Τι κάνει το eMMC Flash Memory Viable σε κινητές συσκευές, αλλά όχι υπολογιστές;

Η χρήση της μνήμης flash για την εκτέλεση ενός επιτραπέζιου συστήματος, όπως τα Windows, ενημερώθηκε για αρκετό καιρό. Αλλά τι έκανε μια επιθυμητή και βιώσιμη επιλογή για κινητές συσκευές; Η σημερινή θέση SuperUser Q & A έχει την απάντηση σε μια ερώτηση περίεργου αναγνώστη.

Η σημερινή συνάντηση ερωτήσεων και απαντήσεων έρχεται σε επαφή με το SuperUser - μια υποδιαίρεση του Stack Exchange, μια κοινότητα που κατευθύνεται από τους ιστότοπους ερωτήσεων & απαντήσεων.

Το ερώτημα

Ο αναγνώστης SuperUser RockPaperLizard θέλει να γνωρίζει τι καθιστά τη μνήμη flash eMMC βιώσιμη σε κινητές συσκευές, αλλά όχι υπολογιστές:

Από τότε που εφευρέθηκαν οι μονάδες flash USB, οι άνθρωποι αναρωτήθηκαν αν μπορούσαν να τρέξουν τα λειτουργικά τους συστήματα πάνω τους. Η απάντηση ήταν πάντα "όχι" επειδή ο αριθμός των εγγραφών που απαιτούνται από ένα λειτουργικό σύστημα θα τα έβγαζε γρήγορα.

Καθώς οι μονάδες SSD έχουν γίνει πιο δημοφιλείς, η τεχνολογία εξοικονόμησης ισορροπίας έχει βελτιωθεί για να επιτρέψει στα λειτουργικά συστήματα να τρέχουν πάνω τους. Διάφορα δισκία, netbooks και άλλοι υπολογιστές που χρησιμοποιούν λεπτό δίσκο χρησιμοποιούν μνήμη flash αντί για σκληρό δίσκο ή SSD και το λειτουργικό σύστημα είναι αποθηκευμένο σε αυτό.

Πώς έγινε αυτό ξαφνικά πρακτικό; Χρησιμοποιούν συνήθως τεχνολογίες εξομάλυνσης της φθοράς, για παράδειγμα?

Τι κάνει τη μνήμη flash eMMC βιώσιμη σε κινητές συσκευές, αλλά όχι υπολογιστές?

Η απάντηση

Οι συνδρομητές του SuperUser Speeddymon και Journeyman Geek έχουν την απάντηση για εμάς. Πρώτα επάνω, Speeddymon:

Όλες οι συσκευές μνήμης flash, από δισκία σε κινητά τηλέφωνα, έξυπνα ρολόγια, SSD, κάρτες SD σε φωτογραφικές μηχανές και μονάδες USB thumb drive χρησιμοποιούν τεχνολογία NVRAM. Η διαφορά είναι στην αρχιτεκτονική NVRAM και πως το λειτουργικό σύστημα τοποθετεί το σύστημα αρχείων σε οποιοδήποτε μέσο αποθήκευσης βρίσκεται.

Για τα tablet Android και τα κινητά τηλέφωνα, η τεχνολογία NVRAM βασίζεται στο eMMC. Τα δεδομένα που μπορώ να βρω σε αυτή την τεχνολογία υποδηλώνουν μεταξύ 3k και 10k κύκλους εγγραφής. Δυστυχώς, κανένα από αυτά που βρήκα μέχρι στιγμής δεν είναι οριστικό, καθώς η Wikipedia είναι κενή στους κύκλους εγγραφής αυτής της τεχνολογίας. Όλα τα άλλα μέρη που έχω δει είναι τυχαία διάφορα φόρουμ, επομένως δεν είναι αυτό που θα έλεγα ως αξιόπιστη πηγή.

Για λόγους σύγκρισης, οι κύκλοι εγγραφής σε άλλη τεχνολογία NVRAM, όπως οι SSD, που χρησιμοποιούν τεχνολογία NAND ή NOR, είναι μεταξύ 10k και 30k.

