Používání flash paměti ke spuštění desktopového systému, jako je Windows, bylo po nějakou dobu nedoporučováno. Ale co z něj učinilo žádoucí a životaschopnou volbu pro mobilní zařízení? Dnešní příspěvek SuperUser Q&A má odpověď na otázku zvědavého čtenáře.
Dnešní relace Otázky a odpovědi k nám přichází s laskavým svolením SuperUser - členění Stack Exchange, komunitního seskupení webů otázek a odpovědí.
Otázka
Čtečka SuperUser RockPaperLizard chce vědět, co dělá paměť eMMC flash životaschopnou v mobilních zařízeních, ale ne v počítačích:
Od té doby, co byly USB flash disky vynalezeny, si lidé kladli otázku, zda na nich mohou provozovat své operační systémy. Odpověď byla vždy „ne“, protože počet zápisů vyžadovaných operačním systémem by je rychle vyčerpal.
Jak se SSD disky staly populárnějšími, zlepšila se technologie vyrovnávání opotřebení, aby na nich mohl běžet operační systém. Různé tablety, netbooky a další tenké počítače používají místo pevného disku nebo SSD flash paměť a je na ní uložen operační systém.
Jak se to najednou stalo praktickým? Obvykle implementují například technologie vyrovnávání opotřebení?
Co dělá paměť eMMC flash životaschopnou v mobilních zařízeních, ale ne v počítačích?
Odpověď
Odpovědi pro nás mají přispěvatelé SuperUser Speeddymon a Journeyman Geek. Nejprve, Speeddymon:
Všechna paměťová zařízení flash, od tabletů po mobilní telefony, chytré hodinky, SSD, SD karty ve fotoaparátech a USB flash disky, používají technologii NVRAM. Rozdíl je v architektuře NVRAM a v tom, jak operační systém připojuje souborový systém na jakékoli paměťové médium, na kterém je.
U tabletů a mobilních telefonů Android je technologie NVRAM založena na eMMC. Data, která na této technologii najdu, naznačují mezi 3 až 10 tisíci cykly zápisu. Bohužel nic z toho, co jsem zatím našel, není definitivní, protože Wikipedia je prázdná v cyklech zápisu této technologie. Všechna ostatní místa, která jsem prohledal, byla různá fóra, takže sotva bych nazval spolehlivým zdrojem.
Pro srovnání, cykly zápisu na jiných technologiích NVRAM, jako jsou SSD, které používají technologii NAND nebo NOR, jsou mezi 10k a 30k.
Nyní, pokud jde o volbu operačního systému, jak připojit souborový systém. Nemohu mluvit o tom, jak to dělá Apple, ale pro Android je čip rozdělen, jako by to byl pevný disk. Máte oddíl operačního systému, datový oddíl a několik dalších proprietárních oddílů v závislosti na výrobci zařízení.
Skutečný kořenový oddíl žije uvnitř bootloaderu, který je dodáván jako komprimovaný soubor (jffs2, cramfs atd.) Společně s jádrem, takže když je dokončeno spuštění 1. fáze zařízení (obvykle obrazovka s logem výrobce), pak jádro boty a kořenový oddíl je současně připojen jako disk RAM.
Jakmile se operační systém spustí, připojí souborový systém primárního oddílu (/ system, což je jffs2 na zařízeních před Androidem 4.0, ext2 / 3/4 na zařízeních od Androidu 4.0 a xfs na nejnovějších zařízeních) jako jen pro čtení, takže že do něj nelze zapisovat žádná data. To lze samozřejmě vyřešit takzvaným „rootováním“ vašeho zařízení, které vám umožní přístup jako super uživatel a umožní vám znovu připojit oddíl jako čtení / zápis. Vaše „uživatelská“ data se zapisují do jiného oddílu na čipu (/ data, který se řídí stejnou konvencí jako výše na základě verze pro Android).
S více a více mobilními telefony, které se zbavují slotů pro SD karty, si možná myslíte, že narazíte na omezení cyklu zápisu dříve, protože všechna vaše data se nyní ukládají do úložiště eMMC místo na SD kartu. Naštěstí většina souborových systémů detekuje neúspěšný zápis do dané oblasti úložiště. Pokud se zápis nezdaří, pak se data tiše uloží do nové oblasti úložiště a chybná oblast (známá jako špatný blok) je uzavřena ovladačem systému souborů, aby se tam data v budoucnu již nezapisovala. Pokud se čtení nezdaří, jsou data označena jako poškozená a buď je uživateli řečeno, aby provedl kontrolu systému souborů (nebo zkontroloval disk), nebo zařízení automaticky zkontroluje systém souborů během dalšího spuštění.
Ve skutečnosti má Google patent na automatickou detekci a zpracování chybných bloků: Správa vadných bloků v paměti flash pro flash paměť elektronických dat
Abych toho dosáhl více, vaše otázka, jak se to najednou stalo praktickým, není tou správnou otázkou. Na prvním místě to nikdy nebylo nepraktické. Důrazně se nedoporučovalo instalovat operační systém (Windows) na SSD (pravděpodobně) z důvodu počtu zápisů na disk.
