Über die Zuverlässigkeit von USB-Sticks und Speicherkarten sowie Hauptursachen für den Datenverlust.


Teil 2

Beschädigungen durch elektrische Einwirkungen

Instabile Stromversorgung sowie auch elektrostatische Entladungen sind eine häufige Ursache für Funktionsstörungen der Flashspeicher. Viele moderne Modelle verfügen nicht über eine ausreichende Sicherung gegen Spannungsabfälle und zufällige Stromspitzen, welche die Ausfälle verursachen. Wahrscheinlich hat es mit der Politik der Produktionsverbilligung zu tun, als von dem Schaltkreis „übrige“ Sicherungselemente ausgeschlossen wurden. Teilweise sind auch  billige minderwertige Netzteile mit ihren Welligkeiten der Spannung in den 5V-Leitungen daran schuld.

Öfters führt zum Ausfall der Speicherkarte eine alte Stromleitung: viele Computer sind immer noch nicht geerdet. Auf ihrem Gehäuse kann das Potential von einigen dutzenden Volt gespeichert sein und es kann überall durch elektrostatische Aufladung zu einer Entladung kommen. Unter ungünstigen Bedinungen führt das Ganze zum Durchbrennen des Controllers und anderer dazugehörigen elektronischen Teile. Unter Berücksichtigung der elektrischen Ladung am Menschenkörper kann der Moment des Stromanschlusses  am gefährlichsten sein.

Noch eine Fehlerursache ist der „Faktor Mensch“ beim Zusammenbau vom Rechner. Fahrlässige oder einfach unerfahrene Mitarbeiter schaffen es, eine Portschleife vom USB-Anschluß an der Vorderseite des Gehäuses an Motherboard falsch anzuschließen. Das führt zur Umpolung der Leitungen und der USB-Stick verbrennt langsam schon beim ersten Anschluss :(. Die Schleife ist meistens nicht abgeschirmt und selbst der richtige Zusammenbau schließt die Induktionen im Gehäuse nicht aus, die zu den Arbeitsstörungen des Portes führen. Das an so einem USB-Anschluss angeschlossenes Flash-Laufwerk kann langsam  und mit Störungen funktionieren, oder überhaupt vom System nicht identifiziert werden, was oft zur falschen Identifizierung der Fehler beiträgt.

Das Problem der Überhitzung kommt bei Flash-Disks  nicht so häufig vor, wie bei Festplatte und ihrer Mechanik. Aber auch hier gibt es  eine Ursache für solche Fehler. Viele Plastikgehäuse gewährleisten keine nötige Wärmeableitung, dementsprechend unter Last können Bauteile überhitzen, ausfallen, oder sogar das Gehäuse schmelzen lassen. Am häufigsten ist der Stromgleichhalter betroffen. Der Gerechtigkeit halber muß man sagen, dass in den modernen Speicherkarten / USB-Sticks  die Einbauelemente verbessert, sowie mehr Aufmerksamkeit der Wärmeableitung gewidmet wurde, somit taucht das Problem seltener auf.

Erhöhte Temperatur bei der Nutzung ist auch für  Flash-Speicherchips schädlich. Obwohl sie laut technischer Beschreibung bis zu 125º  dauerhaft aushalten können,  sinkt jedoch in der Praxis ihre Leistungsfähigkeit schon ab 70º schlagartig ab und die Wahrscheinlichkeit für Ausfälle steigt. Solche Erhitzung ist leichter zu erreichen als es scheint: da  „hilft“  direkte Nachbarschaft mit den leistungsstarken Teilen ( CPU, GPU etc. ) in engem Gehäuse.

Was die Flash-Speicherkarten betrifft, so besteht hier eine reale Gefahr ihrer Beschädigung durch elektrostatische Entladung, wenn sie aus dem Slot herausgenommen werden. Besonders ungeschützt sind die Speicherkarten mit offenen Kontakten, wie z.B. SD, MMC; aus offensichtlichen Gründen ist es schwieriger CF oder MS  Speicherkarten mit Elektrostatik zu beschädigen.

