发明家仅依靠自己的研究从头开始创造出复杂的电气设备的情况极为罕见。 通常，某些设备诞生于不同人在不同时间创建的多种技术和标准的交叉点。 例如，让我们以一个普通的闪存驱动器为例。 这是一种基于非易失性 NAND 存储器并配备内置 USB 端口的便携式存储介质，用于将驱动器连接到客户端设备。 因此，为了理解这样的设备原则上如何出现在市场上，有必要不仅追溯存储芯片本身的发明历史，而且还追溯相应的接口的发明历史，如果没有这些接口，我们的闪存驱动器就无法实现。熟悉的根本就不存在。 让我们尝试这样做。
支持擦除记录数据的半导体存储设备出现在近半个世纪前：第一个 EPROM 是由以色列工程师 Dov Froman 于 1971 年创建的。
Dov Froman，EPROM 开发人员
ROM 在当时具有创新性，非常成功地用于微控制器的生产（例如 Intel 8048 或 Freescale 68HC11），但事实证明它们完全不适合创建便携式驱动器。 EPROM 的主要问题是擦除信息的过程过于复杂：为此，必须在紫外光谱中照射集成电路。 它的工作原理是，紫外光子为多余的电子提供足够的能量来消散浮栅上的电荷。
EPROM 芯片具有用于擦除数据的特殊窗口，并覆盖有石英板
这增加了两个重大的不便。 首先，只有使用足够强大的汞灯才能在足够的时间内擦除这种芯片上的数据，即使在这种情况下，该过程也需要几分钟。 相比之下，传统的荧光灯会在几年内删除信息，如果将这种芯片置于阳光直射下，则需要数周时间才能完全清洁。 其次，即使这个过程可以以某种方式优化，选择性删除特定文件仍然是不可能的：EPROM 上的信息将被完全擦除。
所列出的问题已在下一代芯片中得到解决。 1977年，Eli Harari（顺便说一下，后来创立了SanDisk，成为世界上最大的基于闪存的存储介质制造商之一），利用场致发射技术，创建了EEPROM的第一个原型——一种可以进行数据擦除、就像编程一样，纯电动地进行。
SanDisk 创始人 Eli Harari 持有第一批 SD 卡之一
EEPROM的工作原理与现代NAND存储器几乎相同：使用浮动栅极作为电荷载体，并且由于隧道效应，电子通过介电层传输。 存储单元本身的组织是一个二维数组，这已经使得按地址写入和删除数据成为可能。 此外，EEPROM具有非常好的安全裕度：每个单元最多可以被重写1万次。
但在这里，一切都远非乐观。 为了能够电擦除数据，必须在每个存储单元中安装一个额外的晶体管来控制写入和擦除过程。 现在每个阵列元素有 3 根导线（1 列导线和 2 行导线），这使得布线矩阵组件更加复杂，并导致严重的缩放问题。 这意味着创造微型和大容量的设备是不可能的。
由于半导体 ROM 的现成模型已经存在，进一步的科学研究继续着眼于创建能够提供更密集数据存储的微电路。 1984 年，他们获得了成功，当时在东芝公司工作的 Fujio Masuoka 在电气和电子工程师协会 (IEEE) 举办的国际电子器件会议上展示了非易失性闪存的原型。 。
闪存“之父”增冈富士夫
顺便说一句，这个名字本身并不是由 Fujio 发明的，而是由他的一位同事 Shoji Ariizumi 发明的，对他来说，擦除数据的过程让他想起了一道闪亮的闪电（来自英语“flash”-“flash”） 。 与 EEPROM 不同，闪存基于 MOSFET，在 p 层和控制栅极之间有一个额外的浮动栅极，这使得消除不必要的元件并创建真正的微型芯片成为可能。
第一个商业化的闪存样品是采用 NOR（非或）技术制造的英特尔芯片，该技术于 1988 年推出。 与 EEPROM 的情况一样，它们的矩阵是一个二维阵列，其中每个存储单元位于行和列的交叉点（相应的导体连接到晶体管的不同栅极，源极连接到到共同的基板）。 然而，早在 1989 年，东芝就推出了自己的闪存版本，称为 NAND。 阵列具有类似的结构，但在每个节点中，不再是一个单元，而是多个顺序连接的单元。 此外，每条线中使用了两个MOSFET：位于位线和单元列之间的控制晶体管和接地晶体管。
更高的封装密度有助于增加芯片的容量，但读写算法也变得更加复杂，这不能不影响信息传输速度。 因此，新架构始终无法完全取代 NOR，后者已在嵌入式 ROM 的创建中得到应用。 与此同时，NAND 被证明是生产便携式数据存储设备（SD 卡，当然还有闪存驱动器）的理想选择。
顺便说一句，后者的出现直到 2000 年才成为可能，当时闪存的成本大幅下降，并且向零售市场推出此类设备可以获得回报。 世界上第一个 USB 驱动器是以色列公司 M-Systems 的创意：一款紧凑型闪存驱动器 DiskOnKey（可翻译为“钥匙链上的磁盘”，因为该设备的机身上有一个金属环，可以携带闪存驱动器和一串钥匙）由工程师 Amir Banom、Dov Moran 和 Oran Ogdan 开发。 当时，他们要价 8 美元购买一种可以容纳 3,5 MB 信息并可以取代许多 50 英寸软盘的微型设备。
DiskOnKey - 以色列公司 M-Systems 推出的全球首款闪存驱动器
有趣的事实：在美国，DiskOnKey 有一个官方发行商，那就是 IBM。 “本地化”闪存驱动器与原始闪存驱动器没有什么不同，只是正面的徽标不同，这就是为什么许多人错误地将第一个 USB 驱动器的创建归因于一家美国公司。
DiskOnKey，IBM 版
继最初的模型之后，实际上几个月后，发布了容量更大的 DiskOnKey 版本，分别为 16 MB 和 32 MB，售价分别为 100 美元和 150 美元。 尽管成本较高，但紧凑的尺寸、容量和高读/写速度（比标准软盘高约 10 倍）的结合吸引了许多买家。 从那一刻起，闪存驱动器开始在全球范围内凯旋。
战场上的一位勇士：USB 之战
然而，如果五年前通用串行总线规范没有出现，闪存驱动器就不会是闪存驱动器 - 这就是熟悉的缩写 USB 的含义。 而这个标准的起源历史几乎可以说比闪存本身的发明更有趣。
一般来说，IT 领域的新接口和标准是大型企业之间密切合作的结果，甚至经常相互竞争，但被迫联手创建一个统一的解决方案，从而显着简化新产品的开发。 以 SD 存储卡为例：第一版安全数字存储卡于 1999 年在 SanDisk、东芝和松下的参与下创建，新标准非常成功，荣获业界大奖仅仅一年后的标题。 如今，SD 卡协会拥有 1000 多家会员公司，其工程师正在开发新的规范以及描述闪存卡各种参数的现有规范。
乍一看，USB 的历史与安全数字标准的历史完全相同。 为了使个人计算机更加用户友好，硬件制造商需要一个通用接口来与支持热插拔且不需要额外配置的外围设备配合使用。 此外，统一标准的创建将有可能摆脱端口“动物园”（COM、LPT、PS/2、MIDI 端口、RS-232 等），这在未来将有助于显着简化和降低开发新设备的成本，以及引入对某些设备的支持。
在这些先决条件的背景下，许多开发计算机组件、外围设备和软件的公司（其中最大的公司是英特尔、微软、飞利浦和 US Robotics）联合起来，试图找到适合所有现有参与者的共同点，最终成为USB。 新标准的普及很大程度上归功于微软，微软早在Windows 95中就增加了对该接口的支持（相应的补丁包含在Service Release 2中），然后在Windows 98的发布版本中引入了必要的驱动程序。与此同时，不知从何而来的帮助。等待：1998 年，iMac G3 发布 - Apple 的第一台一体式计算机，它仅使用 USB 端口连接输入设备和其他外围设备（带有麦克风和耳机除外）。 从很多方面来说，这个180度的转变（毕竟当时苹果还依赖FireWire）是由于一年前史蒂夫·乔布斯重新担任公司首席执行官的职位。