Τώρα, όσον αφορά την επιλογή του λειτουργικού συστήματος για την τοποθέτηση του συστήματος αρχείων. Δεν μπορώ να μιλήσω για το πώς το κάνει η Apple, αλλά για το Android, το τσιπ είναι χωρισμένο όπως ένας σκληρός δίσκος θα ήταν. Έχετε ένα διαμέρισμα λειτουργικού συστήματος, ένα διαμέρισμα δεδομένων και πολλά άλλα ιδιόκτητα διαμερίσματα ανάλογα με τον κατασκευαστή της συσκευής.

Η πραγματική διαμέριση ρίζας ζει μέσα στον bootloader, ο οποίος είναι συνδυασμένος ως συμπιεσμένο αρχείο (jffs2, cramfs κ.λπ.) μαζί με τον πυρήνα, έτσι ώστε όταν ολοκληρωθεί η εκκίνηση της πλατφόρμας 1 της συσκευής (συνήθως η οθόνη λογότυπου του κατασκευαστή), τότε ο πυρήνας οι μπότες και το διαμέρισμα ρίζας τοποθετούνται ταυτόχρονα ως δίσκος RAM.

Καθώς το λειτουργικό σύστημα εκκινεί, τοποθετεί το σύστημα αρχείων του πρωτεύοντος διαμερίσματος (/ system, το οποίο είναι jffs2 σε συσκευές πριν από το Android 4.0, ext2 / 3/4 σε συσκευές από το Android 4.0 και το xfs στις τελευταίες συσκευές) ότι δεν μπορεί να γραφτεί κανένα στοιχείο σε αυτό. Αυτό μπορεί, βεβαίως, να επεξεργαστεί γύρω από τη λεγόμενη "ρίζα" της συσκευής σας, η οποία σας δίνει πρόσβαση ως σούπερ χρήστης και σας επιτρέπει να επανατοποθετήσετε το διαμέρισμα ως ανάγνωση / εγγραφή. Τα δεδομένα "χρήστη" σας γράφονται σε ένα διαφορετικό διαμέρισμα στο τσιπ (/ δεδομένα, το οποίο ακολουθεί την ίδια σύμβαση όπως παραπάνω με βάση την έκδοση Android).

Με όλο και περισσότερα κινητά τηλέφωνα που αποκολλώνουν τις υποδοχές καρτών SD, ίσως νομίζετε ότι θα χτυπήσετε το καπάκι του κύκλου εγγραφής νωρίτερα επειδή όλα τα δεδομένα σας αποθηκεύονται τώρα στο χώρο αποθήκευσης eMMC αντί για μια κάρτα SD. Ευτυχώς, τα περισσότερα συστήματα αρχείων ανιχνεύουν μια αποτυχημένη εγγραφή σε μια δεδομένη περιοχή αποθήκευσης. Εάν αποτύχει η εγγραφή, τότε τα δεδομένα αποθηκεύονται σιωπηλά σε μια νέα περιοχή αποθήκευσης και η κακή περιοχή (γνωστή ως κακό μπλοκ) αποσυνδέεται από το πρόγραμμα οδήγησης του συστήματος αρχείων, έτσι ώστε τα δεδομένα να μην γράφονται πλέον εκεί στο μέλλον. Εάν αποτύχει η ανάγνωση, τα δεδομένα χαρακτηρίζονται ως διεφθαρμένα και είτε ο χρήστης ειδοποιείται να εκτελέσει έλεγχο συστήματος αρχείων (ή να ελέγξει το δίσκο) είτε η συσκευή ελέγχει αυτόματα το σύστημα αρχείων κατά την επόμενη εκκίνηση.