Například registr přijímá doslova stovky čtení a zápisů za sekundu, což lze vidět pomocí Nástroj Microsoft-SysInternals Regmon .
Instalace systému Windows se nedoporučovala na SSD první generace, protože s nedostatečným vyrovnáním opotřebení se data zapisovaná do registru každou sekundu (pravděpodobně) dohnala k těm, kdo si ji brzy osvojili, a vyústila v nespustitelné systémy kvůli poškození registru.
U tabletů, mobilních telefonů a téměř jakéhokoli jiného vestavěného zařízení neexistuje žádný registr (samozřejmě Windows Embedded zařízení jsou výjimky), a proto se nemusíte obávat neustálého zápisu dat do stejných částí flash média.
U zařízení s Windows Embedded, jako je mnoho kiosků nacházejících se na veřejných místech (jako Walmart, Kroger atd.), Kde můžete občas vidět náhodný BSOD, není možné provést spoustu konfigurací, protože jsou předem navrženy s konfiguracemi, které se nikdy nemění. Jediné změny, ke kterým dojde, je ve většině případů před zapsáním čipu. Cokoli, co je třeba uložit, například platby do obchodu s potravinami, se provádí přes síť do databází obchodu na serveru.
Následuje odpověď od Journeyman Geek:
Odpověď byla vždy „ne“, protože počet zápisů vyžadovaných operačním systémem by je rychle vyčerpal.
Nakonec se staly nákladově efektivními pro běžné použití. To „opotřebení“ je jediným problémem, je tak trochu předpoklad. Po dlouhou dobu existovaly systémy, které vyčerpaly polovodičovou paměť. Mnoho lidí, kteří vyráběli putery do automobilů, spustilo karty CF (které byly elektricky kompatibilní s PATA a je třeba je instalovat triviálně ve srovnání s pevnými disky PATA) a průmyslové počítače měly malé a odolné úložiště typu flash.
To znamená, že pro průměrného člověka nebylo mnoho možností. Můžete si koupit cenově výhodnou CF kartu a adaptér pro notebook nebo najít malý, velmi cenově výhodný průmyslový disk na modulu pro stolní počítač. Ve srovnání se současnými pevnými disky nebyly příliš velké (myslím, že moderní IDE DOMy dosahují 8 GB nebo 16 GB). Jsem si docela jistý, že jste mohli dostat pevné disky systému nastaveny dříve, než budou běžné disky SSD běžné.
Ve skutečnosti nedošlo k žádnému univerzálnímu / magickému vylepšení vyrovnání opotřebení, pokud vím. Došlo k postupnému vylepšení, zatímco jsme přecházeli od pricy SLC k MLC, TLC a dokonce i QLC spolu s menšími velikostmi procesů (z nichž všechny nižší náklady s vyšším rizikem opotřebení). Flash je mnohem levnější.
Existovalo také několik alternativ, které neměly problémy s opotřebením. Například spuštění celého systému mimo ROM (což je pravděpodobně úložiště v pevné fázi) a RAM zálohovaná baterií, kterou používalo mnoho starších SSD a přenosných zařízení, jako je Palm Pilot. Nic z toho dnes není běžné. Pevné disky se otřásly ve srovnání s řekněme, RAM zálohovaná baterií (příliš drahá), časná polovodičová zařízení (poněkud pricy) nebo rolníci s vlajkami (nikdy se nechytilo kvůli hrozné hustotě dat). I moderní flash paměť je potomek rychle se mazajících eepromů a eepromy se používají v elektronických zařízeních k ukládání věcí, jako je firmware, po celé věky.
Pevné disky prostě byly na pěkném průsečíku vysoké hlasitosti (což je důležité), nízkých nákladů a relativně dostatečného úložiště.
Důvodem, proč najdete eMMC v moderních počítačích nižší třídy, je to, že komponenty jsou za tuto cenu relativně levné, dostatečně velké (pro stolní operační systémy) a sdílejí společné rysy s komponenty mobilních telefonů, takže se vyrábějí hromadně se standardním rozhraním. Poskytují také velkou hustotu úložiště pro svůj objem. Vzhledem k tomu, že mnoho z těchto strojů má chabý 32GB nebo 64GB disk, na stejné úrovni jako pevné disky z lepší části před deseti lety, jsou v této roli rozumnou volbou.
Konečně se dostáváme do bodu, kdy můžete uložit rozumné množství paměti za rozumnou cenu a rozumnou rychlostí na eMMC a flash, což je důvod, proč lidé jdou za nimi.
Máte co dodat k vysvětlení? Zvuk v komentářích. Chcete si přečíst více odpovědí od ostatních technicky zdatných uživatelů Stack Exchange? Podívejte se na celé diskusní vlákno zde .
Kredit obrázku: Martin Voltri (Flickr)