最初的 iMac G3 是第一台“USB 电脑”
事实上，通用串行总线的诞生要痛苦得多，USB本身的出现在很大程度上不是大型企业的功劳，甚至不是作为特定公司一部分的某个研究部门的功绩，而是某个非常具体的人的功劳。 - 一位印度裔英特尔工程师，名叫 Ajay Bhatt。
Ajay Bhatt，USB 接口的主要思想家和创造者
早在 1992 年，Ajay 就开始认为“个人电脑”名不副实。 即使是乍一看像连接打印机和打印文档这样简单的任务，也需要用户具备一定的资格（尽管看起来，为什么需要创建报告或报表的办公室工作人员会了解复杂的技术？）或被迫他向专门的专家求助。 如果一切保持原样，个人电脑永远不会成为大众产品，这意味着超越全球 10 万用户的数字是连做梦都不敢想的。
当时，英特尔和微软都明白某种标准化的必要性。 特别是，该领域的研究导致了 PCI 总线和即插即用概念的出现，这意味着 Bhatt 的倡议应该得到接受，他决定将精力专门集中在寻找连接外围设备的通用解决方案上。积极地。 但事实并非如此：阿杰的顶头上司听完工程师的介绍后表示，这项任务太复杂了，不值得浪费时间。
然后，Ajay 开始在并行小组中寻找支持，并在一位杰出的英特尔研究人员（英特尔院士）Fred Pollack 身上找到了支持，他当时因担任英特尔 iAPX 432 的首席工程师和首席架构师而闻名。英特尔 i960 的开发者为该项目开了绿灯。 然而，这仅仅是开始：如果没有其他市场参与者的参与，如此大规模的想法的实施是不可能的。 从那一刻起，真正的“考验”开始了，因为阿杰不仅要说服英特尔工作组的成员相信这个想法的承诺，还要争取其他硬件制造商的支持。
花了近一年半的时间进行了多次讨论、批准和集思广益。 在此期间，Ajay 加入了领导团队负责 PCI 和 Plug&Play 开发、后来成为英特尔 I/O 接口技术标准总监的 Bala Kadambi 和 I/O 系统专家 Jim Pappas。 1994年夏天，我们终于成功组建了一个工作组，开始与其他公司进行更密切的互动。
接下来的一年里，Ajay 和他的团队会见了 50 多家公司的代表，其中包括高度专业化的小型企业和康柏、DEC、IBM 和 NEC 等巨头。 工作实际上是 24/7 都在如火如荼地进行：从一大早起，三人就参加了无数次会议，晚上他们在附近的一家小餐馆见面，讨论第二天的行动计划。
也许对某些人来说，这种工作方式似乎是浪费时间。 然而，这一切都取得了成果：最终形成了几个多方面的团队，其中包括来自IBM和康柏专门从事计算机组件创建的工程师，来自英特尔和NEC本身参与芯片开发的人员，以及从事计算机组件开发的程序员。创建应用程序、驱动程序和操作系统（包括来自 Microsoft）以及许多其他专家。 正是在多个方面同时进行的工作最终帮助创建了一个真正灵活和通用的标准。
阿贾伊·布哈特 (Ajay Bhatt) 和巴拉·卡丹比 (Bala Kadambi) 出席欧洲发明家奖颁奖典礼
尽管 Ajay 的团队出色地解决了政治问题（通过实现各个公司之间的互动，包括直接竞争对手的公司）和技术问题（通过将各个领域的许多专家聚集在一个屋檐下），但还有一个方面需要解决：需要密切关注 - 问题的经济方面。 在这里我们必须做出重大妥协。 例如，正是为了降低电线成本，导致我们今天使用的常见 USB Type-A 变得单面。 毕竟，要制造真正的通用电缆，不仅需要改变连接器的设计，使其对称，而且还需要将导电芯的数量加倍，这将导致电线的成本加倍。 但现在我们有了一个关于 USB 量子本质的永恒模因。
其他项目参与者也坚持降低成本。 在这方面，吉姆·帕帕斯（Jim Pappas）想起了微软公司贝特西·坦纳（Betsy Tanner）的电话，有一天，微软宣布，不幸的是，该公司打算放弃在电脑鼠标的生产中使用USB接口。 问题是，5 Mbit/s（这是原计划的数据传输速率）的吞吐量太高，工程师担心无法满足电磁干扰的规范，这意味着这样的“涡轮增压”鼠标”可能会干扰 PC 本身和其他外围设备的正常功能。
在回应有关屏蔽的合理论点时，Betsy 回答说，额外的绝缘层会使电缆更加昂贵：每英尺顶部 4 美分，或者标准 24 米（1,8 英尺）电线 6 美分，这使得整个想法毫无意义。 此外，鼠标电缆应保持足够的柔韧性，以免限制手的移动。 为了解决这个问题，决定增加高速（12 Mbit/s）和低速（1,5 Mbit/s）模式的分离。 12 Mbit/s 的预留允许使用分离器和集线器在一个端口上同时连接多个设备，而 1,5 Mbit/s 则是将鼠标、键盘和其他类似设备连接到 PC 的最佳选择。
吉姆本人认为这个故事是最终确保整个项目成功的绊脚石。 毕竟，如果没有微软的支持，新标准在市场上的推广将会困难得多。 此外，所发现的折衷方案有助于使 USB 变得更便宜，因此在外围设备制造商眼中更具吸引力。
我的名字是什么，或者疯狂的品牌重塑
既然今天我们讨论的是USB驱动器，那么我们也澄清一下该标准的版本和速度特征的情况。 这里的一切并不像乍看起来那么简单，因为自 2013 年以来，USB Implementers Forum 组织竭尽全力不仅让普通消费者彻底迷惑，还让 IT 界的专业人士完全迷惑。
以前，一切都非常简单和合乎逻辑：我们有慢速 USB 2.0，最大吞吐量为 480 Mbit/s（60 MB/s），而 USB 10 则快 3.0 倍，最大数据传输速度达到 5 Gbit/s（640 MB/s）。 s）。 由于向后兼容性，USB 3.0 驱动器可以连接到 USB 2.0 端口（反之亦然），但读写文件的速度将限制为 60 MB/s，因为较慢的设备将成为瓶颈。
31 年 2013 月 3.1 日，USB-IF 给这个细长的系统带来了相当大的混乱：正是在这一天，宣布采用新规范 USB 1.1。 不，重点根本不在于版本的小数编号，这在以前遇到过（尽管公平地说，值得注意的是 USB 1.0 是 XNUMX 的修改版本，而不是质量上的新东西），但事实是USB 实施者论坛出于某种原因我决定重新命名旧标准。 注意你的手：
- USB 3.0 变成了 USB 3.1 Gen 1。这是纯粹的重命名：没有进行任何改进，最大速度保持不变 - 5 Gbps，一点也不多。
- USB 3.1 Gen 2 成为真正的新标准：在全双工模式下过渡到 128b/132b 编码（以前为 8b/10b）使我们能够将接口带宽加倍并实现令人印象深刻的 10 Gbps 或 1280 MB/s。
但这对于 USB-IF 的人员来说还不够，因此他们决定添加几个替代名称：USB 3.1 Gen 1 变为 SuperSpeed，USB 3.1 Gen 2 变为 SuperSpeed+。 这一步是完全合理的：对于远离计算机技术世界的零售买家来说，记住一个朗朗上口的名字比记住一系列字母和数字要容易得多。 这里一切都很直观：我们有一个“超高速”界面，顾名思义，速度非常快，还有一个“超高速+”界面，甚至更快。 但为什么有必要对代际指数进行如此具体的“品牌重塑”，目前还不清楚。
然而，完美无极限：22年2017月3.2日，随着USB 3.2标准的发布，情况变得更加糟糕。 让我们从优点开始：可逆 USB Type-C 连接器的规格是为上一代接口开发的，通过使用重复的引脚作为单独的数据传输通道，可以将最大总线带宽加倍。 这就是 USB 2 Gen 2×3.2 的出现方式（为什么它不能被称为 USB 3 Gen 20 又是一个谜），其运行速度高达 2560 Gbit/s (50 MB/s)，特别是，应用于外置固态硬盘的生产（这是配备高速WD_BLACK PXNUMX的端口，针对游戏玩家）。
一切都会好起来的，但是，除了引入新标准之外，之前的标准的重命名也很快到来：USB 3.1 Gen 1 变成了 USB 3.2 Gen 1，USB 3.1 Gen 2 变成了 USB 3.2 Gen 2. 就连营销名称也发生了变化，USB-IF 也放弃了之前接受的“直观且无数字”的概念：他们没有将 USB 3.2 Gen 2x2 指定为 SuperSpeed++ 或 UltraSpeed，而是决定添加直接最大数据传输速度指示：
- USB 3.2 Gen 1 变成了 SuperSpeed USB 5Gbps，
- USB 3.2 Gen 2 - 超高速 USB 10Gbps，
- USB 3.2 Gen 2×2 - 超高速 USB 20Gbps。
如何应对USB标准的动物园？ 为了让您的生活更轻松，我们编制了一份汇总表备忘录，借助它，比较不同版本的界面并不困难。
标准版本
营销名称
速度，千兆位/秒
USB 3.0
USB 3.1
USB 3.2
USB 3.1版本
USB 3.2版本
USB 3.0
USB 3.1 Gen 1
USB 3.2 Gen 1
超
超高速 USB 5Gbps
5
–
USB 3.1 Gen 2
USB 3.2 Gen 2
超高速+
超高速 USB 10Gbps
10
–
–
USB 3.2 代 2×2
–
超高速 USB 20Gbps
20
以 SanDisk 产品为例的各种 USB 驱动器
但让我们直接回到今天讨论的主题。 闪存驱动器已经成为我们生活中不可或缺的一部分，经历了许多修改，有时甚至非常奇怪。 可从 SanDisk 产品组合中获得有关现代 USB 驱动器功能的最完整信息。
目前所有型号的 SanDisk 闪存驱动器均支持 USB 3.0 数据传输标准（又名 USB 3.1 Gen 1、又名 USB 3.2 Gen 1、又名 SuperSpeed - 几乎就像电影《莫斯科不相信眼泪》中的那样）。 其中您可以找到非常经典的闪存驱动器和更专业的设备。 例如，如果您想要一个紧凑型通用驱动器，那么关注 SanDisk Ultra 系列是有意义的。
迪Ultra
六种不同容量（从 16 到 512 GB）的修改可帮助您根据需要选择最佳选项，而不必为额外的 GB 支付过多费用。 高达 130 MB/s 的数据传输速度让您可以快速下载大文件，而方便的滑动盒可以可靠地保护连接器免受损坏。
对于追求优雅设计的爱好者，我们推荐 SanDisk Ultra Flair 和 SanDisk Luxe 系列 USB 驱动器。
闪迪至尊超轻薄
从技术上讲，这些闪存驱动器完全相同：两个系列的特点是数据传输速度高达 150 MB/s，每个系列都包含 6 个型号，容量从 16 GB 到 512 GB。 区别仅在于设计：Ultra Flair 采用了由耐用塑料制成的附加结构元件，而 Luxe 版本的机身完全由铝合金制成。
闪迪豪华版
除了令人印象深刻的设计和高数据传输速度之外，列出的驱动器还有另一个非常有趣的功能：它们的 USB 连接器是单片外壳的直接延续。 这种方法确保了闪存驱动器的最高级别的安全性：根本不可能意外损坏此类连接器。
除了全尺寸驱动器外，SanDisk 系列还包括“即插即用”解决方案。 当然，我们谈论的是超紧凑的 SanDisk Ultra Fit，其尺寸仅为 29,8 × 14,3 × 5,0 毫米。
闪迪至尊飞度
该产品几乎不超出 USB 连接器的表面，这使其成为扩展客户端设备存储的理想解决方案，无论是超级本、汽车音响系统、智能电视、游戏机还是单板计算机。
SanDisk 系列中最有趣的是 Dual Drive 和 iXpand USB 驱动器。 尽管设计存在差异，但这两个系列都由一个概念统一在一起：这些闪存驱动器具有两个不同类型的端口，这使得它们可以用于在 PC 或笔记本电脑和移动设备之间传输数据，而无需额外的电缆和适配器。
Dual Drive 系列硬盘专为运行 Android 操作系统并支持 OTG 技术的智能手机和平板电脑而设计。 这包括三行闪存驱动器。
微型SanDisk Dual Drive m3.0除了USB Type-A外，还配备了microUSB连接器，确保与前几年的设备以及入门级智能手机兼容。
闪迪双硬盘 m3.0
正如您可能从名称中猜到的那样，SanDisk Ultra Dual Type-C 具有更现代的双面连接器。 闪存驱动器本身变得更大、更重，但这种外壳设计提供了更好的保护，并且丢失设备变得更加困难。
闪迪 Ultra Dual Type-C
如果您正在寻找更优雅的产品，我们建议您查看 SanDisk Ultra Dual Drive Go。 这些驱动器采用与前面提到的 SanDisk Luxe 相同的原理：全尺寸 USB Type-A 是闪存驱动器主体的一部分，这可以防止其因操作不慎而损坏。 USB Type-C 连接器则受到旋转盖的良好保护，该旋转盖还具有用于钥匙扣的孔眼。 这种布置使得闪存驱动器真正时尚、紧凑且可靠。
闪迪至尊双硬盘Go
iXpand 系列与 Dual Drive 完全相似，只是 USB Type-C 被专有的 Apple Lightning 连接器取代。 该系列中最不寻常的设备可以称为 SanDisk iXpand：这款闪存驱动器采用环形形式的原创设计。
SanDisk iXpand
它看起来令人印象深刻，您还可以将一条带子穿过由此形成的孔眼，并将存储设备佩戴在脖子上等地方。 在 iPhone 上使用这种闪存驱动器比传统闪存驱动器方便得多：连接时，机身的大部分最终会位于智能手机后面，靠在其后盖上，这有助于最大限度地减少连接器损坏的可能性。
如果这种设计由于某种原因不适合您，那么考虑一下 SanDisk iXpand Mini 是有意义的。 从技术上讲，这与 iXpand 相同：该型号系列还包括 32、64、128 或 256 GB 的四个驱动器，最大数据传输速度达到 90 MB/s，即使直接从闪存观看 4K 视频也足够了驾驶。 唯一的区别在于设计：环路消失了，但出现了闪电连接器的保护盖。
闪迪 iXpand Mini
这个光荣家族的第三个代表，SanDisk iXpand Go，是 Dual Drive Go 的孪生兄弟：它们的尺寸几乎相同，此外，两个驱动器都配有旋转盖，尽管设计略有不同。 该系列包括 3 个型号：64、128 和 256 GB。
闪迪 iXpand Go
SanDisk 品牌生产的产品绝不限于列出的 USB 驱动器。 您可以在以下位置了解知名品牌的其他设备 .
来源： habr.com