стандартные 120-мм оптические диски больше флеш-накопителей и более подвержены повреждениям. Существуют и более компактные оптические носители, такие как CD-R размером с кредитную карту, а также менее удобные, но более емкие 80-мм записываемые MiniCD и Mini DVD. Маленькие диски дороже стандартных и не работают на всех приводах. Универсальный дисковый формат (UDF) версии 1.50 и выше поддерживает перезаписываемые диски, используя таблицы резервирования и виртуальные таблицы размещения, что позволяет равномерно распределять запись по всей поверхности диска и увеличивать срок его службы, однако многие старые операционные системы не поддерживают этот формат. Существуют программы пакетной записи, такие как DirectCD и InCD, но созданные ими диски не всегда читаются на всех устройствах (хотя они и основаны на стандарте UDF). Стандарт Mount Rainier решает эту проблему для CD-RW дисков, позволяя старым файловым системам работать поверх него и обеспечивая управление дефектами для этих стандартов, но он требует поддержки как со стороны привода CD/DVD, так и операционной системы. Многие современные приводы не поддерживают Mount Rainier, а также его не поддерживают многие старые операционные системы, такие как Windows XP и более ранние версии, и ядра Linux версий ниже 2.6.2 (более поздние версии поддерживают его). В целом, CD/DVD – это хороший способ недорого записать большой объем информации, и они читаются большинством автономных проигрывателей, но они плохо подходят для внесения небольших изменений в большой объем данных. Возможность флеш-накопителей делать это – их главное преимущество перед оптическими носителями.

The various writable and re writable forms of CD and DVD are portable storage media supported by the vast majority of computers as of 2008. CD R, DVD R, and DVD+R can be written to only once, RW varieties up to about 1,000 erase/write cycles, while modern NAND based flash drives often last for 500,000 or more erase/write cycles. DVD RAM discs are the most suitable optical discs for data storage involving much rewriting. Optical storage devices are among the cheapest methods of mass data storage after the hard drive. They are slower than their flash based counterparts. Standard 120 mm optical discs are larger than flash drives and more subject to damage. Smaller optical media do exist, such as business card CD Rs which have the same dimensions as a credit card, and the slightly less convenient but higher capacity 80 mm recordable MiniCD and Mini DVD. The small discs are more expensive than the standard size, and do not work in all drives. Universal Disk Format (UDF) version 1.50 and above has facilities to support rewritable discs like sparing tables and virtual allocation tables, spreading usage over the entire surface of a disc and maximising life, but many older operating systems do not support this format. Packet writing utilities such as DirectCD and InCD are available but produce discs that are not universally readable (although based on the UDF standard). The Mount Rainier standard addresses this shortcoming in CD RW media by running the older file systems on top of it and performing defect management for those standards, but it requires support from both the CD/DVD burner and the operating system. Many drives made today do not support Mount Rainier, and many older operating systems such as Windows XP and below, and Linux kernels older than 2.6.2, do not support it (later versions do). Essentially CDs/DVDs are a good way to record a great deal of information cheaply and have the advantage of being readable by most standalone players, but they are poor at making ongoing small changes to a large collection of information. Flash drives' ability to do this is their major advantage over optical media.

Карты флэш-памяти

Карты флэш-памяти, например, карты Secure Digital, доступны в различных форматах и объемах и используются многими потребительскими устройствами. Однако, хотя практически все ПК оснащены USB-портами, позволяющими использовать USB-флеш-накопители, устройства для чтения карт памяти обычно не поставляются в стандартной комплектации (особенно с настольными компьютерами). Несмотря на то, что доступны недорогие кардридеры, поддерживающие многие распространенные форматы, это приводит к необходимости использования двух портативных устройств (карты и кардридера) вместо одного. Некоторые производители, стремясь к оптимальному решению, разработали кардридеры, приближенные по размеру и форме к USB-флеш-накопителям (например, Kingston MobileLite, SanDisk MobileMate). Эти кардридеры поддерживают ограниченный набор форматов карт памяти (таких как SD, microSD или Memory Stick) и часто полностью защищают карту, обеспечивая долговечность и портативность, сопоставимые, а порой и превосходящие, таковые у флеш-накопителей. Хотя общая стоимость компактного кардридера и карты памяти обычно немного выше, чем у USB-флеш-накопителя аналогичного объема, решение «кардридер + карта» обеспечивает большую гибкость использования и практически «неограниченный» объем. Широкое распространение SD-карт привело к тому, что примерно в 2011 году, благодаря эффекту масштаба, их цена стала ниже, чем у USB-флеш-накопителя эквивалентного объема, даже с учетом стоимости USB-кардридера для SD-карт. Дополнительным преимуществом карт памяти является то, что многие потребительские устройства (например, цифровые фотоаппараты, портативные музыкальные плееры) не поддерживают USB-флеш-накопители (даже при наличии USB-порта), в то время как карты памяти, используемые в этих устройствах, могут быть прочитаны ПК с помощью кардридера.

Внешний жесткий диск

Особенно с появлением USB внешние жесткие диски стали широко доступны и недороги. В настоящее время внешние жесткие диски стоят дешевле за гигабайт, чем флеш-накопители, и предлагаются в больших объемах. 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 способны обеспечить значительно более высокую устойчивую скорость передачи данных, чем современная NAND-флеш-память, хотя механические задержки существенно влияют на производительность жесткого диска. В отличие от твердотельных накопителей, жесткие диски восприимчивы к повреждениям от ударов (например, при небольшом падении) и вибрации, имеют ограничения по использованию на больших высотах и, несмотря на защиту корпусом, уязвимы под воздействием сильных магнитных полей. По общей массе жесткие диски обычно крупнее и тяжелее флеш-накопителей, однако иногда их вес на единицу объема памяти оказывается меньше. Как и флеш-накопители, жесткие диски также подвержены фрагментации файлов, что может снижать скорость доступа.

Устаревшие устройства

Аудиокассеты и дискеты большой емкости (например, Imation SuperDisk), а также другие типы накопителей со сменными магнитными носителями, такие как Iomega Zip и Jaz, в настоящее время устарели и практически не используются. На современном рынке существуют устройства, эмулирующие эти устаревшие накопители для лент и дисков (например, SCSI1/SCSI2, SASI, Magneto optic, Ricoh ZIP, Jaz, IBM3590/Fujitsu 3490E и Bernoulli) с использованием современных компактных карт памяти Compact Flash – CF2SCSI.

Шифрование и безопасность

Как высокопортативные носители, USB-накопители легко теряются или подвергаются краже. Содержимое любого USB-накопителя можно зашифровать с помощью стороннего программного обеспечения для шифрования диска, которое часто можно запустить непосредственно с USB-накопителя без установки (например, FreeOTFE), хотя некоторые, такие как BitLocker, требуют от пользователя наличия административных прав на каждом компьютере, на котором оно используется. Программное обеспечение для архивирования может достичь аналогичного результата, создавая зашифрованные ZIP или RAR файлы. Некоторые производители выпускают USB-накопители, использующие аппаратное шифрование как часть конструкции, что устраняет необходимость в стороннем программном обеспечении шифрования. В отдельных случаях такие накопители демонстрировали проблемы с безопасностью и, как правило, стоят дороже, чем системы на основе программного обеспечения, которые доступны бесплатно. Небольшое количество накопителей поддерживают биометрическую идентификацию по отпечатку пальца для подтверждения личности пользователя. По состоянию на середину 2005 года это было дорогостоящей альтернативой стандартной защите паролем, предлагаемой на многих новых устройствах USB-флэш-хранилища. Большинство накопителей для сканирования отпечатков пальцев полагаются на операционную систему хоста для проверки отпечатка пальца через программный драйвер, что часто ограничивает их использованием на компьютерах Microsoft Windows. Однако существуют USB-накопители со сканерами отпечатков пальцев, которые используют контроллеры, позволяющие получить доступ к защищенным данным без какой-либо аутентификации. Некоторые производители используют физические токены аутентификации в виде USB-накопителей. Они используются для контроля доступа к конфиденциальной системе, содержа ключи шифрования или, чаще, взаимодействуя с программным обеспечением безопасности на целевом компьютере. Система спроектирована таким образом, что целевой компьютер не будет работать, если в него не подключен USB-накопитель. Некоторые из этих устройств "блокировки ПК" также функционируют как обычные USB-накопители при подключении к другим компьютерам.

