Co dělá paměť Flash eMMC životaschopnou v mobilních zařízeních, ale ne počítačových počítačích?

Používání paměti flash pro spuštění systému stolních počítačů, jako je systém Windows, bylo již dávno upozorněno. Ale co je pro mobilní zařízení žádoucí a životaschopnou volbou? Dnešní příspěvek SuperUser Q & A má odpověď na zvědavou otázku čtenáře.

Dnešní zasedání Otázky a odpovědi nás přichází s laskavým svolením SuperUser - podřízené rozdělení Stack Exchange, které je založeno na komunitě prostřednictvím skupin webových stránek.

Otázka

Snímač SuperUser RockPaperLizard chce vědět, co dělá paměť Flash eMMC životaschopnou v mobilních zařízeních, ale ne PC:

Od chvíle, kdy byly vynalezeny USB flash disky, si lidé přemýšleli, zda mohou na nich provozovat své operační systémy. Odpověď byla vždy "ne", protože počet zápisů požadovaných operačním systémem by je rychle vyčerpal.

Vzhledem k tomu, že disky SSD se staly populárnějšími, zlepšila se technologie opotřebení, aby mohly operační systémy fungovat. Různé tablety, netbooky a jiné štíhlé počítače používají místo pevného disku nebo SSD flashovou paměť a na něm je uložen operační systém.

Jak se to náhle stalo praktickým? Používají obvykle například technologie pro vyrovnávání opotřebení?

Co dělá z paměti flash eMMC životaschopnou v mobilních zařízeních, ale ne PC?

Odpověď

Příspěvky uživatelů SuperUser Speeddymon a Journeyman Geek mají pro nás odpověď. První, Speeddymon:

Všechna paměťová zařízení typu flash, od tabletů po mobilní telefony, inteligentní hodinky, jednotky SSD, karty SD ve fotoaparátech a jednotky USB s palcem používají technologii NVRAM. Rozdíl je v architektuře NVRAM a způsobu, jakým operační systém připojuje souborový systém na jakékoliv paměťové médium.

Pro tablety a mobilní telefony s technologií Android je technologie NVRAM založena na eMMC. Data, která můžu najít na této technologii, naznačují, že mezi 3k až 10k zápisovými cykly. Naneštěstí nic z toho, co jsem dosud našel, není konečné, protože Wikipedia je prázdná v písemných cyklech této technologie. Všechna ostatní místa, která jsem se dívala, se stala různými fóry, takže jsem sotva to, co bych nazval spolehlivým zdrojem.

Pro srovnání jsou zápisové cykly na jiných technologiích NVRAM, jako jsou SSD, které používají technologii NAND nebo NOR, mezi 10k a 30k.

Nyní, pokud jde o volbu operačního systému, jak připojit souborový systém. Nemohu mluvit o tom, jak to Apple dělá, ale pro Android je čip rozdělen jako pevný disk. Máte oddíl operačního systému, datový oddíl a několik dalších vlastních oddílů v závislosti na výrobci zařízení.

Skutečný kořenový oddíl žije uvnitř bootloaderu, který je spolu s jádrem spojen s komprimovaným souborem (jffs2, cramfs atd.), Takže po dokončení bootovacího kroku zařízení 1 (obvykle obrazovka výrobce) se jádro bootů a kořenový oddíl je současně připojen jako disk RAM.

Jakmile se operační systém spustí, připojuje souborový systém primárního oddílu (/ systém, který je jffs2 na zařízeních před Androidem 4.0, ext2 / 3/4 na zařízeních od Android 4.0 a xfs na nejnovějších zařízeních) že k němu nelze zapisovat žádná data. To samozřejmě může být zpracováno takzvaným "zakořeněním" vašeho zařízení, což vám umožní přístup jako super uživatel a umožňuje vám znovu namapovat oddíl jako čtení / zápis. Vaše "uživatelská" data jsou zapsána na jiný oddíl na čipu (/ data, který vychází ze stejné konvence podle výše uvedené verze systému Android).

S větším počtem mobilních telefonů, které vybírají sloty pro karty SD, možná si myslíte, že se dostanete dříve, protože všechny vaše data jsou nyní ukládány do úložiště eMMC namísto SD karty. Naštěstí většina systémů souborů detekuje neúspěšný zápis do dané oblasti úložiště. Pokud se zápis nezdaří, data jsou tiše uložena do nové oblasti úložiště a špatná oblast (známá jako špatný blok) je odpojena ovladačem souborového systému, takže data již nejsou v budoucnu psána tam. Pokud dojde k selhání čtení, data jsou označena jako poškozená a uživatel je vyzván, aby spustil kontrolu systému souborů (nebo zkontrolovat disk) nebo zařízení automaticky kontroluje souborový systém během dalšího zavádění.

Ve skutečnosti má Google patent na automatické zjišťování a manipulaci se špatnými bloky: Správa špatných bloků ve flash paměti pro elektronickou kartu flash data

Chcete-li získat více informací, vaše otázka o tom, jak se to náhle stalo praktickým, není správná otázka. Nikdy nebylo nepraktické. Byl důrazně doporučen proti instalaci operačního systému (Windows) na SSD (pravděpodobně) kvůli počtu zápisů na disk.

Například registru obdrží doslova stovky čtení a zápisů za sekundu, které lze vidět pomocí nástroje Microsoft-SysInternals Regmon.

Instalace systému Windows byla doporučena proti SSD první generace, protože při nedostatečném vyrovnávání opotřebení byly data zapsaná do registru každou sekundu (pravděpodobně) nakonec zachycena až k počátečním uživatelům a vedla k neabsorbovatelným systémům v důsledku poškození registru.

S tabletami, mobilními telefony a v podstatě libovolným jiným vestavěným zařízením neexistuje žádný registr (samozřejmě se jedná o výjimky pro vestavěná zařízení Windows), a proto se neustále zapisují do stejných částí flashového média.

V případě zařízení se systémem Windows Embedded, jako je například mnoho kiosků, které se nacházejí na veřejných místech (např. Walmart, Kroger atd.), Kde se někdy může zobrazit náhodný BSOD, není možné provést spoustu konfigurací, protože jsou předem navrženy s konfiguracemi, které se nemají nikdy měnit. Jediný čas, kdy se změní, je předtím, než je čip napsán ve většině případů. Vše, co je třeba uložit, jako je platba do obchodu s potravinami, se provádí prostřednictvím sítě do databází úložiště na serveru.

Následuje odpověď od Journeymana Geeka:

Odpověď byla vždy "ne", protože počet zápisů požadovaných operačním systémem by je rychle vyčerpal.

Nakonec se staly nákladově efektivní pro hlavní použití. Toto "opotřebení" je jediným problémem, který je trochu předpokladem. Existují systémy, které po značnou dobu vybíjely pevnou paměť. Mnoho lidí, kteří postavili auto-motory vyřazené z CF karet (které byly elektricky kompatibilní s PATA a triviální k instalaci ve srovnání s pevnými disky PATA), a průmyslové počítače měly malé, robustní flash založené úložiště.

To znamená, že pro průměrného člověka nebylo mnoho možností. Mohli byste si koupit pricy CF kartu a adaptér pro laptop, nebo najít malý, velmi pricy průmyslový disk na module modul pro pracovní plochu. Oni nebyli příliš velké v porovnání se současnými pevnými disky (moderní IDE DOMs top na 8GB nebo 16GB myslím). Jsem si jist, že jste mohli dostat solidní systémové disky nastavené tak, aby se standardní SSD staly běžnými.

Ve skutečnosti nebylo vůbec žádné univerzální / magické vylepšení opotřebení, pokud vím. Tam byly přírůstkové zlepšení, zatímco jsme se stěhoval od pricy SLC k MLC, TLC, a dokonce i QLC spolu s menšími procesy velikosti (všechny z nich nižší náklady s nějakým vyšším rizikem opotřebení ven). Flash se stal mnohem levnějším.

Bylo také několik alternativ, které neměly problémy s opotřebením. Například běh celého systému z ROM (což je pravděpodobně polovodičové úložiště) a baterie s podporou paměti RAM, kterou mnoho starých SSD a přenosných zařízení, jako je Palm Pilot. Žádný z nich není dnes běžný. Pevný disk se houpal v porovnání s tvrzením, baterie s podporou RAM (příliš drahé), starší polovodiče (poněkud pricy) nebo rolníci se vlajkami (nikdy nechytili kvůli hrozné datové hustotě). Dokonce i moderní flash paměť je potomkem rychle vymazávajících eepromů a eepromy byly použity v elektronických zařízeních pro ukládání věcí, jako je firmware pro věky.

Pevné disky byly jednoduše na pevném křižovatce s velkým objemem (což je důležité), nízké náklady a relativně dostatečné skladování.

Důvodem, proč najdete eMMC v moderních, nízkopodlažních počítačích, jsou tyto součásti relativně levné, dostatečně velké (pro stolní operační systémy) za tyto náklady a sdílejí společné prvky se součástmi mobilních telefonů, takže se vyrábějí ve velkém se standardním rozhraním. Oni také dávají velkou hustotu skladování pro jejich objem. Vzhledem k tomu, že mnoho z těchto strojů má malý 32GB nebo 64GB disk, na paralelně s pevnými disky od léta před deseti lety, jsou rozumnou volbou v této roli.

Nakonec dosáhneme místa, kde si můžete uložit e-maily s dostatečným množstvím paměti za přijatelné ceny, a to s rozumnou rychlostí a bleskem, což je důvod, proč lidé jdou na ně.

Musíte něco přidat k vysvětlení? Vyjměte v komentářích. Chcete se dozvědět více odpovědí od ostatních uživatelů technologie Stack Exchange? Podívejte se na celý diskusní příspěvek zde.

Image Credit: Martin Voltri (Flickr)