Для чего изобрели флешку
Для чего изобрели флешку
История создания USB-флешки началась в Японии в 1984 году, когда компания Toshiba изобрела полупроводниковую перепрограммируемую флеш-память. А конкретно, первую флешку изобрёл японец Фудзи Масуока. В его компании было всего 5 человек.
Кстати, название « флеш» придумал коллега Фудзи. Стирание информации с носителя сопровождалась вспышкой ( фотовспышка с английского flash), и эта ассоциация легла в основу названия нового гаджета.
Первый чип с флеш-памятью типа NAND появился в 1989 году. У него была большая плотность компоновки, благодаря которой создавались микросхемы внушительных объёмов. В 1994—1996 годах был создан и разработан первый стандарт интерфейса USB.
В Конце 1990-ых возникла необходимость в создании накопителя, который по объёму и надёжности превосходил бы дискеты. Накопители Iomega Zip так и не смогли стать стандартом. Высокой цены и низкой надёжности были миниатюрные жёсткие диски Microdrive. Со временем компакт диски, которые позволяли хранить большой объём информации вытеснили накопители на гибких магнитных дисках, но для их чтения необходим был оптический привод.
В итоге самым популярным способом хранения и переноса информации были признаны накопители, подключаемые по интерфейсу USB с флеш-памятью типа NAND. Картридер или дополнительный привод этим накопителям был не нужен. Тем самым, они завоевали первенство среди накопителей. Компактные, с большим объёмом, разнообразными дизайнами, они теперь как мобильные телефоны есть у всех.
Первые USB-флеш-накопители ( или просто флешки) появились в 2000 году. Их изобрели сотрудники израильской компании M-Systems Амир Баном, Дов Моран и Оран Огдан. В апреле 1999 года в США был зарегистрирован патент на флешку, а в сентябре 2000 года был представлен и сам накопитель. Флешку назвали DiskOnKey, в США она продавалась совместно с IBM и несла на борту логотип американской корпорации. Первая флешка обладала 8 Мб памяти и стоила 50, к концу года вышли модели на 16 Мб и 32 Мб ( 100).
Одновременно с этим сингапурская компания Trek Technology представила свою разработку, повторяющую патент от M-Systems. Свое детище ThumbDrive объёмом 8 Мб они презентовали в феврале 2000 года на выставке CeBIT в Германии. Trek Technology смогла доказать свое первенство в Сингапуре, но проиграла иски, поданные в других странах.
С каждым годом флешки становятся все более емкими. Изменяется и их дизайн. Если несколько лет назад можно было приобрести накопитель стандартного типа ( прямоугольный коробок длиной 2−3 см с преимущественно пластиковым корпусом), то в наши дни ассортимент просто поражает воображение. В продаже представлены флешки с корпусом из дерева, силикона, металла, резины, кожи и даже стекла.
И это не говоря о форме. Тут уж точно есть простор для фантазии— в виде животных, карточек, ручек, брелоков любой сложности, ключей, браслетов Одной из самых новых разработок является флешка с распознаванием отпечатка пальца. Эта защитная функция поможет сохранить всю самую важную информацию, хранящуюся на карте, без возможности доступа к ней постороннего лица.
История развития флешки очень увлекательна. Этот гаджет постоянно находится в состоянии эволюции: увеличивается объём памяти, уменьшается размер устройства. Эти накопители компактные, вместительные. Все операции, производимые с ними, происходят максимально — быстро и экономят наше драгоценное время. Тем более, флешку можно использовать как оригинальный аксессуар, а это так важно в наше время, когда каждый хочет выделиться.
История создания USB флешки
USB флешка (Flash, USB Flash, флешка, флеш-накопитель) это небольшое устройство для хранения и переноски данных. В наше время они пользуются огромной популярностью, но еще несколько десятков лет назад обычные люди, даже не могли о таком и мечтать.
