Практическая работа №13

Тема: Диагностика и обслуживание FLASH накопителей

Цель: формирование умений нахождения неисправностей флеш - накопителя

Время выполнения: 2 часа

Теоретический материал

Флэш-память - разновидность ЭСППЗУ, ее полное название - Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) - можно перевести как "электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство". Другими словами, флэш-память - это энергонезависимая (т.е. не потребляющая энергии при хранении данных) перезаписываемая (т.е. данные можно стереть и записать заново при помощи электрического тока) память, содержимое которой можно быстро стереть (Flash Erase).

Флэш-память - это полупроводниковая память. Ее элементарная ячейка, в которой хранится один бит информации, представляет собой не конденсатор, а полевой транзистор со специальной электрически изолированной областью, которую называют "плавающим затвором" (floating gate). Электрический заряд, помещенный в эту область, способен сохраняться в течение многих лет. При записи одного бита данных ячейка заряжается - заряд помещается на плавающий затвор, при стирании - заряд снимается с плавающего затвора и ячейка разряжается.

Преимущества флэш-памяти по сравнению с другими средствами переноса и хранения данных очевидны: высокая надежность и удар прочность (результат отсутствия движущихся компонентов и простоты механической конструкции носителей и накопителей), малое энергопотребление, компактность. Однако у нее есть недостатки - ограниченное количество циклов перезаписи (от 10 тыс. до 1 млн.) и относительно медленная работа.

Флэш-память имеет несколько типов организации массива. Наибольшее распространение получила память типов И-НЕ (NAND), ИЛИ-НЕ (NOR). По архитектуре эти два типа имеют существенные различия.

Тип ИЛИ-НЕ (NOR) содержит ячейки, включенные параллельно друг другу и обеспечивает относительно быстрый произвольный доступ к данным, возможность побайтной записи информации. однако, этот тип архитектуры имеет ячейки относительно большого размера, потому плохо масштабируется. Время стирания или записи гораздо больше, чем у других типов флэш-памяти.

Идеально подходит для хранения программ (BIOS, ПЗУ сотовых телефонов и т.д.), а так же для замены микросхем EEPROM.

Тип И-НЕ (NAND),содержит ячейки, включенные последовательно (гирляндой), между двумя линиями выборки. Группы ячеек объединяются в страницы. Страницы в блоки. Стоки разных транзисторов такой гирлянды находятся на разных страницах. Поэтому произвольный доступ к ячейкам не возможен. Чтение, запись осуществляются одновременно только в пределах одной страницы, а стирание, осуществляются одновременно только в пределах одного или нескольких блоков. Однако, осуществляется быстрее, чем у типа ИЛИ-НЕ. Стирание/запись блока происходят так же достаточно быстро.

Устройство. Основные элементы ФЛЭШ – установлены на многослойной плате PCB

-              USB разъём тип А;

-              стабилизатор питания контроллера и флэш из 5 в 3,3 вольт;

-              микросхема контроллера;

-              микросхема энергонезависимой NAND памяти;

-              кварцевый резонатор, обычно на 12 Mhz.

Рисунок 5 - Расположение основных элементов флеш-накопителя

Рисунок 6 - Блок-схема flash накопителя

Элементы флэш-памяти назначение и симптомы их неисправности

PCB-многослойная печатная плата, на которой устанавливаются все элементы флэш. Типичные неисправности: некачественная пайка, внутренние обрывы проводников при механическом повреждении, удар, изгиб. Симптомы: нестабильная работа флэш.

USB разъём – некачественная пайка контактов.

Симптомы: флэш периодически не определяется.

Стабилизатор – конвертирует и стабилизирует напряжение поступающие с компьютера в напряжение необходимое для работы контроллера и флэш-памяти.

Симптомы: флэш не определяется совсем, или видно в системе как неопознанное устройство. Часто выходит из строя при переполюсовке USB разъёма.

NAND микросхема – энергонезависимая память. Симптомы: повреждение отдельных блоков памяти в связи со старением или по другим причинам, невозможность записи или чтения, лечится переформатированием фирменной утилитой с уменьшением общего размера флэш.

Контроллер – микросхема управления NAND памятью и передачи данных. В ней хранятся данные о типе микросхемы NAND, производителе и другая служебная информация необходимая для функционирования флэш накопителя. Симптомы: флэш определяется как неизвестное устройство, нулевой или заниженный объём флеш памяти. Часто выходит из строя при «горячем» извлечении флэш. Обычно помогает перепрошивка контроллера фирменными утилитами.

Кварцевый резонатор – формирует опорную частоту для функционирования логики контроллера и флэш памяти. При поломке (что бывает крайне редко), флэш не определяется в системе.

Все неисправности флэш накопителей делятся на две группы:

-              аппаратные

-              программные

Аппаратные представлены как правило двумя основными видами:

Наиболее часто встречаются неисправности, связанные с механическими или электрическими повреждениями, вызванными нарушением правил эксплуатации устройства. Установив флэш в разъем на корпусе системного блока, пользователь по неосторожности зацепив ее рукой ломает разъем, зачастую вместе с печатной платой на которой распаяны микросхемы контроллера и собственно памяти. Печатная плата, несмотря на свою миниатюрность, четырехслойная и восстановить поврежденные дорожки во внутренних слоях невозможно.

Рисунок 7 - Внешний вид флеш-накопителя со сломанным разъемом

Вторая неисправность, которая часто встречается - это выгорание предохранителя или микросхемы стабилизатора питания. Происходит это чаще всего тогда, когда накопитель подключают к неправильно подключенному на материнскую плату USB-разъему, находящемуся на передней панели корпуса. Если вы не уверены в работоспособности этого разъема (на чужом компьютере, например), то лучше не полениться и подключить накопитель к разъему, распаянному непосредственно на материнскую плату сзади системного блока.

Рисунок 8 - Внешний вид флеш-накопителя со горевшим стабилизатором

Программные неисправности или так называемые «софтовые» проблемы. Это когда на накопителе нет видимых механических или электрических повреждений, но флешь определяется как неизвестное устройство, компьютер зависает при обращении к диску, неправильно определяется объем. Здесь опять, в первую очередь, надо определиться что важнее: исправность накопителя или данные на нем. Если система определяет накопитель как USB Storage device, но показывает, что его объем равен нулю или диск неотформатирован, или вместо списка файлов вы видите мешанину из символов, имеет смысл сначала воспользоваться программами восстановления данных, которые применяются для жестких дисков. Такими как R-Studio, Get Data Back или аналогичных. Как правило, если неприятность связана с некорректная таблицей разделов или ошибками файловой системы, эти программы позволяют скопировать информацию. Если же такой способ не дал результатов, а данные жизненно необходимы, то имеет смысл задуматься о пересадке микросхемы памяти на другой исправный носитель. Неправильная запись (логические нарушения) происходит из-за сбоев компьютера, неправильного извлечения устройства или исчерпания ресурса на запись микросхемы flash.

Задания:

1. Описать характеристики флеш-накопителя

Таблица 3

Характеристики флеш-накопителя

2. Напишите типы и классы данных флеш-накопителей:

SD (Secure Digital)-miniSD и microSD (TransFlash)

SDHC (Secure Digital High Capacity)

SDXC (Secure Digital eXtended Capacity)

Контрольные вопросы:

1.            Дайте определение назначению флеш-накопителям?

2.            Из каких частей состоит флеш-накопитель?

3.            Как работает флеш-память?

4.            Какие основные неисправности вы знаете?

Скачано с www.znanio.ru