Какво прави eMMC флаш памет жизнеспособна в мобилни устройства, но не и персонални компютри?

Използването на флаш памет за стартиране на настолна система, подобно на Windows, беше посъветвано от доста време. Но какво го направи желана и жизнеспособна опция за мобилни устройства? Днешната публикация за въпроси и отговори SuperUser има отговор на въпрос на любопитен читател.

Днешната сесия за въпроси и отговори идва при нас с любезното съдействие на SuperUser - подразделение на Stack Exchange, групирано от общността уеб сайтове за въпроси и отговори.

Въпроса

Четецът на суперпотребител RockPaperLizard иска да знае какво прави флаш паметта eMMC жизнеспособна в мобилни устройства, но не и в персонални компютри:

Откакто USB флаш памети са измислени, хората се чудят дали биха могли да управляват операционните си системи върху тях. Отговорът винаги е бил “не”, тъй като броят на записите, изисквани от една операционна система, бързо би ги износвал.

Тъй като SSD дисковете стават все по-популярни, технологията за изравняване на износването се е подобрила, за да позволи на операционните системи да работят с тях. Различни таблети, нетбуци и други тънки компютри използват флаш памет вместо твърд диск или SSD и операционната система се съхранява в нея.

Как изведнъж това стана практично? Обикновено те прилагат технологии за изравняване на износването?

Какво прави флаш паметта eMMC жизнеспособна в мобилни устройства, но не и в персонални компютри?

Отговорът

Сътрудниците на SuperUser Speeddymon и Journeyman Geek имат отговор за нас. Първо, Speeddymon:

Всички устройства с флаш памет, от таблети до мобилни телефони, смарт часовници, SSD дискове, SD карти в камери и USB памети използват NVRAM технология. Разликата е в NVRAM архитектурата и как операционната система монтира файловата система на какъвто и да е носител, в който е включена.

За Android таблети и мобилни телефони, NVRAM технологията е базирана на eMMC. Данните, които мога да намеря по тази технология, предлага между 3k до 10k цикъла на писане. За съжаление, нищо от онова, което открих досега, не е окончателно, тъй като Уикипедия е празна в цикъла на писане на тази технология. Всички други места, които гледах, се оказаха различни форуми, едва ли това, което бих нарекъл надежден източник.

За сравнение, циклите на записване на други NVRAM технологии, като SSD, които използват NAND или NOR технология, са между 10k и 30k.

Сега, що се отнася до избора на операционната система как да монтирате файловата система. Не мога да говоря за това как Apple го прави, но за Android чипът е разделен като твърд диск. Имате дял на операционната система, дял за данни и няколко други собствени дяла в зависимост от производителя на устройството.

Истинският коренен дял живее в буутлоудъра, който е компресиран като компресиран файл (jffs2, cramfs и т.н.) заедно с ядрото, така че когато стартира първото ниво на устройството (обикновено логото на производителя), тогава ядрото Boots и root дялът е едновременно монтиран като RAM диск.

Когато операционната система се стартира, тя монтира файловата система на основния дял (/ system, която е jffs2 на устройства преди Android 4.0, ext2 / 3/4 на устройства от Android 4.0, и xfs на най-новите устройства), така че само за четене, така че че в него не могат да се записват данни. Разбира се, това може да се извърши с така нареченото "вкореняване" на вашето устройство, което ви дава достъп като супер потребител и ви позволява да пренастроите дяла като четене / запис. Вашите „потребителски“ данни се записват на различен дял на чипа (/ данни, които следват същата конвенция, както по-горе, въз основа на версията на Android).

С все повече и повече мобилни телефони, изхвърлящи слотовете за SD карти, може би си мислите, че ще ударите капачката за цикъла на писане по-рано, защото всичките ви данни сега се съхраняват в eMMC хранилище вместо в SD карта. За щастие, повечето файлови системи откриват неуспешно записване в дадена област на съхранение. Ако записът е неуспешен, тогава данните се записват в нова област на съхранение, а лошата област (известна като лош блок) се огражда от драйвера на файловата система, така че данните вече не се записват там. Ако четенето не успее, тогава данните се маркират като повредени и потребителят се уведомява да изпълни проверка на файловата система (или проверка на диск) или устройството автоматично проверява файловата система по време на следващото зареждане..

Всъщност Google има патент за автоматично откриване и управление на лоши блокове: Управление на лоши блокове във флаш паметта за електронна флаш карта с данни

За да стигнете по-подробно до въпроса, вашият въпрос за това как това внезапно стана практичен, не е правилният въпрос. На първо място, никога не е било непрактично. Силно бе препоръчано да не се инсталира операционна система (Windows) на SSD (вероятно) поради броя на записите, които тя прави на диск..

Например регистърът получава буквално стотици четения и записвания в секунда, което може да се види с инструмента Microsoft-SysInternals Regmon.

Инсталирането на Windows беше препоръчано за SSD от първо поколение, защото с липсата на изравняване на износването, данните, записани в системния регистър всяка секунда (вероятно), в крайна сметка бяха достигнали до ранните потребители и доведоха до неусвояеми системи поради повреда в системния регистър..

С таблети, мобилни телефони и почти всички други вградени устройства няма регистър (Windows Embedded устройствата са изключения, разбира се) и следователно няма притеснения за непрекъснато записване на данни в същите части на флаш средата.

За Windows Embedded устройства, като например много от павилионите, открити на обществени места (като Walmart, Kroger и др.), Където може да видите случайно BSOD от време на време, няма много конфигурация, която може да се направи, тъй като те са предварително проектирани с конфигурации, които никога не се променят. Единственото време, в което се извършват промените, е преди чипът да бъде написан в повечето случаи. Всичко, което трябва да бъде запазено, като плащането Ви в магазина за хранителни стоки, се извършва по мрежата в базите данни на магазина на сървър..

Следван от отговора от Journeyman Geek:

Отговорът винаги е бил “не”, тъй като броят на записите, изисквани от една операционна система, бързо би ги износвал.

Накрая те станаха рентабилни за масовата употреба. Това „износване“ е единственото притеснение, което е малко предположение. Имаше системи, работещи от твърдата памет за значителен период от време. Много хора, които са построили автомобилни устройства, са изключени от CF карти (които са електрически съвместими с PATA и тривиални за инсталиране в сравнение с PATA твърдите дискове), а промишлените компютри са имали малка, твърда памет.

Въпреки това нямаше много възможности за обикновения човек. Можете да закупите pricy CF карта и адаптер за лаптоп, или да намерите малък, много скъп индустриален диск на модулно устройство за десктоп. Те не бяха много големи в сравнение със съвременните твърди дискове (съвременните IDE DOMs достигат до 8GB или 16GB). Аз съм сигурен, че бихте могли да се сдобиете с твърди дискове, преди да станете стандартни SSD дискове.

Наистина не е имало никакви универсални / магически подобрения в нивото на износване, доколкото знам. Налице са постепенни подобрения, докато сме се отдалечавали от PRCI на MFC, TLC и дори QLC, заедно с по-малки размери на процесите (всички с по-ниска цена с по-висок риск от износване). Flash стана много по-евтин.

Имаше и няколко алтернативи, които нямаха проблеми с износването. Например, стартирането на цялата система от ROM (което е сигурно твърдо състояние) и RAM на батерията, която много ранни SSD и преносими устройства, като Palm Pilot използва. Нито едно от тях не е често срещано днес. Твърдите дискове се разтърсваха в сравнение с други думи, RAM с батерия (твърде скъпо), ранни твърди устройства (малко прилични), или селяни с флагове (никога не се хващаха заради ужасната плътност на данните). Дори и модерната флаш памет е потомък на бързо изтриващи eeproms и eeproms са били използвани в електронни устройства за съхранение на неща като фърмуер за векове.

Твърдите дискове просто бяха на приятно пресечение на голям обем (което е важно), ниска цена и относително достатъчно място за съхранение.

Причината, поради която намирате eMMC в съвременните компютри с нисък клас, е, че компонентите са относително евтини, достатъчно големи (за настолни операционни системи) на тази цена и споделят сходството с компонентите на мобилните телефони, така че те се произвеждат в насипно състояние със стандартен интерфейс. Те също дават голяма плътност на съхранение за техния обем. Като се има предвид, че много от тези машини имат нисък 32GB или 64GB диск, наред с твърдите дискове от по-голямата част от преди десетилетие, те са разумен вариант в тази роля..

Най-накрая достигаме до точката, в която можете да съхранявате разумно количество памет на достъпни цени и с разумни скорости на eMMC и флаш, поради което хората отиват за тях.

Имате ли какво да добавите към обяснението? Звучи в коментарите. Искате ли да прочетете повече отговори от други технологични потребители на Stack Exchange? Вижте пълната тема за дискусия тук.

Кредит за снимката: Мартин Волтри (Flickr)