Первые носители информации
Когда Дэниел Эллсберг решил копировать документы Пентагона, в 1969 году он тайно воспроизводил их, страница за страницей, с помощью копировального аппарата. Процесс дублирования был медленным, каждая полная копия материала охватывала семь тысяч страниц. Когда Эдвард Сноуден решил слить детали программ наблюдения, проводимых Агентством национальной безопасности, он смог просто положить в карман сотни документов, американские спецслужбы полагают, что Сноуден унес их на маленьком устройстве, не превышающем мизинец — флеш-накопителе.
Компактный размер флеш-накопителя, постоянно увеличивающаяся емкость и возможность взаимодействия с любым компьютером, имеющим USB порт, делает его идеальным устройством для скрытого копирования данных или загрузки вредоносного программного обеспечения на компьютерные системы.
История создания USB-флешки
Фудзи Масуока — японский изобретатель, начал работать в компании Toshiba в 1971 году. Масуока начал заниматься новой концепцией хранения данных, будучи ещё менеджером завода. Он был сосредоточен на развитии памяти, которая хранила бы свою информацию даже без питания (теперь она называется «энергонезависимой»). К 1981 году Масуока запатентовал ЭСППЗУ (электронно стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), более известное как флеш-память. Масуока представил флеш-память в 1984 году на международной конференции разработчиков электроники, где Intel проявил большой интерес к его изобретению, и в 1998 году компания выпустила первый коммерческий флеш-чип. Вот так и началась история флешки. Со временем её усовершенствовали, устройство заинтересовало военных, на нём было удобно хранить информацию, и при надобности, быстро ее удалять. Но простые граждане не могли позволить купить себе такой накопитель информации, потому что цены на флеш память в то время были очень велики. До изобретения привычных нам флешок, люди пользовались дискетами, в которых было мало памяти, или компакт-дисками, для чтения которых необходимо было специальное считывающее устройство, которое стоило тоже недёшево. Поэтому выпуск маленьких, удобных, но в то же время имеющих много памяти флеш-накопителей в 2000-х годах произвёл настоящий фурор.
Флешки в наше время
Флэш-память является энергонезависимой. Это значит, что для хранения информации в чипе, не требуется никакой энергии, а также флэш-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 США даже изобрели новый способ передачи информации с флешки, 
встроив USB-накопители в стены в общественных местах, где пользователи могут подключать свои персональные устройства к USB-порту и быстро загружать или скачивать данные. Это позволяет передавать информацию без использования сети.
История изобретения флешки в лицах и занимательных фактах
Случаи, когда изобретатель создает сложное электротехническое устройство с нуля, полагаясь при этом исключительно на собственные изыскания, чрезвычайно редки. Как правило, те или иные девайсы рождаются на стыке сразу нескольких технологий и стандартов, созданных разными людьми в разное время. Для примера возьмем банальную флешку. Это портативный носитель данных, выполненный на базе энергонезависимой памяти NAND и оснащенный встроенным USB-портом, который используется для подключения накопителя к клиентскому устройству. Таким образом, чтобы понять, как подобный девайс в принципе мог появиться на рынке, необходимо проследить историю изобретения не только самих чипов памяти, но и соответствующего интерфейса, без которого привычных нам флешек попросту бы не существовало. Давайте же попробуем это сделать.
Полупроводниковые запоминающие устройства, поддерживающие стирание записанных данных, появились почти полвека назад: первое EPROM было создано израильским инженером Довом Фроманом еще в 1971 году.
Дов Фроман, разработчик EPROM
Инновационные для своего времени ПЗУ достаточно успешно применялись в ходе производства микроконтроллеров (например, Intel 8048 или Freescale 68HC11), однако оказались решительно непригодны для создания портативных накопителей. Главной проблемой EPROM была слишком сложная процедура стирания информации: для этого интегральную схему необходимо было облучить в ультрафиолетовом спектре. Работало это следующим образом: фотоны УФ-излучения придавали избыточным электронам энергию, достаточную для рассеивания заряда на плавающем затворе.