Reparatur: Ersetzen der beschädigten Teile. Es ist nicht immer günstig einen Controller oder Flash-Chip zu ersetzen, deshalb ist die Reparatur normalerweise auf den Ersatz der abgebrannten elektronischen Einheiten begrenzt.

Vorbeugungsmaßnahmen: stellen Sie für Ihren Compter Erdung und stabile Stromversorgung sicher. Benutzen Sie qualitativ hochwertige zertifizierte Netzteile mit ausreichender Speicherkapazität im Wert von 50 Euro und mehr. Bevor Sie ein USB-Stick in den USB-Port einstecken, berühren Sie das Computergehäuse, um Potentiale auszgugleichen. Gegen Elektrostatik und Erhitzung sind Flash-Disks mit einem metallischen Gehäuse besser geschützt.

Angesichts der Probleme mit dem Zusammenbau und zwecks Reduzierung weiterer Induktionen wird es empfohlen, USB-Ports zu benutzen, die auf dem Motherboard angelötet sind. Um den bequemen Zugang zur Hinterseite des Gehäuses zu haben, benutzen sie ein USB-Verlängerungskabel. Die Qualitätsware erkennt man an gedrehten Drahtpaaren mit Abschirmung und einem Außendurchmesser mit nicht weniger als 5 mm. Das Kabel soll nicht zu lang sein (optimal sind 0,8-1,5 m) und sich nicht neben anderen Kabeln befinden.

Mit Flash-Speicherkarten muß man vorsichtig umgehen. Man sollte die offenen Kontakte nicht berühren und nach Möglichkeit die Karte nicht aus dem Kartenleser oder Kamera herausnehmen, wenn der Speicher / Lesevorgang nicht vollständig abgeschlossen wurde.

 

Speichercontrollerausfälle

Mit einem Controller ist jeder USB-Stick und viele Flash-Speicherkarten ausgestattet, er ist für Datentransfer zwischen dem äußerem Interface und  Flash-Speicher Baustein(en) zuständig und erfüllt eine Vielzahl von anderen Aufgaben.

Wie die Praxis zeigt, ist das Mikroprogramm vom Controller verschiedenen äußeren Einflüssen ausgesetzt – Einwirkungen wie Störungen bei der Stromversorgung, elektrostatischen Entladungen, Interface-Fehler usw. können sie beschädigen. In diesen Fällen wird der Speichercontroller blockiert und reagiert nicht mehr auf die Befehle des Computerbetriebssystems. Äußerlich tritt das als Computermeldung  „Unbekanntes Gerät“ im Bezug auf den Speicher,  oder als auswechselbares Laufwerk mit Nullkapazität in Erscheinung. Wenn Sie ihn aufrufen, können solche Meldungen wie „Legen sie einen Datenträger in Laufwerk ein“, „Sie müssen das Laufwerk formatieren bevor Sie es verwenden können“, oder „Kein Zugriff auf Laufwerk“ erscheinen.

Natürlich gibt es keinen Zugriff auf die Dateien auf übliche Art und Weise, aber im Flash-Speicherchip bleiben die Daten erhalten und man kann sie unmittelbar vom Chip mittels spezieller Ausrüstung (i.d.R. Programmiergerät mit geeignetem Adapter) ablesen. Eine detaillierte Beschreibung solcher Technologien liegt leider abseits von Inhaltsrahmen dieses Artikels.

Machmal ist der Speicher nur für das Lesen von Daten zugänglich, wobei die Schalterstellung des Datenaufzeuchnungsschalters, wenn es ihn gibt,  keine Rolle spielt.  Die Daten sind sichtbar und lesbar, aber bei den Versuchen eine neue Datei zu erstellen, zu löschen oder zu initialisieren kommt die Meldung „Diese Disk ist für Datenaufzeichnung gesprerrt“. Der Controller schaltet diesen Arbeitsmodus ein, wenn er einen Gerätfehler beim Flash-Speicher entdeckt, um ihre weitere Zerstörung vorzubeugen (NAND – Flash wird beim Speichern meistens beschädigt). In diesem Fall geht es nur um die Reparatur eines Speichers.

Viele Speichercontroller schützen zusätzlich Ihre Daten sowie Privatsphäre, indem mit Hilfe eines auf dem USB-Stick vorhandenen Programms eine versteckte Partition erstellt wird, die nach der Passworteingabe erst geöffnet wird. Diese Funktion ist momentan nocht nicht standardisiert, ist aber nicht besonders zuverlässig: die versteckte Partition wird selbst bei leichten Störungen gesperrt. Als Ursache können sowohl vorher erwähnte äußere Einwirkungen auf den Controller, als  auch einige Handlungen vom Anwender (z.B. ein Formatierungsversuch mit „fremdem“ Dienstprogramm) dienen. Die Wiederherstellung von Dateien ist in solchen Fällen zweifellos die Aufgabe von Fachleuten.

Reparatur: Wiederherstellung der Controllerfunktion mit Hilfe von technologischen Dienstprogrammen. Solche Dienstprogramme sind streng spezialisiert und man muß nur die für Ihre Version des Controllermodells benutzen. Es ist nicht ausreichend nur das Modell von dem Flash-Speicher zu kennen, da verschiedene Exemplare von gleichem Modell über verschiedene Controller verfügen können: so sieht in der Realität die moderne Produktion aus.

In vielen Fällen stellt die Controller-Entwicklerfirma ihr Instrumentarium nur den Speicherherstellern und autorisierten Werkstätten zur Verfügung und das auf Basis eines streng festgelegten Lizenzvertrages. Selbstverständlich ist solche Software nicht im öffentlichen Verkauf erhältlich, deswegen ist die Reparatur mit eigenen Kräften ziemlich mühsam.

In der letzten Zeit nimmt solche Art von Begrenzungen zu. Das wurde durch die unstabile Situation auf dem Markt verursacht, da viele Fälschungen aus China auf den Markt gelangen. So wurden z.B. Flash-Disks verkauft, die auf die höhere Größenangabe „umgewandelt“ wurden (z.B. auf 64 GB bei vorgesehenem 1 GB). Der Käufer kann den Betrug nicht gleich entdecken sondern erst, als die gespeicherten Dateien über die reale Kapazität von Flash-Speicherchips hinausgegangen sind (der Speicher wird einfach nicht identifiziert). Es sind auch doppelt oder vierfach „abgeschnittene“ Exemplare bekannt.

In den beschriebenen Fällen hat den Fälschern die erwähnte Software große Hilfe geleistet, weil die öffentlich zugänglich war. Es wurden beim flashen von USB-Sticks die Speicherdaten gefälscht, deren Dienstprogrammen im Internet frei zugänglich waren.

Bitte beachten Sie, dass bei der Controllerneuprogrammierung ein Flash-Speicher normalerweise alle Daten verliert und Reparatur sowie auch Wiederherstellung der Daten nicht mehr möglich sind.

Vorbeugungsmaßnahmen: schützen Sie Ihre Speicher vor Elektrostatik, was besonders im Winter mit seiner trockener Luft und wegen der Verwendung von Wollkleidung aktuell ist. Vermeiden Sie Störungen der Stromversorgung während der Arbeit mit Speichern (am besten  schließen Sie den Computer an die unterbrechungsfreie Stromversorgnung an). Vergessen Sie auch sicheres Speicherherausnehmen nicht. Flash-Disks mit Kennworteingabe brauchen besonders vorsichtige Handhabung.

Abnutzung des Speichers

Der Speicher wird erkannt und funktioniert, aber seine Dateien werden mit Fehlern gelesen. Dateiinhalte werden verdreht, Datenarchiv wird beschädigt, es kann auch die Meldung „CRC-Fehler“ kommen.

Die Ursache dafür sind Defekte vom Flash-Speicher auf physischer Ebene, was am häufigsten  an Produktionsfehlern oder der Abnutzung liegt. NAND-Flash konnte ursprünglich nur eine begrenzte Anzahl von Speichervorgängen ermöglichen, und je höher die Speicherkapazität des Chips ist, desto niedriger ist die Nutzungsdauer: von 1 Mio. Schreibzyklen vor einigen Jahren bis 100 Tausend  in neuen Models und sogar 10 Tausend in billigem Speicher MLC (Multi – Level Cell).

Die wirkliche Lebensdauer von jedem einzelnen Speicherchip hängt von seiner Produktionsqualität und der Handhabung ab und kann in der Praxis  niedriger als vorher angekündigt sein. Gleichzeitig gibt  es keine Begrenzungen für Anzahl der Lesevorgänge, ganz oft wird die Sicherheit von einst gespeicherten Dateien für 10 Jahre garantiert.

Auf jedem Fall ist die Lebensdauer vom Flash-Speicher im Vergleich zu anderern austauschbaren Datenträgern ziemlich hoch (FDD, ZIP, CD-RW, BD-RW, Tape). Abnutzung würde keine große Rolle spielen, wenn die Speicherung unter allen Adressen  gleichmäßig erfolgen würde. Leider stimmt das aber nicht und das Problem liegt im Dateisystem FAT. Eine Reihe ihrer Arbeitstabellen werden bei jeder Aktualisiertung von jeder Datei neu gespeichert und genau diese Speicherzellen werden als erste beschädigt.

Um diese Erscheinung zu beheben, wird die „Wear-Leveling“ Technologie eingesetzt: oft geänderte Dateien werden unter Adressenbereichen vom Flash-Speicher eingeordnet, so dass die Abspeicherung unter verschiedenen physischen Adressen erfolgt. Jeder Controller ist mit eigenem Nutzungsausgleichalgorithmus ausgestattet, wobei es schwierig ist die Effizienz von verschiedenen Modellen zu vergleichen, da Einzeilheiten zu ihrer Arbeit nicht veröffentlicht werden. Es herrscht die Meinung, dass der Nutzungsausgleich die Leistungskapazität vom Flash-Speicher um 3 bis 5 Mal erhöht.

Reparatur: Low-Level-Formatierung mit Fehlerdeckung. Dieses Verfahren ist dem „Remappen“ von Festplatten ähnlich: es werden der Reihe nach alle Adressen getestet, enteckte defekte Sektoren werden in den Reservbereich des Speichers geschickt und künftig nicht mehr benutzt. Wenn die Anzahl der Defekte wächst, kann die nützliche Kapazität vom Speicher etwas sinken, aber er bleibt anwendbar.

USB-Stick wird mittels speziellen Dienstprogramms formatiert, mit der die Ware ausgestattet wird oder von der Webseite des Herstellers heruntergeladen werden kann. Alle Dateien gehen bei diesem Verfahren verloren. Es gibt viel weniger Dienstrogramme gleicher Art für Flash-Speicherkarten. Angeblich sind die Hersteller der Meinung, dass übliche Anwendung von Speicherkarten zu ihrer schnellen Abnutzung nicht führt.

Vorbeugungsmaßnahmen: Leistungskapazität beim Abspeichern begrenzt die Lebensdauer von Flash-Speicher Geräten enorm (das ist Hauptunterschied zu den Festplatten). Selbstverständlich hängt die Nutzungszeit jedes bestimmten Gerätes von der Nutzungsart ab. So, wenn Sie auf der Flash-Disk eine Datenbank haben, bei der Arbeit mit derer viele Dateien automatisch akutalisiert werden, kommen Probleme schon in wenigen Monaten. Andererseits hat ein Digital-Camera-Inhaber  in diesem Sinne nichts zu riskieren – nacheinander folgende Abspeicherung der Fotos im Flash-Speicher und nachher ihr Herunterladen auf den Computer und volle Formatierung sparen die Nutzungsresource einer Speicherkarte ziemlich stark.

Im Durchschnitt werden USB-Sticks innerhalb von 1,5-2 Jahren bis zu den ersten Abnutzungserscheinungen benutzt. Um Störungen vorzubeugen, machen Sie mal während der aktiven Arbeit eine Low-Level-Formatierung (natürlich wenn Sie die nötigen Dateien vorher gesichert haben).

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert