Компьютер на флешке. Работающие Windows, Linux, Офис и 150 самых полезных программ у вас в кармане - [3]

При записи координаты сектора преобразуются в собственную систему флеш-накопителя. Происходит проверка на наличие свободных блоков чтения/записи. При наличии таковых для соответствующего кристалла устанавливается режим записи и происходит запоминание данных в его ячейках.

Если же блоков недостаточно или размер свободного пространства меньше требуемого, активизируется «сборка мусора», которая совместно с механизмом управления износом подбирает область стирания и проверяет, не содержит ли она действительных блоков чтения/записи. При обнаружении последних происходит их перемещение в резервное пространство. Выбранная область стирания очищается, затем из ее состава выбирается свободный блок записи.

Управление пространством осуществляется с помощью трансляции логических секторов дисковой модели ОС в физические блоки флеш-памяти (Flash Translation Layer, FTL). При этом происходит учет дефектных и недействительных блоков. Доступный объем виртуального накопителя описывается в управляющих таблицах, выполняющих роль таблиц размещения файлов (FAT) дисковой ОС.

Процесс удаления записанных, но более не используемых (недействительных) блоков памяти носит название «сборки мусора» (Garbage Collection).

На заре развития флеш-памяти для этого использовался простой механизм. Блоки, содержащие полезные данные, перемещались в свободную область, после чего запускался механизм очистки недействительных. Так как «сборка мусора» запускается нечасто, этот процесс потребляет ничтожно мало энергии и не снижает производительность памяти. Однако его нельзя признать достаточно оптимальным. Поэтому сегодня эта процедура запускается в те моменты, когда нет обращений системы к виртуальному диску [1].

Перед выполнением «сборки мусора» необходимо выполнить поиск соответствующих фрагментов памяти, учесть количество недействительных блоков чтения/записи и число предшествующих циклов стирания, а также выявить области, в которых информация обновляется чаще, чем в других (в таких случаях особую важность приобретает проблема физического износа ячеек памяти).

В технических характеристиках флеш-накопителей указываются две скорости записи: пиковая и средняя (последняя в 2–3 раза ниже). Средняя скорость характеризует реальную производительность электроники, поскольку определяется эффективностью работы механизма «сборки мусора». Если механизм «сборки мусора» работает недостаточно эффективно, это вызывает падение быстродействия флеш-памяти.

1.3. Шина USB

Flash-диск (флешка) подключается к компьютеру через USB-порт. Для этого на флешке присутствует USB-разъем. Короче, передача данных осуществляется через шину USB, поэтому нелишним будет узнать несколько подробностей о ней. Главное, что следует знать, так это то, что на данный момент существуют два стандарта USB: USB 1.1 и USB 2.0 (готовится USB 3.0, но до начала его массового применения еще далеко).

Все современные флешки выпускаются в стандарте USB 2.0 уже пару-тройку лет, не меньше. В то же время существуют не -новые компьютеры, в которых USB-порт работает по стандарту USB 1.1, который в несколько раз медленнее работает, нежели USB 2.0. В итоге, если вы подключите даже флешку USB 2.0. к USB-порту 1.1, передача данных будет осуществляться по скоростям USB 1.1, то есть очень медленно.

Рис. 1.4. Символ USB

Для того чтобы получить представление о скоростях, присущих технологиям USB 1.1 и USB 2.0, обратите внимание на технические характеристики, приведенные ниже:

Технические характеристики USB 1.1:

• скорость: от 1,5 до 12 Мбит/с;

• максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена — 5 м [1];

• максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена — 3 м [1];

• максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) — 127;

• возможно подключение устройств с различными скоростями обмена;

• напряжение питания для периферийных устройств — 5 В;

• максимальный ток потребления на одно устройство — 500 мА,

Технические характеристики USB 2.0 примерно такие же, за исключением скорости обмена, она составляет до 480 Мбит/с. На самом деле, хотя в теории скорость USB 2.0 может достигать 480 Мбит/с, устройства типа жёстких дисков и вообще любых носителей информации в реальности никогда не достигают такой скорости обмена по шине, хотя и могут развивать её. Это можно объяснить достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, другая шина FireWire хотя и обеспечивает максимальную скорость в 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с меньше чем у USB, в реальности позволяет достичь больших скоростей обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации [2].

1.4. Что у флешки внутри?

В подробности этого вопроса мы вдаваться не будем. Просто выясним для общего развития, что же у флешки внутри? Устройство флешки показано на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Флешка изнутри

На рисунке обозначены:

1. USB-разъём.

2. Микроконтроллер.

3. Контрольные точки.

4. Микросхема Flash-памяти.

5. Кварцевый резонатор.

6. Светодиод.

7. Переключатель «защита от записи».

8. Место для дополнительной микросхемы памяти.