В чипах EPROM были предусмотрены специальные окошки для стирания данных, закрытые кварцевыми пластинами
Это добавляло два существенных неудобства. Во-первых, стереть данные на таком чипе в адекватные сроки можно было лишь с помощью достаточно мощной ртутной лампы, и даже в этом случае процесс занимал несколько минут. Для сравнения: обычная люминесцентная лампа удаляла бы информацию в течение нескольких лет, а если оставить такую микросхему под прямыми солнечными лучами, то на ее полную очистку потребовались бы недели. Во-вторых, даже если бы этот процесс удалось хоть как-то оптимизировать, избирательное удаление конкретного файла было все равно невозможным: информация на EPROM стиралась целиком.
Перечисленные проблемы были решены в следующем поколении чипов. В 1977 году Элай Харари (кстати, впоследствии основавший SanDisk, вошедшую в число крупнейших мировых производителей носителей данных, выполненных на базе флеш-памяти), используя технологию автоэлектронной эмиссии, создал первый прототип EEPROM — ПЗУ, в котором стирание данных, как и программирование, осуществлялось сугубо электрически.
Элай Харари, основатель SanDisk, держащий в руках одну из первых SD-карт
Принцип действия EEPROM был практически идентичен таковому у современной NAND-памяти: в качестве носителя заряда использовался плавающий затвор, а перенос электронов сквозь слои диэлектрика осуществлялся благодаря туннельному эффекту. Сама организация ячеек памяти представляла собой двумерный массив, что уже позволяло записывать и удалять данные адресно. Кроме того, EEPROM обладал весьма неплохим запасом прочности: каждая ячейка могла быть перезаписана вплоть до 1 миллиона раз.
Но и здесь все оказалось отнюдь не так радужно. Чтобы получить возможность стирать данные электрически, в каждую ячейку памяти пришлось внедрить дополнительный транзистор, управляющий процессом записи и стирания. Теперь на каждый элемент массива приходилось 3 проводника (1 проводник столбцов и 2 проводника строк), из-за чего усложнялась разводка компонентов матрицы и возникали серьезные проблемы с масштабированием. А значит, о создании миниатюрных и емких устройств не могло быть и речи.
Поскольку готовая модель полупроводниковой ПЗУ уже существовала, дальнейшие научные изыскания продолжились с прицелом на создание микросхем, способных обеспечить более плотное хранение данных. И таковые увенчались успехом в 1984 году, когда Фудзио Масуока, работавший в корпорации Toshiba, представил прототип энергонезависимой флеш-памяти на международной конференции International Electron Devices Meeting, проходившей в стенах Института инженеров электротехники и электроники (IEEE).
Фудзио Масуока, «отец» флеш-памяти
Кстати, само название придумал вовсе не Фудзио, а один из его коллег, Сёдзи Ариидзуми, которому процесс стирания данных напомнил сияющую вспышку молнии (от английского «flash» — «вспышка»). В отличие от EEPROM, флеш-память была основана на МОП-транзисторах с дополнительным плавающим затвором, расположенным между p-слоем и управляющим затвором, что позволило отказаться от лишних элементов и создавать действительно миниатюрные чипы.
Первыми коммерческими образцами флеш-памяти стали микросхемы Intel, выполненные по технологии NOR (Not-Or), производство которых было запущено в 1988 году. Как и в случае с EEPROM, их матрицы представляли собой двумерный массив, в котором каждая ячейка памяти находилась на пересечении строки и столбца (соответствующие проводники подключались к разным затворам транзистора, а исток — к общей подложке). Однако уже в 1989 году Toshiba представила собственную версию флеш-памяти, получившую название NAND. Массив имел аналогичную структуру, но в каждом его узле вместо одной ячейки теперь располагалось несколько последовательно включенных. Кроме того, в каждой линии использовалось два МОП-транзистора: управляющий, расположенный между разрядной линией и столбцом ячеек, и транзистор заземления.
Более высокая плотность компоновки помогла увеличить емкость чипа, однако при этом усложнился и алгоритм чтения/записи, что не могло не отразиться на скорости передачи информации. По этой причине новая архитектура так и не смогла полностью вытеснить NOR, нашедшую применение в создании встраиваемых ПЗУ. В то же время именно NAND оказалась идеально подходящей для производства портативных накопителей данных — SD-карт и, разумеется, флешек.
