Програми Блог Відновлення даних з флеш-карт: Внутрішній устрій SD-карт. частина I  

East Imperial Soft

Вересень 12, 2014

Відновлення даних з флеш-карт: Внутрішній устрій SD-карт. Частина I   

Порядок збереження і систематизації даних на картах пам’яті SD і Compact Flash відрізняється деякими особливостями. Вбудовані мікроконтролери і механізми вирівнювання зносу не тільки дозволяють збільшити термін служби пристроїв флеш-пам’яті, але і в значній мірі спрощують відновлення втрачених даних. З наступної статті ви дізнаєтеся про те, яким чином технологія вирівнювання зносу допомагає відновити інформацію з карт пам’яті SD і Compact Flash.

“Минулого тижня я зробив весільну фотосесію. Перемістив 1,5 ГБ файлів на комп’ютер, потім робив зйомку на іншому торжестві, обсяг знімків склав 2 ГБ. Через різкий перепад напруги мій комп’ютер вийшов з ладу; жорсткий диск більше не читається. Чи є шанс відновити знімки, зроблені на першій фотосесії з SD-карти пам’яті, або знімки другої фотосесії перезаписали першу?”

Це питання ми отримали від одного з наших клієнтів на минулому тижні. Для деяких з вас відповідь може здатися абсолютно певним: звичайно ж, знімки з другої фотосесії об’ємом 2 ГБ були записані поверх знімків першої фотосесії об’ємом 1,5 ГБ! Насправді, коли справа стосується SD-карт, відповідь не була такою очевидною.

Перш за все, абсолютно будь-яка SD-карта – це не просто деяка сукупність осередків флеш-пам’яті, прямий доступ до якої забезпечується за допомогою впливу електричних контактів. Робота SD-карти регулюється мініатюрним вбудованим контролером, який направляє запити на читання і запис, призначають ту чи іншу комірку пам’яті для подальшої операції записи.

Який у цьому сенс? При кожному запису даних відбувається знос осередку пам’яті. Це означає, що флеш-карти пам’яті мають обмежений граничний термін експлуатації, вимірюваний кількістю циклів запису. Якщо перезапис даних здійснюється постійно в одні і ті ж сектора пам’яті, то робочий ресурс їх незабаром буде вичерпано, в той же час ефективність використання сусідніх осередків залишиться на низькому рівні. Щоб не допустити такого сценарію розвитку подій, виробники пристроїв зберігання даних на базі флеш-пам’яті (зокрема, карт пам’яті SD і Compact Flash) розробили інтелектуальну технологію під назвою «вирівнювання зносу». Ця технологія дозволяє рівномірно розподілити цикли записи за доступними осередків пам’яті і не допустити передчасного відмови окремих осередків.

Технологія вирівнювання зносу осередків пам’яті

В даний час в пристроях зберігання даних на основі флеш-пам’яті використовуються два підходи до застосування технології вирівнювання зносу. Кожен з цих підходів має свої переваги і недоліки, кожен з них передбачає певний порядок відновлення даних.

Флеш-карти пам’яті без механізму вирівнювання зносу

Коли флеш-карти пам’яті тільки з’явилися на споживчому ринку, їх конструкція, в основному, не передбачала наявність хоч якогось механізму вирівнювання зносу. У таких пристроях використовувався метод постійної логічної адресації записи даних. Тобто, навіть якщо флеш-карта мала велику ємність, все невеликі файли записувалися поверх попередніх в одні і ті ж елементи пам’яті. Зрозуміло, що незабаром ці осередки зношувалися і переставали функціонувати, а термін експлуатації таких карт при частій перезапису даних був дуже малий.

Зрозуміло, технологія виробництва флеш-карти без механізму вирівнювання простіша і вартість таких карт трохи нижче. В даний час їх часто використовують в автономних пристроях, що не використовуються зазвичай для перезапису, наприклад, в DVD, Blu-Ray і мережевих медіа плеєрах, цифрових камерах, GPS-пристроях і деякої іншої побутової електронної апаратури.

Механізм вирівнювання зносу

У SD-картах рідко використовується флеш-пам’ять без механізму вирівнювання зносу. І хоча наявність цього механізму не є офіційною обов’язковою вимогою до технічних характеристик SD-карт, всі провідні виробники вбудовують механізм вирівнювання зносу в свої карти. Навіть якщо ви купите підробку або контрафактний продукт – ймовірність наявності в ньому механізму вирівнювання дуже висока.

Вбудований мікроконтролер SD-карти створює і підтримує динамічну карту, пов’язуючи осередку фізичного рівня до певних логічних адресами, доступними для використання зовнішніми пристроями (наприклад, цифровою камерою, системою Windows, або вашим мобільним телефоном).

Щоразу перед записом інформації в пристрій відбувається оновлення цієї карти, що гарантує запис нових даних в осередку фізичного рівня з найменшим ступенем зносу, при цьому вихідна осередок позначається як «брудна». Таким чином забезпечується рівномірне використання порожніх клітинок пам’яті SD-карти.