Неудачи

Как и все устройства флэш-памяти, флэш-накопители выдерживают лишь ограниченное количество циклов записи и стирания до выхода из строя. Ненадежный источник: дата=декабрь 2011 Это необходимо учитывать при использовании флэш-накопителя для запуска прикладного программного обеспечения или операционной системы. Для решения этой проблемы, а также ограничений по объему, некоторые разработчики создали специальные версии операционных систем (например, Linux в Live USB) или распространенных приложений (например, Mozilla Firefox), предназначенные для работы 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 флэш-накопителей аналогично внешним дискам (жестким дискам, оптическим дискам или дискетам), то есть без учета особенностей их технологии, выход из строя USB-накопителей, как правило, происходит внезапно: хотя вращающиеся диски могут выйти из строя мгновенно, они чаще подают признаки надвигающейся неисправности (шум, замедление работы), часто с достаточным предупреждением, чтобы успеть скопировать данные до полного отказа. USB-накопители практически не предупреждают о сбое. Кроме того, при применении технологии выравнивания износа для продления срока службы флэш-накопителя, после выхода из строя даже части памяти может быть сложно или невозможно использовать оставшуюся часть накопителя, в отличие от магнитных носителей, где поврежденные секторы можно навсегда пометить как неиспользуемые. Большинство USB-накопителей не оснащены механизмом защиты от записи. Эта функция, которая постепенно устаревает, представляет собой переключатель на корпусе накопителя, предотвращающий запись или изменение данных на накопителе компьютером. Например, защита от записи делает устройство подходящим для восстановления зараженных вирусами компьютеров без риска заражения самого USB-накопителя. В отличие от SD-карт, защита от записи на USB-накопителях (если она предусмотрена) реализована в схеме накопителя и обрабатывается самим накопителем, а не хост-системой (на SD-картах обработка переключателя защиты от записи является необязательной). Недостатком небольшого размера флэш-накопителей является их легкость потери. Это особенно актуально, если на них хранятся конфиденциальные данные (см. раздел «Безопасность данных»). В связи с этим некоторые производители добавили аппаратное шифрование в свои накопители, хотя программные системы шифрования, которые можно использовать с любыми носителями информации, дают аналогичный результат. Большинство накопителей можно прикрепить к брелокам или шнуркам. USB-разъем обычно выдвижной или оснащен съемной защитной крышкой.

Like all flash memory devices, flash drives can sustain only a limited number of write and erase cycles before the drive fails. Unreliable source: date=December 2011 This should be a consideration when using a flash drive to run application software or an operating system. To address this, as well as space limitations, some developers have produced special versions of operating systems (such as Linux in Live USB) or commonplace applications (such as Mozilla Firefox) designed to run from flash drives. These are typically optimized for size and configured to place temporary or intermediate files in the computer's main RAM rather than store them temporarily on the flash drive. When used in the same manner as external rotating drives (hard drives, optical drives, or floppy drives), i. e. in ignorance of their technology, USB drives' failure is more likely to be sudden: while rotating drives can fail instantaneously, they more frequently give some indication (noises, slowness) that they are about to fail, often with enough advance warning that data can be removed before total failure. USB drives give little or no advance warning of failure. Furthermore, when internal wear leveling is applied to prolong life of the flash drive, once failure of even part of the memory occurs it can be difficult or impossible to use the remainder of the drive, which differs from magnetic media, where bad sectors can be marked permanently not to be used. Most USB flash drives do not include a write protection mechanism. This feature, which gradually became less common, consists of a switch on the housing of the drive itself, that prevents the host computer from writing or modifying data on the drive. For example, write protection makes a device suitable for repairing virus contaminated host computers without the risk of infecting a USB flash drive itself. In contrast to SD cards, write protection on USB flash drives (when available) is connected to the drive circuitry, and is handled by the drive itself instead of the host (on SD cards handling of the write protection notch is optional). A drawback to the small physical size of flash drives is that they are easily misplaced or otherwise lost. This is a particular problem if they contain sensitive data (see data security). As a consequence, some manufacturers have added encryption hardware to their drives, although software encryption systems which can be used in conjunction with any mass storage medium will achieve the same result. Most drives can be attached to keychains or lanyards. The USB plug is usually retractable or fitted with a removable protective cap.

Убийца USB

По внешнему виду похож на USB-флеш-накопитель, USB Killer – это устройство, которое заряжает конденсаторы до высокого напряжения, используя контакты питания USB-порта, а затем разряжает импульсы высокого напряжения на контакты данных. Это полностью автономное устройство может мгновенно и необратимо повредить или уничтожить любое подключенное к нему оборудование.

"Флэш-накопители для свободы"

Нью-йоркский Фонд по правам человека сотрудничал с Forum 280 и USB Memory Direct для запуска программы "Флэш-накопители свободы". Программа была создана в 2016 году с целью контрабанды в Северную Корею флеш-накопителей, содержащих американские и южнокорейские фильмы и телепередачи, а также копию корейской Википедии, для распространения прозападных взглядов.

"Рукодельные" USB-накопители

Также сообщалось о USB-накопителях ручной работы, содержащих фильмы и другой сопутствующий контент.

Текущие и будущие события

Компании, производящие полупроводники, работали над снижением стоимости компонентов флеш-накопителей, интегрируя различные функции в один чип, что позволило уменьшить количество деталей и общую стоимость корпуса. Объемы флеш-накопителей, представленных на рынке, постоянно растут. Высокая скорость стала стандартом для современных флеш-накопителей. Емкости, превышающие 256 ГБ, были доступны на рынке уже в 2009 году. До 2008 года компания SanDisk производила продукт под названием SD Plus, представлявший собой карту SecureDigital с разъемом USB. SanDisk представила технологию управления цифровыми правами FlashCP, приобретенную ими в 2005 году, для контроля хранения и использования материалов, защищенных авторским правом, на флеш-накопителях, в основном предназначенных для студентов.