Στην πραγματικότητα, η Google διαθέτει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την αυτόματη ανίχνευση και χειρισμό κακών μπλοκ: Διαχείριση κακών μπλοκ σε μνήμη flash για ηλεκτρονική κάρτα flash δεδομένων

Για να φτάσετε στο σημείο αυτό, η ερώτησή σας για το πώς έγινε ξαφνικά πρακτική δεν είναι το σωστό ερώτημα. Ποτέ δεν ήταν πρακτικά αδύνατο. Συνιστάται έντονα να μην εγκαταστήσετε ένα λειτουργικό σύστημα (Windows) σε ένα SSD (πιθανώς) λόγω του αριθμού των εγγραφών που κάνει σε ένα δίσκο.

Για παράδειγμα, το μητρώο λαμβάνει κυριολεκτικά εκατοντάδες ανάγνωση και εγγραφές ανά δευτερόλεπτο, το οποίο μπορεί να παρατηρηθεί με το εργαλείο Microsoft-SysInternals Regmon.

Η εγκατάσταση των Windows συνιστάται κατά των SSD πρώτης γενιάς, διότι λόγω της έλλειψης ισοστάθμισης φθοράς, τα δεδομένα που έχουν εγγραφεί στο μητρώο κάθε δευτερόλεπτο (πιθανό) τελικά έφτασαν στα πρόωρα υιοθετούντα και οδήγησαν σε συστήματα χωρίς boot λόγω της διαφθοράς στο μητρώο.

Με τα δισκία, τα κινητά τηλέφωνα και σχεδόν οποιαδήποτε άλλη ενσωματωμένη συσκευή, δεν υπάρχει μητρώο (βέβαια οι εξαιρέσεις των Windows Embedded devices) και συνεπώς δεν υπάρχει καμία ανησυχία για τα δεδομένα που γράφονται συνεχώς στα ίδια μέρη του flash media.

Για ενσωματωμένες συσκευές Windows, όπως πολλά από τα περίπτερα που βρίσκονται σε δημόσιους χώρους (όπως η Walmart, Kroger κ.λπ.) όπου μπορεί να δείτε τυχαία BSOD από καιρό σε καιρό, δεν υπάρχουν πολλές ρυθμίσεις που μπορούν να γίνουν αφού έχουν σχεδιαστεί εκ των προτέρων με διαμορφώσεις που δεν προορίζονται ποτέ να αλλάξουν. Οι μόνες αλλαγές χρόνου γίνονται πριν το τσιπ γράφεται στις περισσότερες περιπτώσεις. Οτιδήποτε χρειάζεται να αποθηκευτεί, όπως η πληρωμή σας στο κατάστημα παντοπωλείων, γίνεται μέσω του δικτύου στις βάσεις δεδομένων του καταστήματος σε ένα διακομιστή.

Ακολουθούμενη από την απάντηση του Journeyman Geek:

Η απάντηση ήταν πάντα "όχι" επειδή ο αριθμός των εγγραφών που απαιτούνται από ένα λειτουργικό σύστημα θα τα έβγαζε γρήγορα.

Τελικά έγιναν οικονομικά αποδοτικά για την κύρια χρήση. Αυτή η "φθορά" είναι η μόνη ανησυχία είναι ένα κομμάτι μιας παραδοχής. Έχουν υπάρξει συστήματα που τρέχουν από μνήμη στερεάς κατάστασης για μια σημαντική χρονική περίοδο. Πολλοί λαοί που δημιούργησαν κάρτες αυτοκινήτων εκτόξευσαν κάρτες CF (οι οποίες ήταν ηλεκτρικά συμβατές με PATA και ασήμαντες για εγκατάσταση σε σύγκριση με τους σκληρούς δίσκους PATA) και οι βιομηχανικοί υπολογιστές είχαν μικρό,.

Τούτου λεχθέντος, δεν υπήρχαν πολλές επιλογές για τον μέσο άνθρωπο. Θα μπορούσατε να αγοράσετε μια κάρτα CF pricy και έναν προσαρμογέα για ένα φορητό υπολογιστή ή να βρείτε ένα μικροσκοπικό, πολύ pricy βιομηχανικό δίσκο σε μια μονάδα μονάδας για μια επιφάνεια εργασίας. Δεν ήταν πολύ μεγάλες σε σύγκριση με τους σύγχρονους σκληρούς δίσκους (μοντέρνα IDE DOMs κορυφαία σε 8GB ή 16GB νομίζω). Είμαι σχεδόν βέβαιος ότι θα μπορούσατε να έχετε πάρει στερεάς κατάστασης δίσκους συστήματος που έχουν ρυθμιστεί πριν από την πρότυπη SSDs έγινε κοινή.

Δεν υπήρξαν πραγματικά καθολικές / μαγικές βελτιώσεις στην εξομάλυνση της φθοράς όσο γνωρίζω. Έχουν σημειωθεί βελτιωμένες βελτιώσεις, ενώ έχουμε απομακρυνθεί από το SLC pricy σε MLC, TLC, ακόμα και QLC μαζί με μικρότερα μεγέθη διεργασιών (όλα αυτά με χαμηλότερο κόστος με κάποιο υψηλότερο κίνδυνο φθοράς). Το φλας έχει φτάσει πολύ φθηνότερα.

Υπήρχαν επίσης μερικές εναλλακτικές λύσεις που δεν είχαν προβλήματα φθοράς. Για παράδειγμα, τρέχει ολόκληρο το σύστημα από ένα ROM (το οποίο είναι πιθανώς στερεάς κατάστασης αποθήκευσης) και RAM με μπαταρίες, που πολλές πρώιμες μονάδες SSD και φορητές συσκευές όπως το Palm Pilot που χρησιμοποιούνται. Κανένα από αυτά δεν είναι κοινό σήμερα. Οι σκληροί δίσκοι συγκλόνισαν, σε αντίθεση με την λέξη, την RAM με μπαταρία (υπερβολικά ακριβό), τις πρώιμες συσκευές στερεάς κατάστασης (κάπως pricy) ή τους αγρότες με σημαίες (που δεν πιάστηκαν ποτέ λόγω της τρομερής πυκνότητας δεδομένων). Ακόμη και η σύγχρονη μνήμη flash είναι απόγονος των eeproms ταχείας διαγραφής και οι eeproms έχουν χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρονικές συσκευές για αποθήκευση πράξεων όπως firmware για ηλικίες.

Οι σκληροί δίσκοι ήταν απλά σε μια ωραία διασταύρωση μεγάλου όγκου (που είναι σημαντική), χαμηλού κόστους και σχετικά επαρκούς αποθήκευσης.

Ο λόγος που βρίσκετε τα eMMC σε σύγχρονους υπολογιστές χαμηλού επιπέδου είναι ότι τα στοιχεία είναι σχετικά φτηνά, αρκετά μεγάλα (για λειτουργικά συστήματα επιτραπέζιων υπολογιστών) με το κόστος αυτό και μοιράζονται κοινά στοιχεία με τα κινητά τηλέφωνα, έτσι ώστε να παράγονται χύμα με μια τυποποιημένη διεπαφή. Παρέχουν επίσης μεγάλη πυκνότητα αποθήκευσης για τον όγκο τους. Λαμβάνοντας υπόψη ότι πολλές από αυτές τις μηχανές έχουν μια ασήμαντη 32GB ή 64GB δίσκο, σε ίση με σκληρούς δίσκους από το καλύτερο μέρος πριν από μια δεκαετία, είναι μια λογική επιλογή σε αυτό το ρόλο.

Τελικά φτάνουμε στο σημείο όπου μπορείτε να αποθηκεύσετε ένα λογικό ποσό μνήμης οικονομικά και με λογικές ταχύτητες στα eMMCs και flash, γι 'αυτό και οι άνθρωποι πηγαίνουν γι' αυτούς.

Έχετε κάτι να προσθέσετε στην εξήγηση; Απενεργοποιήστε τα σχόλια. Θέλετε να διαβάσετε περισσότερες απαντήσεις από άλλους τεχνολογικούς χρήστες Stack Exchange; Δείτε το πλήρες νήμα συζήτησης εδώ.

Πιστωτική εικόνα: Martin Voltri (Flickr)