DiskOnKey — первая в мире флешка от израильской компании M-Systems
Интересный факт: на территории США у DiskOnKey был официальный издатель, в роли которого выступала IBM. «Локализованные» флешки ничем не отличались от оригинальных, за исключением логотипа на лицевой части, из-за чего многие ошибочно приписывают создание первого USB-накопителя именно американской корпорации.
DiskOnKey, IBM Edition
Один в поле воин: битва за USB
Впрочем, флешка не была бы флешкой, не появись пятью годами ранее спецификация Universal Serial Bus — именно так расшифровывается привычная нам аббревиатура USB. И историю зарождения данного стандарта можно назвать чуть ли не более интересной, чем изобретение самой флеш-памяти.
Как правило, новые интерфейсы и стандарты в IT являются плодом тесного сотрудничества крупных предприятий, зачастую даже конкурирующих между собой, но вынужденных объединить усилия ради создания унифицированного решения, которое позволило бы существенно упростить разработку новых продуктов. Так произошло, например, с картами памяти формата SD: первая версия Secure Digital Memory Card была создана в 1999 году при участии SanDisk, Toshiba и Panasonic, причем новый стандарт оказался настолько удачным, что удостоился титула отраслевого спустя всего год. Сегодня же SD Card Association насчитывает свыше 1000 компаний-участников, инженеры которых занимаются разработкой новых и развитием существующих спецификаций, описывающих разнообразные параметры флеш-карт.
И с первого взгляда история USB полностью идентична тому, что происходило со стандартом Secure Digital. Чтобы сделать персональные компьютеры более дружелюбными по отношению к рядовому пользователю, производителям железа требовался, помимо прочего, универсальный интерфейс для работы с периферией, поддерживающий «горячее» подключение и не нуждающийся в дополнительной настройке. Кроме того, создание унифицированного стандарта позволило бы избавиться от «зоопарка» портов (COM, LPT, PS/2, MIDI-port, RS-232 и т. д.), что в перспективе помогло бы существенно упростить и удешевить разработку нового оборудования, а также внедрение поддержки тех или иных устройств.
На фоне перечисленных предпосылок ряд компаний-разработчиков компьютерных комплектующих, периферии и софта, крупнейшими из которых были Intel, Microsoft, Philips и US Robotics, объединились в попытке найти тот самый общий знаменатель, который бы устроил всех действующих игроков, каковым в итоге и стал USB. Популяризации же нового стандарта во многом поспособствовала Microsoft, добавившая поддержку интерфейса еще в Windows 95 (соответствующий патч входил в состав Service Release 2), а затем внедрившая необходимый драйвер в релизную версию Windows 98. В то же время на железном фронте подмога пришла, откуда не ждали: в 1998 году свет увидел iMac G3 — первый компьютер «все в одном» от Apple, в котором для подключения устройств ввода и другой периферии (за исключением микрофона и наушников) использовались исключительно USB-порты. Во многом такой разворот на 180 градусов (ведь в то время Apple делала ставку на FireWire) был обусловлен возвращением Стива Джобса на пост СЕО компании, состоявшимся годом ранее.
Оригинальный iMac G3 — первый «USB-компьютер»
На самом же деле рождение универсальной последовательной шины проходило куда более мучительно, а само по себе появление USB во многом является заслугой отнюдь не мегакорпораций и даже не одного научно-исследовательского отдела, действующего в составе той или иной компании, а вполне конкретного человека — инженера Intel индийского происхождения по имени Аджай Бхатт.
Аджай Бхатт, главный идеолог и создатель интерфейса USB
Еще в 1992 году Аджай задумался о том, что «персональный компьютер» не особо оправдывает собственное название. Даже такая простая с первого взгляда задача, как подключение принтера и печать документа, требовала от пользователя определенной квалификации (хотя, казалось бы, зачем офисному работнику, от которого требуется создать отчет или ведомость, разбираться в мудреных технологиях?) либо вынуждала обращаться к профильным специалистам. И если все оставить как есть, ПК никогда не станет массовым продуктом, а значит, и о том, чтобы выйти за пределы цифры в 10 миллионов пользователей по всему миру, не стоит и мечтать.
