Дипломная работа: Восстановление данных с флеш-носителей

Рис.13 Внешний вид SM[4]

Стандарт был разработан в 1995 г. компанией Toshiba, а его продвижением занимается организация SSFDC Forum, в рядах которой немало известных компаний. Кстати, SSFDC (Solid State Floppy Disk Card) можно перевести как "твердотельная дискета". Следует отметить, что многие производители делают флеш-карты сразу трех основных типов: Compact Flash, SmartMedia и MultiMediaCard. В отличие от Compact Flash, карты SmartMedia (SM) не снабжены встроенным контроллером, что, по замыслу создателей, должно снижать их стоимость. Кроме того, SМ имеют меньшие размеры (37x45x0,76 мм) и массу (до 2 г). По популярности SM спорят с CF, а вместе с ним оба этих стандарта охватывают более половины рынка флеш-карт. Рабочие напряжения у SM такие же, как и у CF, но обычно используется 3,3 В. Максимальная емкость карт, объявленная производителями, в частности компаниями EMTEC и Delkin, составляет 128 Мбайт. Из-за отсутствия внутреннего контроллера для работы с этими картами невозможно применить пассивный переходник, а считыватели для них стоят около 50 долл. К сожалению, SМ не дешевле, чем CF.

Memory Stick

Некогда Sony заставила компьютерную индустрию выбрать в качестве сменных носителей свои 3,5-дюймовые флоппи-дисководы, а теперь она решила позаботиться о своих позициях и на аудио рынке, для чего разработала новый стандарт флеш-карт Memory Stick (MS).

Эти 10-контактные устройства размерами 21,5x50x2,8 мм и массой 4 г стали опорой цифровой империи Sony, которая устанавливает их в свои цифровые плееры, фотоаппараты и видеокамеры, также игрушки и другие устройства. Карты памяти Memory Stick имеют ёмкость до 16 Гб, а в некоторых подверсиях, Memory Stick Select, применялись два банка по 128 Мб на одной карте.

SecureDigital

Размер карты - 24 x 32 x 2,1 мм, что практически соответствует параметрам Magic Stick Duo. В настоящий момент анонсированы изделия емкостью от 8 до 512 MB при максимуме 16 GB. Скорость записи, что типично для флеш-карт, существенно зависит от объема и, следовательно, количества используемых чипов. Стандартная скорость записи составляет 2 MBps, но начиная с 512 MB носителей, она возрастает многократно до 10 MBps. Карты оснащены механическим переключателем защиты от записи, наподобие защелки "read-only" у флоппи-дисков. Каждая SD-карта содержит два контроллера: ввода/вывода и поддержки системы кодирования. Разъем состоит из девяти контактов, четыре из которых предназначены для передачи данных, один используется для передачи команд и еще один отведен под синхросигнал.

xD-Picture Card

Данный формат — своеобразное "логическое продолжение" SmartMedia, предложенное в 2002 г. компаниями Fujifilm и Olympus. Основные преимущества спроектированного изделия: сниженная себестоимость (экономия на внутреннем контроллере), небольшие размеры (20 x 25 x 1,7 мм) и невысокое энергопотребление. Аббревиатура xD означает eXtreme Digital, т. е. экстремально цифровые.

USB флеш-накопитель

USB флеш-накопитель — носитель информации, использующий флеш-память для хранения данных и подключаемый к компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB.

Рис.18 Устройство типичного USB Flash Drive (на примере изделия фирмы «Saitek»: 1 — USB-разъём; 2 — микроконтроллер; 3 — контрольные точки; 4 — микросхема флеш-памяти; 5 — кварцевый резонатор; 6 — светодиод; 7 — переключатель «защита от записи»; 8 — место для дополнительной микросхемы памяти

USB флеш-накопители обычно съёмные и перезаписываемые. Размер — около 5 см, вес — меньше 60 г. Получили большую популярность в 2000-е годы из-за компактности, лёгкости перезаписывания файлов и большого объёма памяти (от 32 МБ до 256 ГБ[1]). Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем (LiveUSB) и др. Разработан умещающийся на флеш-диск пакет программ для автоматического снятия улик с компьютера неквалифицированным полицейским (COFEE).

Применение флеш-памяти

Флеш-диски применяются в системах управления промышленным оборудованием, в горячих цехах и на открытом воздухе, в условиях постоянных ударов, тряски, вибрации, загрязненной атмосферы. Системы управления, устанавливаемые на железнодорожном, водном транспорте (вибрация, повышенная влажность) или на летательных аппаратах (быстрая смена высоты и температуры, большие перегрузки), немыслимы без таких устройств. И, конечно, в космических системах (перегрузки, невесомость, энергопотребление) флеш-дискам нет конкурентов. Ситуация на отечественном рынке ФД укладывается в рамки общемировых тенденций. Большая часть поставляемой продукции потребляется в промышленной сфере для автоматизации производства. С другой стороны, PCMCIA-карты на основе флеш-памяти для портативных компьютеров, хотя и предлагаются, но не получили широкого распространения. Микросхемы флеш-памяти может работать при температурах от -50 до 80 градусов, влажности воздуха от 8 до 95 процентов, выдерживать ударную нагрузку до 1000g, вибрационную нагрузку до 15g. Время наработки на отказ у флеш-памяти около 1000 часов (сюда входит время записи и стирания), а срок хранения данных исчисляется десятками лет. Флеш-память применяется практически во всех современных устройствах: сотовых телефонах, портативных компьютерах,mp3-плейерах, цифровых видеокамер и фотоаппаратах и многих других. Флеш-память используется в любых компьютерных комплектующих: микросхема BIOS на материнской плате, прошивки различных устройств (CD-Rom, видеокарта, звуковая карта, модем). Модемы с микросхемами флеш-памяти могут принимать и отправлять данные даже при выключенном компьютере. Флеш-память разработана и применяется для того, чтобы упростить работу системы, в которой она применяется, а также повысить ее производительность. За счет обновления информации через флеш-память система (например, модем, звуковая карта и т.д.) в гораздо меньшей степени использует оперативную память компьютера. Тем самым повышается производительность не только одного прибора, но и всего компьютера в целом. Использование микросхем флеш-памяти также позволяет снизить стоимость оборудования. Флеш-память, используя блочную архитектуру, полностью заменила собой микросхемы, стираемые целиком.

Глава 2. Типы повреждений

Восстановление флеш-диска может потребоваться в случае механических, электрических, тепловых, логических повреждений и разрушения внутренней структуры.

Механические повреждения

К повреждениям данного типа относятся любые, внешне заметные, повреждения, а именно: повреждения корпуса, изменения геометрии разъема, трещины, деформации и прочее.

На сегодняшний день существует два способа восстановления информации с физически поврежденной флеш-карты. Первый из них заключается в определении вышедшего из строя компонента и его замене на новый. Но поскольку запасные части для флеш-карт не выпускаются, новый элемент берется из устройства-донора той же модели. После замены у флеш-карты восстанавливается работоспособность, поэтому специалисту остается только скопировать содержащиеся на ней данные на сторонний носитель. У этого способа есть несколько недостатков. Во-первых, он возможен не во всех случаях. Во-вторых, для его реализации необходимо найти новую флеш-карту, идентичную поврежденной. Причем донор будет непригоден для дальнейшего использования. Второй способ заключается в выпаивании из флеш-карты микросхемы памяти и чтении информации с нее напрямую с помощью специального программатора. После этого производится дешифровка считанных данных. Дело в том, что каждый производитель флеш-карт использует собственный формат записи информации, поэтому просто так извлечь данные не получится. Заключительный этап - восстановление в случае необходимости целостности поврежденных файлов. Данный способ очень критичен к профессионализму исполнителя, а также наличию необходимого аппаратного и программного обеспечения.

Электрические и тепловые повреждения

Нестабильное электропитание, а также разряды статики – частая причина неисправности флеш-дисков. Многие нынешние модели имеют слабую защиту от перепадов напряжения, и случайные скачки выводят их из строя. Вероятно, сказывается политика удешевления продукции, когда из схемотехники выводились «лишние» элементы защиты. Свою долю вины несут и некачественные «китайские» блоки питания с их пульсациями в линиях 5В. Нередко к поломке флеш-дисков приводит устаревшая электропроводка: многие компьютеры до сих пор не заземлены. На их корпусе может накапливаться потенциал в десятки вольт, а статический заряд стекает куда придется. Все это, при совпадении неблагоприятных условий, приводит к выгоранию контроллера и элементов обвязки. С учётом заряда на теле человека, наиболее опасен бывает момент подключения.

Еще одна причина неисправностей – "человеческий фактор" при сборке системных блоков. Небрежные, или просто неопытные работники умудряются неправильно подключить к материнской плате шлейф порта USB на передней панели. Это приводит к переполюсовке линий питания, и флеш-диск сгорает при первом же подключении. Шлейф чаще всего не экранирован, и даже правильная сборка не избавляет от наводок внутри корпуса, вносящих искажения в работу порта. Подключенный к нему накопитель может работать медленно, сбоить или вообще не определяться в системе, что служит предпосылкой для ложных выводов о неисправности.

Проблема нагрева, для флеш-дисков, не так актуальна, как для жестких дисков с их механикой. Но и здесь кроется причина поломок. Многие пластиковые корпуса не обеспечивают хорошего теплоотвода, и при активной работе нагруженные детали могут перегреться, выйти из строя и даже проплавить корпус. Чаще всего страдает стабилизатор питания. Справедливости ради, скажем, что в новых моделях улучшена элементная база, уделено внимание теплоотводу и проблема встречается реже.

Повышенная температура эксплуатации вредна и для чипов флеш-памяти. Хотя по спецификациям они выдерживают до 125º, на практике, уже начиная с 70º, их ресурс резко падает, а вероятность сбоев растёт. Достичь такого нагрева проще, чем кажется из-за соседства с силовыми деталями в тесном корпусе. Что касается карт памяти, то реальна опасность их повреждения статическим разрядом в процессе вставки или извлечения из слота. Особенно уязвимы карты с открытыми контактами, наподобие MMC; «пробить» статикой CF или MS труднее по очевидным причинам.