อะไรที่ทำให้หน่วยความจำแฟลชใช้สำหรับระบบปฏิบัติการในคอมพิวเตอร์เช่นแท็บเล็ต

นับตั้งแต่มีการคิดค้นแฟลชไดรฟ์ (แท่ง USB) ผู้คนสงสัยว่าพวกเขาสามารถเรียกใช้ระบบปฏิบัติการได้หรือไม่ คำตอบคือ"ไม่"เพราะจำนวนการเขียนที่ระบบปฏิบัติการต้องการจะทำให้แฟลชไดรฟ์เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว

ในขณะที่ SSD กลายเป็นที่นิยมเทคโนโลยีการปรับระดับการสึกหรอได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ระบบปฏิบัติการสามารถทำงานได้

แท็บเล็ตเน็ตบุ๊กและคอมพิวเตอร์บาง ๆ เครื่องอื่นใช้หน่วยความจำแฟลชแทนฮาร์ดไดรฟ์หรือ SSD และมีการจัดเก็บระบบปฏิบัติการไว้ ทันใดนั้นเรื่องนี้เกิดขึ้นจริงได้อย่างไร? ตัวอย่างเช่นพวกเขามักจะใช้เทคโนโลยีระดับการสึกหรอหรือไม่?

"คำตอบคือ" ไม่ "เพราะจำนวนการเขียนที่ระบบปฏิบัติการต้องการจะทำให้แฟลชไดรฟ์เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว"

TLDR: ในที่สุดพวกเขาก็กลายเป็นต้นทุนที่มีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานหลัก

ความกังวลเพียงอย่างเดียวคือข้อสันนิษฐาน มีหลายระบบที่ใช้หน่วยความจำโซลิดสเตตเป็นระยะเวลานาน - คนจำนวนมากที่สร้างรถยนต์ -puters booted จากการ์ด CF (ซึ่งเข้ากันได้กับระบบไฟฟ้ากับ PATA - และเล็กน้อยเพื่อติดตั้งแทนฮาร์ดไดรฟ์ PATA) และพีซีอุตสาหกรรม มีที่เก็บข้อมูลขนาดเล็กแข็งแรงทนทานใช้แฟลช ที่กล่าวว่ามีไม่ได้เป็นตัวเลือกมากมายสำหรับค่าเฉลี่ยของคน คุณสามารถซื้อการ์ด CF ราคาแพงและอะแดปเตอร์สำหรับแล็ปท็อปหรือหาดิสก์อุตสาหกรรมขนาดเล็กที่มีราคาแพงมากบนโมดูลหน่วยสำหรับเดสก์ท็อป พวกเขาไม่ได้มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับฮาร์ดไดรฟ์ร่วมสมัย (IDE DOM รุ่นใหม่ ๆ เริ่มต้นที่ 8gb หรือ 16gb ฉันคิดว่า) ค่อนข้างแน่ใจว่าคุณสามารถตั้งค่าไดรฟ์ระบบโซลิดสเตตได้ก่อนที่ 'SSD' ปกติจะกลายเป็นเรื่องธรรมดา

ไม่เคยมีการปรับปรุงสากล / เวทมนต์ใด ๆ ในการปรับระดับการสึกหรอเท่าที่ฉันรู้ มีการปรับปรุงเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ (ในขณะที่เราย้ายออกจาก SLC ราคาแพงไปจนถึง MLC, TLC และแม้แต่ QLC และขนาดกระบวนการที่เล็กลงซึ่งทั้งหมดนี้มีต้นทุนที่ต่ำกว่าและมีความเสี่ยงสูงที่จะสึกหรอ) แฟลชมีราคาถูกกว่ามาก

นอกจากนี้ยังมีทางเลือกอีกสองสามอย่างที่ไม่ได้มีปัญหาเกี่ยวกับการสวมใส่ - ตัวอย่างเช่นการเรียกใช้ทั้งระบบจาก ROM (ซึ่งเป็นที่เก็บข้อมูลสถานะของแข็ง), RAM สำรองแบตเตอรีซึ่งมี SSD และอุปกรณ์พกพารุ่นแรก ๆ ไม่มีสิ่งเหล่านี้เป็นเรื่องธรรมดาในวันนี้ ฮาร์ดไดรฟ์สั่นสะเทือนเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่สำรองแรม (แพงเกินไป) อุปกรณ์โซลิดสเตตในช่วงต้น (ค่อนข้างแพง) หรือชาวนาที่มีธง (ไม่เคยติดอยู่กับความหนาแน่นของข้อมูลที่แย่ ) แม้แต่หน่วยความจำแฟลชที่ทันสมัยก็เป็นลูกหลานของ eeproms ที่ลบอย่างรวดเร็ว ) และ eeproms นั้นถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อจัดเก็บสิ่งต่าง ๆ เช่นเฟิร์มแวร์สำหรับทุกวัย

ฮาร์ดไดรฟ์อยู่ที่จุดตัดที่มีปริมาณมาก (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ!) ต้นทุนต่ำ (ish) และการจัดเก็บที่ค่อนข้างเพียงพอ

เหตุผลที่คุณพบemmcsในพีซีที่ทันสมัยและราคาต่ำคือส่วนประกอบมีราคาถูกขนาดใหญ่พอ (สำหรับระบบปฏิบัติการเดสก์ท็อป) ที่ราคานั้นและใช้งานร่วมกันกับส่วนประกอบของโทรศัพท์มือถือดังนั้นจึงผลิตเป็นกลุ่มด้วยอินเตอร์เฟสมาตรฐาน พวกเขายังให้ความหนาแน่นสูงของการจัดเก็บสำหรับปริมาณของพวกเขา เมื่อพิจารณาจากเครื่องเหล่านี้หลายตัวมีไดรฟ์ขนาดเล็ก 32 หรือ 64GB เทียบเท่ากับฮาร์ดไดรฟ์จากส่วนที่ดีกว่าของทศวรรษที่ผ่านมาพวกเขาเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมในบทบาทนี้

ในที่สุดเรากำลังถึงจุดที่คุณสามารถจัดเก็บจำนวนที่เหมาะสมของหน่วยความจำaffordablyและด้วยความเร็วที่เหมาะสมใน emmcs และแฟลชซึ่งเป็นเหตุผลที่คนไปสำหรับพวกเขา

อุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชทั้งหมดตั้งแต่แท็บเล็ตไปจนถึงโทรศัพท์สมาร์ทวอทช์ไปจนถึง SSD และแม้แต่ SDcards ในกล้องและไดรฟ์หัวแม่มือ USB ใช้เทคโนโลยี NVRAM ความแตกต่างอยู่ในสถาปัตยกรรมของ NVRAM และวิธีที่ระบบปฏิบัติการติดตั้งระบบไฟล์บนสื่อบันทึกข้อมูลใด ๆ

สำหรับแท็บเล็ตและโทรศัพท์ Android เทคโนโลยี NVRAM นั้นใช้ eMMC ข้อมูลที่ฉันสามารถค้นหาเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้แนะนำระหว่าง 3k ถึง 10k รอบการเขียน น่าเสียดายที่ไม่มีสิ่งใดที่ฉันค้นพบในตอนนี้มีความชัดเจนเนื่องจาก Wikipedia นั้นว่างเปล่าในวัฏจักรการเขียนของเทคโนโลยีนี้ สถานที่อื่น ๆ ทั้งหมดที่ฉันได้ดูเพิ่งเกิดขึ้นเป็นฟอรัมต่าง ๆ ดังนั้นแทบจะไม่ได้ว่าฉันจะเรียกแหล่งที่เชื่อถือได้

เพื่อประโยชน์ในการเปรียบเทียบเทคโนโลยี NVRAM อื่น ๆ เช่น SSD ที่ใช้เทคโนโลยี NAND หรือ NOR รอบการเขียนอยู่ระหว่าง 10k ถึง 30k

ตอนนี้เกี่ยวกับทางเลือกของ OS ในการติดตั้งระบบไฟล์ .... ฉันไม่สามารถพูดได้ว่า Apple ทำอย่างไร แต่สำหรับ Android ชิปจะถูกแบ่งพาร์ติชั่นออกมาเหมือนฮาร์ดไดรฟ์ คุณมีพาร์ติชันระบบปฏิบัติการและพาร์ติชันข้อมูลพร้อมกับพาร์ติชันที่เป็นกรรมสิทธิ์อื่น ๆ ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตอุปกรณ์ พาร์ติชั่นรูทจริงอาศัยอยู่ใน bootloader ซึ่งถูกรวมเป็นไฟล์บีบอัด (jffs2, cramfs, ฯลฯ ) พร้อมกับเคอร์เนลเพื่อที่ว่าเมื่อการบู๊ตสเตจ 1 เสร็จสมบูรณ์ (หน้าจอโลโก้ของผู้ผลิต) จากนั้นเคอร์เนลบูท และพาร์ติชั่นรูทจะถูกเมาท์พร้อมกันเป็น ram disk

เมื่อระบบบู๊ตขึ้นมันจะติดตั้งระบบไฟล์ของพาร์ติชันหลัก (/ ระบบซึ่งเป็น jffs2 บนอุปกรณ์ก่อน Android 4.0 และ ext2 / 3/4 บนอุปกรณ์ตั้งแต่ Android 4.0 และ xfs บนอุปกรณ์ล่าสุด) เป็นแบบอ่านอย่างเดียวดังนั้นจึงไม่มี สามารถเขียนข้อมูลลงไปได้ แน่นอนว่าสามารถใช้งานได้โดยเรียกว่า "การรูท" ของอุปกรณ์ของคุณซึ่งช่วยให้คุณเข้าถึงในฐานะผู้ใช้ขั้นสูงและช่วยให้คุณสามารถติดตั้งพาร์ติชันใหม่เป็นอ่าน / เขียน ข้อมูล "ผู้ใช้" ของคุณถูกเขียนไปยังพาร์ติชันที่แตกต่างกันบนชิป (/ data ซึ่งปฏิบัติตามข้อตกลงเดียวกันกับข้างต้นโดยยึดตามเวอร์ชั่น Android)

ด้วยโทรศัพท์จำนวนมากขึ้นมาที่เปิดช่องเสียบ sdcard คุณอาจคิดว่าคุณจะกดปุ่มเขียนเร็วขึ้นเพราะข้อมูลทั้งหมดของคุณกำลังถูกบันทึกลงในที่เก็บข้อมูล eMMC แทนที่จะเป็น sdcard โชคดีที่ระบบไฟล์ส่วนใหญ่ตรวจพบการเขียนที่ล้มเหลวไปยังพื้นที่เก็บข้อมูลที่กำหนด หากการเขียนล้มเหลวข้อมูลจะถูกบันทึกลงในพื้นที่ใหม่ของหน่วยเก็บข้อมูลอย่างเงียบ ๆ และส่วนที่ไม่ถูกต้อง (เรียกว่าบล็อกที่ไม่ดี) จะถูกปิดโดยไดรเวอร์ระบบไฟล์เพื่อไม่ให้มีการเขียนข้อมูลอีกต่อไปในอนาคต หากการอ่านล้มเหลวข้อมูลจะถูกทำเครื่องหมายว่าเสียหายและผู้ใช้จะได้รับแจ้งให้เรียกใช้การตรวจสอบระบบไฟล์หรือตรวจสอบดิสก์หรืออุปกรณ์ตรวจสอบระบบไฟล์โดยอัตโนมัติในระหว่างการบูตครั้งถัดไป

ตามความเป็นจริงแล้ว Google มีสิทธิบัตรในการตรวจจับและจัดการบล็อกที่ไม่ดีโดยอัตโนมัติ

https://www.google.com/patents/US7690031

เพื่อให้ได้ประเด็นมากขึ้นคำถามของคุณ "สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?" ไม่ใช่คำถามที่ถูกถาม ในตอนแรกมันไม่เคยใช้การไม่ได้เลย ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ติดตั้งระบบปฏิบัติการ (Windows) บน SSD (สมมุติ) เนื่องจากจำนวนการเขียนที่ระบบปฏิบัติการทำกับดิสก์

ตัวอย่างเช่นรีจิสทรีได้รับการอ่านและเขียนนับร้อยต่อวินาทีซึ่งสามารถเห็นได้ด้วยเครื่องมือ Microsoft / SysInternals Regmon ( https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/regmon.aspx )

แนะนำให้ติดตั้งระบบปฏิบัติการ (Windows) บนไดรฟ์ SSD รุ่นแรกเนื่องจากการขาดระดับการสึกหรอข้อมูลที่เขียนลงในรีจิสทรีทุกวินาทีในที่สุดก็อาจติดอยู่กับผู้ใช้ต้นและทำให้ระบบไม่สามารถบูตได้เนื่องจากความเสียหายของรีจิสทรี

ด้วยแท็บเล็ตและโทรศัพท์และอุปกรณ์ฝังตัวอื่น ๆ ก็ไม่มีรีจิสทรี (อุปกรณ์ Windows Embedded เป็นข้อยกเว้นแน่นอน) ดังนั้นจึงไม่ต้องกังวลว่าข้อมูลจะถูกเขียนลงในส่วนเดียวกันของสื่อแฟลชอย่างต่อเนื่อง

สำหรับอุปกรณ์ Windows Embedded เช่นซุ้มหลายแห่ง (รวมถึงซุ้มชำระเงินด้วยตนเองของ Walmart และ Kroger) ในที่สาธารณะ - คุณรู้หรือไม่ว่าที่ใดที่คุณอาจเห็น BSOD แบบสุ่มเป็นครั้งคราว - มีไม่มากนัก ของการกำหนดค่าที่สามารถทำได้ตามที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าด้วยการกำหนดค่าที่มีวัตถุประสงค์เพื่อไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นครั้งเดียวเท่านั้นก่อนที่ชิปจะถูกเขียนในกรณีส่วนใหญ่ สิ่งใดที่จะต้องบันทึก (เช่นการชำระเงินของคุณไปยังร้านขายของชำ) จะทำผ่านเครือข่ายไปยังฐานข้อมูลของร้านค้าบนเซิร์ฟเวอร์

คำถามของคุณมาจากสมมติฐานที่ว่าข้อ จำกัด การเขียนหน่วยความจำแฟลชโดยไม่ต้องปรับระดับการสึกหรออย่างกว้างขวางทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการจัดเก็บหลักของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ใด ๆ มีอุปกรณ์คอมพิวเตอร์หลายประเภทรวมถึงแท็บเล็ตเน็ตบุ๊คสมาร์ทโฟน ฯลฯ ที่ใช้หน่วยความจำแฟลชสำหรับจุดประสงค์นี้โดยไม่ต้องปรับระดับการสึกหรอที่พบใน SSD

ชีวิตความทรงจำ

ฉันไม่พบหลักฐานว่าโดยทั่วไปหน่วยความจำที่ใช้ในอุปกรณ์เหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแฟลชไดรฟ์หรือการ์ด SD

แม้ว่าจะใช้หน่วยความจำแฟลชมีความแตกต่างบางอย่างจากสิ่งที่อยู่ในไดรฟ์ปากกาหรือการ์ด SD คอมพิวเตอร์เหล่านี้มักใช้ eMMC ซึ่งมีคอนโทรลเลอร์และหน่วยความจำแฟลชบนชิปตัวเดียวโดยมีสถาปัตยกรรมที่แตกต่างจากการ์ด SD หรือแฟลชไดรฟ์ ข้อแตกต่างประการหนึ่งสำหรับคอนโทรลเลอร์ eMMC คือมันจำลองฮาร์ดไดรฟ์ดังนั้นคอมพิวเตอร์จึงเห็นว่าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้บู๊ตได้ นั่นคือความสะดวกสบายในการออกแบบ

ผู้ผลิตบางรายอ้างว่าคอนโทรลเลอร์ eMMC สามารถปรับระดับการสึกหรอได้ดีกว่าและมีการแก้ไขข้อผิดพลาดที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสิ่งที่คุณพบในการ์ด SD หรือแฟลชไดรฟ์ทั่วไป ความหมายของ ECC ที่ได้รับการปรับปรุงคือสามารถทนต่อความเสื่อมโทรมมากขึ้นและยังคงใช้งานได้ดังนั้นจึงมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

เนื่องจากทั้งหมดนี้เป็นกรรมสิทธิ์จึงยากที่จะหาข้อมูลที่ยากที่จะสนับสนุน แม้ว่าจะมี eMMC ระดับสูงที่ใช้งานได้นาน แต่ก็ไม่จำเป็นว่าจะใช้ในอุปกรณ์เหล่านี้เป็นส่วนใหญ่ ข้อมูลเบ็ดเตล็ดที่ฉันสามารถหาได้เกี่ยวกับข้อ จำกัด การเขียน eMMC ดูเหมือนจะวางไว้ใน ballpark ทั่วไปเช่นเดียวกับการ์ด SD และไดรฟ์ปากกา

ดูเหมือนว่าโดยทั่วไปแล้วหน่วยความจำที่มีอายุยืนกว่าไม่ใช่พื้นฐานของการใช้หน่วยความจำแฟลชเป็นที่เก็บข้อมูลหลักในอุปกรณ์เหล่านี้ ทุกคนไม่ได้ผิดเกี่ยวกับขีด จำกัด การเขียน การใช้งานสามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าความต้องการนั้นแตกต่างกัน

ความแตกต่างของแพลตฟอร์ม

พีซีและแล็ปท็อปเป็นคอมพิวเตอร์อเนกประสงค์ที่ผู้คนคาดหวังว่าจะใช้เป็นเวลานาน แฟลชไดรฟ์และการ์ดหน่วยความจำไม่เหมาะอย่างยิ่งกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหลักของพวกเขาเนื่องจากจำนวนการเขียนตามปกติที่ออกแบบมาเพื่อจัดการและอายุการใช้งานที่คาดหวัง สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในแนวทางที่คุณอธิบายในคำถามและไม่เปลี่ยนแปลง (อย่างน้อยสำหรับหน่วยความจำแฟลชรุ่นปัจจุบัน)

แท็บเล็ต, เน็ตบุ๊ก, สมาร์ทโฟนและอื่น ๆ เป็นสถานการณ์ที่แตกต่าง คนที่ใช้หน่วยความจำแฟลชเป็นที่เก็บข้อมูลหลักของพวกเขาเป็นอุปกรณ์วัตถุประสงค์ที่ จำกัด งานที่พวกเขาออกแบบมาเพื่อจัดการทรัพยากรฮาร์ดแวร์ที่น้อยที่สุดของพวกเขาพร้อมใช้งานสำหรับการสนับสนุนการใช้งานอื่น ๆ การออกแบบขั้นพื้นฐานและระบบปฏิบัติการและซอฟต์แวร์ของพวกเขาส่งผลให้การเขียนน้อยลงเมื่อเทียบกับพีซี ระบุว่าอุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับหน่วยความจำแฟลช (ในรูปแบบที่ไม่สามารถเปลี่ยนได้) ข้อ จำกัด ในการเขียนคือสิ่งที่ต้องคำนึงถึง

พวกเขายังมีอายุขัยที่สั้นกว่า อุปกรณ์ที่ใช้หน่วยความจำแฟลชเป็นที่เก็บข้อมูลหลักของพวกเขาราคาไม่แพงออกแบบมาสำหรับตลาดที่ผู้คนมักจะอัพเกรด อุปกรณ์มีคุณสมบัติและความสามารถบางอย่างในฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็กและอุปกรณ์มีอายุการใช้งานนานโดยขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่สร้างขึ้นมา แบตเตอรี่มีแนวโน้มที่จะล้มเหลวก่อนที่หน่วยความจำแฟลชหรือชิ้นส่วนอาจแตก และมีการทำการตลาดอย่างต่อเนื่องเพื่อโน้มน้าวคุณว่าอุปกรณ์ของคุณล้าสมัยและจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นรุ่นล่าสุด

มีเรื่องราวหนึ่งที่เฮนรี่ฟอร์ดเคยส่งวิศวกรของเขาไปที่ลานขยะเพื่อค้นหาส่วนประกอบของรถยนต์ที่ตายแล้วซึ่งยังดีอยู่ แนวคิดก็คือชิ้นส่วนเหล่านั้นสามารถทำได้ถูกกว่าเพราะพวกเขาไม่จำเป็นต้องอยู่ได้นานตราบเท่าที่พวกเขาทำ ตรรกะนั้นใช้กับหน่วยความจำแฟลชในอุปกรณ์เหล่านี้ มันแค่ต้องใช้งานได้นานพอไม่จำเป็นต้องอยู่ได้นานกว่าอุปกรณ์

บรรทัดล่าง

มีช่องว่างทางการตลาดสำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ราคาถูกขนาดเล็กที่ไม่ได้เขียนลงในพื้นที่จัดเก็บข้อมูลหลักเท่าพีซีที่ออกแบบมาเพื่อจัดการและไม่คาดหวังอายุการใช้งานเท่าเดิม หน่วยความจำในรูปแบบ eMMC มีราคาถูกขนาดเล็กสามารถบูตได้และดีพอสำหรับแอปพลิเคชันนั้น