Понимание необходимости некоей стандартизации на тот момент было и у Intel, и у Microsoft. В частности, изыскания в этой области привели к появлению шины PCI и концепции Plug&Play, а значит, инициатива Бхатта, который решил сосредоточить усилия именно в сфере поиска универсального решения для подключения периферии, должна была быть воспринята положительно. Но не тут-то было: непосредственный начальник Аджая, выслушав инженера, заявил, что эта задача настолько сложна, что на нее не стоит тратить время.
Тогда Аджай стал искать поддержку в параллельных группах и нашел таковую в лице одного из заслуженных исследователей Intel (Intel Fellow) Фреда Поллака, известного на тот момент благодаря работе в качестве ведущего инженера Intel iAPX 432 и ведущего архитектора Intel i960, который и дал проекту зеленый свет. Однако это было лишь начало: реализация столь масштабной задумки стала бы невозможна без участия других игроков рынка. С этого момента начались подлинные «хождения по мукам», ведь Аджаю предстояло не только убедить участников рабочих групп Intel в перспективности данной идеи, но и заручиться поддержкой других производителей железа.
На многочисленные обсуждения, согласования и мозговые штурмы ушло почти полтора года. За это время к Аджаю присоединились Бала Кадамби, руководивший командой, ответственной за разработку PCI и Plug&Play, а позже занявший пост директора Intel по технологическим стандартам интерфейсов ввода/вывода, и Джим Паппас, эксперт по системам ввода/вывода. Летом 1994 года наконец-то удалось сформировать рабочую группу и приступить к более плотному взаимодействию с другими компаниями.
В течение последующего года Аджай и его команда встретились с представителями более 50 фирм, среди которых были как небольшие, узкоспециализированные предприятия, так и гиганты вроде Compaq, DEC, IBM и NEC. Работа кипела буквально в режиме 24/7: с раннего утра троица отправлялась на многочисленные совещания, а ночью встречалась в ближайшей закусочной, чтобы обсудить план действий на следующий день.
Возможно, кому-то такой стиль работы может показаться пустой тратой времени. Тем не менее все это принесло свои плоды: в результате было сформировано несколько многоплановых команд, куда входили инженеры из IBM и Compaq, специализирующиеся на создании компьютерных комплектующих, люди, занимавшиеся разработкой чипов из самой Intel и NEC, программисты, работавшие над созданием приложений, драйверов и операционных систем (в том числе из Microsoft), и множество других специалистов. Именно одновременная работа по нескольким фронтам помогла в итоге создать по-настоящему гибкий и универсальный стандарт.
Аджай Бхатт и Бала Кадамби на церемонии вручения Европейской премии изобретателя
Хотя команде Аджая удалось блестяще решить проблемы политического (добившись взаимодействия разнообразных компаний, в том числе являвшихся прямыми конкурентами) и технического (собрав под одной крышей множество экспертов в различных областях) характера, оставался еще один аспект, требующий пристального внимания, — экономическая сторона вопроса. И здесь пришлось идти на существенные компромиссы. Так, например, именно стремление снизить себестоимость провода привело к тому, что привычный нам USB Type-A, который мы используем и по сей день, стал односторонним. Ведь для создания действительно универсального кабеля требовалось бы не просто изменить конструкцию коннектора, сделав его симметричным, но и вдвое увеличить количество токопроводящих жил, что привело бы и к удвоению стоимости провода. Зато теперь у нас есть нестареющий мем о квантовой природе USB.
На снижении стоимости настаивали и другие участники проекта. Джим Паппас в связи с этим любит вспоминать о звонке от Бетси Таннер из Microsoft, заявившей в один прекрасный день, что, к сожалению, компания намерена отказаться от использования интерфейса USB при производстве компьютерных мышек. Все дело в том, что пропускная способность 5 Мбит/с (именно такая скорость передачи данных планировалась изначально) была излишне высокой, и инженеры опасались, что не смогут уложиться в спецификации по электромагнитной интерференции, а значит, такая «турбомышь» может помешать нормальному функционированию как самого ПК, так и других периферийных устройств.
На резонный довод об экранировании Бэтси ответила, что дополнительная изоляция приведет к удорожанию кабеля: по 4 цента сверху на каждый фут, или 24 цента на стандартный провод 1,8 метра (6 футов), что делает всю затею бессмысленной. Кроме того, кабель мышки должен оставаться достаточно гибким, чтобы не стеснять движения руки. Чтобы решить эту проблему, было принято решение добавить разделение на высокоскоростной (12 Мбит/с) и низкоскоростной (1,5 Мбит/с) режимы. Запас в 12 Мбит/с позволял использовать разветвители и хабы для одновременного подключения нескольких устройств на одном порту, а 1,5 МБит/с оптимально подходил для подключения к ПК мышек, клавиатур и других аналогичных девайсов.
Сам Джим считает эту историю камнем преткновения, который в конечном счете и обеспечил успех всего проекта. Ведь без поддержки Microsoft продвигать новый стандарт на рынке было бы на порядок труднее. К тому же найденный компромисс помог сделать USB значительно дешевле, а значит, и привлекательнее в глазах производителей периферийного оборудования.
Что в имени тебе моем, или Безумный ребрендинг
И раз уж сегодня мы с вами обсуждаем USB-накопители, давайте заодно проясним ситуацию с версиями и скоростными характеристиками данного стандарта. Здесь все совсем не так просто, как может показаться на первый взгляд, ведь с 2013 года организация USB Implementers Forum приложила максимум усилий для того, чтобы окончательно запутать не только рядовых потребителей, но и профессионалов из мира IT.
Раньше все было достаточно просто и логично: у нас есть медленный USB 2.0 с максимальной пропускной способностью 480 Мбит/с (60 МБ/с) и в 10 раз более быстрый USB 3.0, у которого предельная скорость передачи данных достигает уже 5 Гбит/с (640 МБ/с). За счет обратной совместимости накопитель с USB 3.0 можно подключить в порт USB 2.0 (или наоборот), однако при этом скорость чтения и записи файлов будет ограничена 60 МБ/с, так как более медленное устройство будет выступать в роли «бутылочного горлышка».
31 июля 2013 года USB-IF внесла в эту стройную систему изрядную путаницу: именно в этот день было объявлено о принятии новой спецификации — USB 3.1. И нет, дело вовсе не в дробной нумерации версий, что встречалось и раньше (хотя справедливости ради стоит отметить, что USB 1.1 была доработанной версией 1.0, а не чем-то качественно новым), а в том, что USB Implementers Forum зачем-то решила переименовать и старый стандарт. Следите за руками:
Впрочем, нет предела несовершенству: 22 сентября 2017 года с публикацией стандарта USB 3.2 ситуация еще более усугубилась. Начнем с хорошего: двусторонний разъем USB Type-C, спецификации которого были разработаны еще для прошлого поколения интерфейса, позволил удвоить максимальную пропускную способность шины за счет использования дублирующих выводов в качестве отдельного канала передачи данных. Так появился USB 3.2 Gen 2×2 (почему его нельзя было назвать USB 3.2 Gen 3, опять же загадка), работающий на скорости вплоть до 20 Гбит/с (2560 МБ/с), который, в частности, нашел применение при производстве внешних твердотельных накопителей (именно таким портом оснащены высокоскоростные WD_BLACK P50, ориентированные на геймеров).
И все бы ничего, но, помимо введения нового стандарта, не заставило себя ждать и переименование предыдущих: USB 3.1 Gen 1 превратился в USB 3.2 Gen 1, а USB 3.1 Gen 2 — в USB 3.2 Gen 2. Претерпели изменения даже маркетинговые названия, причем USB-IF отошли от ранее принятой концепции «интуитивно понятно и никаких цифр»: вместо того, чтобы обозначить USB 3.2 Gen 2×2 как, например, SuperSpeed++ или UltraSpeed, они решили добавить прямое указание на максимальную скорость передачи данных: