Flash pamäť. Jednotka SSD. Typy flash pamäte. Pamäťová karta. Porovnanie typov NAND Flash

Moderný človek je rád mobilný a má so sebou rôzne high-tech gadgety (anglický gadget - zariadenie), ktoré uľahčujú život, ale čo sa skrýva, robí ho bohatším a zaujímavejším. A objavili sa len za 10-15 rokov! Miniatúrne, ľahké, pohodlné, digitálne... To všetko sa podarilo vďaka novým mikroprocesorovým technológiám, no ešte väčší prínos má jedna úžasná technológia ukladania dát, o ktorej si dnes povieme. Takže flash pamäť.

Existuje názor, že názov FLASH vo vzťahu k typu pamäte sa prekladá ako "blesk". V skutočnosti to nie je pravda. Jedna z verzií jeho vzhľadu hovorí, že Toshiba prvýkrát v rokoch 1989-90 použila slovo Flash v kontexte „rýchly, okamžitý“ pri popise svojich nových mikroobvodov. Vo všeobecnosti je spoločnosť Intel považovaná za vynálezcu, ktorý v roku 1988 predstavil flash pamäte s architektúrou NOR. O rok neskôr Toshiba vyvinula architektúru NAND, ktorá sa dodnes používa spolu s rovnakým NOR vo flash čipoch. V skutočnosti teraz môžeme povedať, že ide o dva rôzne typy pamätí, ktoré majú trochu podobnú výrobnú technológiu. V tomto článku sa pokúsime pochopiť ich štruktúru, ako fungujú a tiež zvážiť rôzne možnosti praktického využitia.

NOR

Pomocou neho sa vstupné napätia premieňajú na výstupné napätia zodpovedajúce „0“ a „1“. Sú potrebné, pretože na čítanie/zápis údajov v pamäťovej bunke sa používajú rôzne napätia. Rozloženie buniek je znázornené na obrázku nižšie.

Je charakteristický pre väčšinu flash čipov a je to tranzistor s dvoma izolovanými bránami: riadiaca a plávajúca. Dôležitou vlastnosťou posledne menovaného je schopnosť držať elektróny, to znamená nabíjanie. V bunke sú tiež takzvané "odtok" a "zdroj". Pri programovaní medzi nimi sa vplyvom pozitívneho poľa na riadiacu bránu vytvorí kanál - tok elektrónov. Niektoré z elektrónov v dôsledku prítomnosti väčšej energie prekonajú vrstvu izolátora a vstúpia do plávajúcej brány. Môžu sa na ňom skladovať aj niekoľko rokov. Určitý rozsah počtu elektrónov (náboj) na plávajúcej bráne zodpovedá logickej jednotke a všetko, čo je väčšie ako ona, zodpovedá nule. Pri čítaní sú tieto stavy rozpoznané meraním prahového napätia tranzistora. Na vymazanie informácií sa na riadiacu bránu privedie vysoké záporné napätie a elektróny z plávajúcej brány prechádzajú (tunelom) do zdroja. V technológiách od rôznych výrobcov sa tento princíp fungovania môže líšiť v spôsobe dodávania prúdu a čítania dát z článku. Chcel by som tiež upozorniť na skutočnosť, že v štruktúre flash pamäte sa používa iba jeden prvok (tranzistor) na uloženie 1 bitu informácie, zatiaľ čo v typoch volatilných pamätí je na to potrebných niekoľko tranzistorov a kondenzátor. To vám umožní výrazne znížiť veľkosť vyrábaných mikroobvodov, zjednodušiť technologický proces a následne znížiť náklady. Ale jeden bit je ďaleko od limitu: Intel už vydáva pamäť StrataFlash, ktorej každá bunka môže uložiť 2 bity informácií. Existujú aj prototypy so 4 a dokonca 9-bitovými bunkami! Takáto pamäť využíva viacúrovňovú bunkovú technológiu. Majú obvyklú štruktúru a rozdiel spočíva v tom, že ich náboj je rozdelený do niekoľkých úrovní, z ktorých každá má priradenú určitú kombináciu bitov. Teoreticky je možné čítať/zapisovať viac ako 4 bity, v praxi však vznikajú problémy s elimináciou šumu a s postupným únikom elektrónov pri dlhodobom skladovaní. Vo všeobecnosti sa dnes existujúce pamäťové čipy pre bunky vyznačujú dobou uchovávania informácií meranou v rokoch a počtom cyklov čítania / zápisu - od 100 tisíc do niekoľkých miliónov. Medzi nedostatky, najmä vo flash pamäti s architektúrou NOR, stojí za zmienku slabá škálovateľnosť: nie je možné zmenšiť plochu čipov zmenšením veľkosti tranzistorov. Táto situácia súvisí so spôsobom organizácie matrice buniek: v architektúre NOR musí byť ku každému tranzistoru pripojený individuálny kontakt. NAND flash pamäť je v tomto smere oveľa lepšia.

NAND

Zariadenie a princíp činnosti buniek je rovnaký ako v prípade NOR. Aj keď okrem logiky je tu ešte jeden dôležitý rozdiel - architektúra umiestnenia buniek a ich kontaktov. Na rozdiel od vyššie opísaného prípadu je tu kontaktná matica, na priesečníkoch riadkov a stĺpcov ktorej sú umiestnené tranzistory. To je porovnateľné s pasívnou maticou v displejoch :) (a NOR - s aktívnym TFT). V prípade pamäte je takáto organizácia o niečo lepšia - oblasť mikroobvodu sa môže výrazne zmenšiť v dôsledku veľkosti buniek. Nevýhodami (ktoré môžu byť aj bez nich) je nižšia rýchlosť prevádzky v bajtových operáciách s náhodným prístupom v porovnaní s NOR.

Existujú aj také architektúry ako: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) atď. Nepredstavujú nič zásadne nové, ale kombinujú len tie najlepšie vlastnosti NAND a NOR.

No nech je to akokoľvek, NOR a NAND sa dnes vyrábajú na rovnakej úrovni a prakticky si nekonkurujú, pretože sa vďaka svojim kvalitám používajú v rôznych oblastiach ukladania dát. O tom sa bude diskutovať ďalej...

Kde je potrebná pamäť...

Rozsah použitia akéhokoľvek typu flash pamäte závisí predovšetkým od jej rýchlosti a spoľahlivosti ukladania informácií. Adresný priestor pamäte NOR umožňuje prácu s jednotlivými bajtmi alebo slovami (2 bajty). V NAND sú bunky zoskupené do malých blokov (podobne ako klaster pevných diskov). Z toho vyplýva, že NAND bude mať rýchlostnú výhodu pri sekvenčnom čítaní a zápise. Na druhej strane však NAND výrazne stráca v operáciách s náhodným prístupom a neumožňuje priamu prácu s bajtmi informácií. Napríklad zmena jedného bajtu vyžaduje:

1. načítať do vyrovnávacej pamäte blok informácií, v ktorom sa nachádza
2. zmeňte požadovaný bajt vo vyrovnávacej pamäti
3. zapíšte blok so zmeneným bajtom späť

Ak k tomu pridáme oneskorenia pre vyzdvihnutie bloku a prístup k času vykonávania vyššie uvedených operácií, dostaneme indikátory, ktoré v žiadnom prípade nekonkurujú NOR (všimnite si, že je to pre prípad zápisu bajtov). Sekvenčné čítanie / zápis je iná vec - tu NAND naopak vykazuje výrazne vyššie rýchlostné charakteristiky. Preto a tiež kvôli možnosti zväčšenia množstva pamäte bez zväčšenia veľkosti mikroobvodu našiel NAND-flash uplatnenie ako úložisko veľkého množstva informácií a na ich prenos. Najbežnejšími zariadeniami založenými na tomto type pamäte sú flash disky a pamäťové karty. Pokiaľ ide o NOR flash, čipy s takouto organizáciou sa používajú ako uchovávatelia programového kódu (BIOS, RAM vreckových počítačov, mobilných telefónov atď.), niekedy sú implementované vo forme integrovaných riešení (RAM, ROM a procesor na jednej minidoske, alebo dokonca v jednom čipe). Úspešným príkladom je projekt Gumstix: počítač s jednou doskou veľkosti žuvačky. Práve čipy NOR poskytujú pre takéto prípady požadovanú úroveň spoľahlivosti ukladania informácií a flexibilnejšie možnosti práce s nimi. Objem NOR-flash sa zvyčajne meria v jednotkách megabajtov a zriedka presahuje desiatky.

A bude záblesk...

Samozrejme, blesk je sľubná technológia. Napriek silnému rastu objemu výroby sú však úložné zariadenia založené na nich stále dostatočne drahé, aby mohli konkurovať pevným diskom pre stolné počítače alebo notebooky. V zásade je dominancia flash pamäte teraz obmedzená na mobilné zariadenia. Ako si viete predstaviť, tento segment informačných technológií nie je až taký malý. Navyše podľa výrobcov sa tým expanzia Flasha nezastaví. Aké sú teda hlavné vývojové trendy v tejto oblasti?

Po prvé, ako je uvedené vyššie, veľký dôraz sa kladie na integrované riešenia. Navyše, projekty ako Gumstix sú len medzistupne na ceste k implementácii všetkých funkcií v jednom mikroobvode.

Takzvané on-chip (jednočipové) systémy sú zatiaľ kombinácie v jedinom flash pamäťovom čipe s radičom, procesorom, SDRAM alebo so špeciálnym softvérom. Napríklad Intel StrataFlash v kombinácii so softvérom Persistent Storage Manager (PSM) umožňuje využívať množstvo pamäte súčasne na ukladanie dát aj na spustenie kódu. PSM je v podstate súborový systém podporovaný systémom Windows CE 2.1 a vyšším. To všetko je zamerané na zníženie počtu komponentov a zmenšenie veľkosti mobilných zariadení pri súčasnom zvýšení ich funkčnosti a výkonu. Nemenej zaujímavý a relevantný je vývoj Renesas - superAND flash pamäte so vstavanými riadiacimi funkciami. Doteraz boli implementované samostatne v ovládači a teraz sú integrované priamo do čipu. Ide o funkcie sledovania chybných sektorov, korekcie chýb (ECC - error check and correct), rovnomernosti opotrebovania článku (wear leveling). Keďže sú v niektorých variáciách prítomné vo väčšine iných značkových firmvérov externých ovládačov, poďme sa na ne rýchlo pozrieť. Začnime so zlými sektormi. Áno, nachádzajú sa aj vo flash pamäti: z montážnej linky schádzajú čipy s priemerne až 2 % nepracujúcich buniek – ide o bežný technologický štandard. Časom sa však ich počet môže zvýšiť (životné prostredie za to nemôže - elektromagnetický, fyzikálny (chvenie atď.) vplyv bleskového čipu nie je desivý). Preto, podobne ako pri pevných diskoch, aj vo flash pamäti je voľná kapacita. Ak sa objaví chybný sektor, riadiaca funkcia nahradí jeho adresu v tabuľke prideľovania súborov adresou sektora z náhradnej oblasti.

V skutočnosti sa algoritmus ECC zaoberá zisťovaním zlých - porovnáva zaznamenané informácie so skutočne zaznamenanými. Tiež kvôli obmedzenému zdroju buniek (rádovo niekoľko miliónov cyklov čítania/zápisu pre každú) je dôležité mať funkciu, ktorá zohľadňuje rovnomernosť opotrebovania. Uvediem taký zriedkavý, ale bežný prípad: kľúčenka s 32 MB, z toho 30 MB je obsadených a neustále sa niečo zapisuje a vymazáva na voľné miesto. Ukazuje sa, že niektoré bunky sú nečinné, zatiaľ čo iné intenzívne vyčerpávajú svoje zdroje. Aby sa tomu zabránilo, v značkových zariadeniach je voľný priestor podmienečne rozdelený na sekcie, pre každú z nich sa monitoruje a zaznamenáva počet operácií zápisu.

Ešte zložitejšie all-in-one konfigurácie sú dnes široko zastúpené takými spoločnosťami, ako sú napríklad Intel, Samsung, Hitachi atď. Ich produkty sú multifunkčné zariadenia implementované iba v jednom mikroobvode (štandardne má procesor, flash pamäť a SDRAM). Sú zamerané na aplikácie v mobilných zariadeniach, kde je dôležitý vysoký výkon s minimálnou veľkosťou a nízkou spotrebou energie. Patria sem: PDA, smartfóny, telefóny pre 3G siete. Uvediem príklad takéhoto vývoja - čip od spoločnosti Samsung, ktorý kombinuje procesor ARM (203 MHz), 256 MB pamäte NAND a 256 SDRAM. Je kompatibilný s bežnými OS: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux a má podporu USB. Na jeho základe je teda možné vytvárať multifunkčné mobilné zariadenia s nízkou spotrebou energie, schopné pracovať s videom, zvukom, hlasom a inými aplikáciami náročnými na zdroje.

Ďalšou oblasťou zlepšenia vo flashi je zníženie spotreby energie a veľkosti a zároveň zvýšenie kapacity pamäte a výkonu. Vo väčšej miere sa to týka mikroobvodov s architektúrou NOR, keďže s rozvojom mobilných počítačov, ktoré podporujú prácu v bezdrôtových sieťach, sa práve NOR flash vďaka svojim malým rozmerom a nízkej spotrebe energie stane univerzálnym riešením pre ukladanie a vykonávanie programového kódu. Čoskoro budú 512 Mbit NOR čipy rovnakého Renesas uvedené do sériovej výroby. Ich napájacie napätie bude 3,3 V (pripomínam, že dokážu ukladať informácie bez napájania prúdu) a rýchlosť zápisu je 4 MB/s. Zároveň Intel už odhaľuje svoj StrataFlash Wireless Memory System (LV18 / LV30), všestranný flash pamäťový systém pre bezdrôtové technológie. Objem jeho pamäte môže dosiahnuť 1 Gbit, prevádzkové napätie je 1,8 V. Technológia výroby čipov je 0,13 nm, v pláne je prechod na 0,09 nm technický proces. Medzi inováciami tejto spoločnosti stojí za zmienku aj organizácia dávkového režimu prevádzky s pamäťou NOR. Umožňuje vám čítať informácie nie jeden bajt naraz, ale bloky 16 bajtov: pomocou dátovej zbernice 66 MHz dosahuje rýchlosť výmeny dát s procesorom 92 Mbit / s!

Nuž, ako vidíte, technológia rýchlo napreduje. Je dosť možné, že kým vyjde tento článok, pribudne ešte niečo nové. Takže ak niečo - neospravedlňujte ma :) Dúfam, že vás materiál zaujal.

Úvod Jednotky SSD (Solid-state Drives), ktoré sú založené skôr na flash pamäti než na magnetických platniach, sa stali jednou z najpôsobivejších výpočtových technológií posledného desaťročia. Oproti klasickým pevným diskom ponúkajú citeľne rýchlejšie rýchlosti prenosu dát a rádovo nižšiu dobu odozvy, a preto ich použitie zvyšuje odozvu diskového subsystému na úplne novú úroveň. Výsledkom je, že počítač s jednotkou SSD ponúka používateľovi skutočne rýchle reakcie na bežné činnosti, ako je načítanie operačného systému, spúšťanie aplikácií a hier alebo otváranie súborov. A to znamená, že nie je dôvod ignorovať pokrok a nepoužívať SSD pri stavbe nových alebo inovácii starých osobných počítačov.

Vznik takejto prelomovej technológie ocenilo mnoho používateľov. Dopyt po pevných diskoch SSD explodoval a do výroby SSD sa pripája stále viac spoločností, ktoré sa snažia uchmatnúť si svoj podiel na rastúcom a sľubnom trhu. Na jednej strane je to dobré – vysoká konkurencia vedie k vytvoreniu výhodných cien pre spotrebiteľov. No na druhej strane je na trhu klientskych SSD diskov neporiadok a zmätok. Desiatky výrobcov ponúkajú stovky SSD, ktoré sa navzájom líšia vlastnosťami, a je veľmi ťažké nájsť vhodné riešenie v takejto rozmanitosti pre každý konkrétny prípad, najmä bez dôkladnej znalosti všetkých jemností. V tomto článku sa pokúsime zdôrazniť hlavné problémy týkajúce sa výberu SSD diskov a poskytnúť naše odporúčania, ktoré vám umožnia urobiť si viac či menej informovaný výber pri kúpe SSD a získať tak produkt, ktorý vám z hľadiska kombinácie ceny a spotrebiteľských vlastností.

Algoritmus výberu, ktorý kážeme, nie je príliš náročný na pochopenie. Odporúčame, aby ste sa nezaoberali funkciami hardvérových platforiem a ovládačov používaných v rôznych modeloch SSD. Navyše ich počet už dávno prekročil rozumné hranice a rozdiel v ich spotrebiteľských vlastnostiach často dokážu vysledovať len odborníci. Namiesto toho je vhodnejšie zostaviť výber na základe skutočne dôležitých faktorov - použitého rozhrania, typu flash pamäte nainštalovanej v konkrétnom disku a spoločnosti, ktorá vyrobila konečný produkt. O kontrolóroch má zmysel hovoriť len v jednotlivých prípadoch, keď to má skutočne rozhodujúci význam a takéto prípady popíšeme samostatne.

Faktory tvaru a rozhrania

Prvým a najvýraznejším rozdielom medzi pevnými diskami na trhu je to, že môžu mať rôzny vonkajší dizajn a pripojiť sa k systému cez rôzne rozhrania, ktoré na prenos údajov používajú zásadne odlišné protokoly.

Najbežnejšie SSD s rozhraním SATA... Ide o presne to isté rozhranie, aké sa používa v klasických mechanických pevných diskoch. Preto väčšina SATA SSD vyzerá podobne ako mobilné HDD: sú balené v 2,5-palcových obaloch s výškou 7 alebo 9 mm. Takýto SSD je možné nainštalovať do notebooku na miesto starého 2,5-palcového pevného disku alebo ho bez problémov využijete aj v stolnom počítači namiesto (alebo vedľa) 3,5-palcového HDD.

SSD disky využívajúce rozhranie SATA sa stali akýmsi právnym nástupcom HDD a to určuje ich všadeprítomnosť a najširšiu kompatibilitu s existujúcimi platformami. Moderná verzia rozhrania SATA je však navrhnutá pre maximálnu rýchlosť prenosu dát iba 6 Gb / s, čo sa zdá byť príliš vysoké pre mechanické pevné disky, ale nie pre SSD. Preto výkon najvýkonnejších modelov SATA SSD nie je určený ani tak ich schopnosťami, ako šírkou pásma rozhrania. To nijak zvlášť nebráni bežným jednotkám SSD v odhalení ich vysokej rýchlosti, no najproduktívnejšie modely SSD pre nadšencov sa snažia obísť rozhranie SATA. Napriek tomu je to SATA SSD, ktorý je najvhodnejšou možnosťou pre moderný všeobecný systém.

Rozhranie SATA je tiež široko používané v SSD diskoch určených pre kompaktné mobilné systémy. Ukladajú dodatočné obmedzenia na veľkosť komponentov, takže pohony pre takéto aplikácie možno vyrábať v špecializovanom prevedení. mSATA... Jednotky SSD tohto formátu predstavujú malú dcérsku kartu so spájkovanými mikroobvodmi a sú inštalované v špeciálnych slotoch, ktoré sa nachádzajú v niektorých notebookoch a nettopoch. Výhoda mSATA SSD spočíva výlučne v jeho maličkosti, iné výhody mSATA nemá – ide o úplne rovnaké SATA SSD ako tie, ktoré sa vyrábajú v 2,5-palcových obaloch, no v kompaktnejšom prevedení. Preto by sa takéto jednotky mali kupovať iba pre inováciu systémov, ktoré majú konektory mSATA.

V prípadoch, keď sa šírka pásma, ktorú ponúka rozhranie SATA, nezdá byť dostatočná, môžete venovať pozornosť jednotkám SSD s rozhraním PCI Express... V závislosti od verzie protokolu a počtu liniek, ktoré disk používa na prenos dát, môže priepustnosť tohto rozhrania dosahovať hodnoty až päťkrát vyššie ako možnosti SATA. Takéto disky zvyčajne využívajú najproduktívnejšiu náplň a svojou rýchlosťou výrazne obchádzajú bežnejšie riešenia SATA. Pravda, PCIe SSD sú podstatne drahšie, takže najčastejšie spadajú do najvýkonnejších systémov najvyššej cenovej kategórie. A keďže PCIe SSD sú zvyčajne dostupné ako prídavné karty, ktoré sa zapájajú do PCI Express slotov, sú vhodné len pre stolné systémy plnej veľkosti.

Stojí za zmienku, že v poslednej dobe, jednotky PCI Express, ktoré používajú protokol NVMe... Ide o nový softvérový protokol na prácu s úložnými zariadeniami, ktorý ďalej zvyšuje výkon systému pri interakcii s vysokorýchlostným diskovým podsystémom. Vďaka optimalizácii, ktorá je v ňom vykonaná, má tento protokol skutočne najlepšiu efektivitu, ale s riešeniami NVMe je dnes potrebné zaobchádzať opatrne: sú kompatibilné iba s najnovšími platformami a fungujú iba v nových verziách operačných systémov.

Zatiaľ čo šírka pásma rozhrania SATA je pre vysokorýchlostné SSD modely nedostatočná a PCIe disky sú objemné a vyžadujú si samostatný plnohodnotný slot na svoju inštaláciu, na scénu sa postupne dostávajú disky vyrobené vo formáte. M.2... Vyzerá to tak, že M.2 SSD majú šancu stať sa ďalším mainstreamovým štandardom a budú rovnako populárne ako SATA SSD. Treba si však uvedomiť, že M.2 nie je ďalším novým rozhraním, ale len špecifikáciou štandardnej veľkosti kariet a rozmiestnenia pre ne potrebného konektora. M.2 SSD fungujú na celkom známych rozhraniach SATA alebo PCI Express: v závislosti od konkrétnej implementácie disku je povolené jedno alebo druhé.

Karty M.2 sú malé dcérske karty, na ktorých sú prispájkované komponenty. Sloty M.2, ktoré potrebujú, nájdete na väčšine dnešných moderných základných dosiek, ako aj na mnohých novších notebookoch. Vzhľadom na to, že M.2 SSD môžu pracovať aj cez rozhranie PCI Express, práve tieto M.2 disky sú z praktického hľadiska najzaujímavejšie. V súčasnosti však rozsah takýchto modelov nie je príliš veľký. Pokiaľ však ide o zostavenie alebo modernizáciu moderného vysokovýkonného systému, najmä herného stolného počítača alebo notebooku, odporúčame vám venovať pozornosť predovšetkým modelu M.2 SSD s rozhraním PCI Express.

Mimochodom, ak váš stolný systém nie je vybavený konektorom M.2, ale napriek tomu chcete nainštalovať takýto disk, vždy je to možné pomocou adaptérovej dosky. Takéto riešenia vyrábajú tak výrobcovia základných dosiek, ako aj mnohí malí výrobcovia všetkých periférií.

Typy flash pamätí a spoľahlivosť ukladania

Druhá dôležitá otázka, ktorou sa v každom prípade bude treba zaoberať pri výbere, sa týka typov flash pamätí, ktoré nájdeme v súčasných modeloch SSD diskov. Práve flash pamäť určuje hlavné spotrebiteľské vlastnosti SSD: ich výkon, spoľahlivosť a cenu.

Nedávno bol rozdiel medzi rôznymi typmi flash pamäte len v tom, koľko bitov údajov je uložených v každej bunke NAND, čo rozdelilo pamäť na tri varianty: SLC, MLC a TLC. Výrobcovia však v súčasnosti prijímajú nové prístupy k usporiadaniu a spoľahlivosti buniek vo svojich polovodičových technológiách a situácia sa oveľa skomplikovala. Uvedieme však hlavné možnosti pamäte flash, ktoré možno nájsť v moderných jednotkách SSD pre bežných používateľov.

Mali by ste začať s SLC NAND... Toto je najstarší a najjednoduchší typ pamäte. Predpokladá uloženie jedného bitu dát v každej bunke flash pamäte a vďaka tomu má vysokorýchlostné charakteristiky a transcendentálny zdroj prepisovania. Jediným problémom je, že ukladanie jedného bitu informácií v každej bunke aktívne spotrebúva rozpočet tranzistora a tento typ flash pamäte je veľmi drahý. SSD založené na takejto pamäti sa preto už dlho nevyrábajú a jednoducho nie sú na trhu.

Rozumnou alternatívou k SLC pamätiam s vyššou hustotou uloženia v polovodičových NAND čipoch a nižšou cenou je MLC NAND... V takejto pamäti sú už v každej bunke uložené dva bity informácií. Rýchlosť logickej štruktúry pamäte MLC zostáva na celkom dobrej úrovni, no výdrž klesá na približne tri tisícky prepisovacích cyklov. Napriek tomu je dnes MLC NAND využívaná v drvivej väčšine vysokovýkonných SSD diskov a úroveň jej spoľahlivosti je úplne dostatočná na to, aby výrobcovia SSD dali na svoje produkty nielen päťročnú či dokonca desaťročnú záruku, ale tiež sľubuje možnosť prepísať plnú kapacitu disku niekoľko stokrát. ...

Pre rovnaké aplikácie, kde je intenzita operácií zápisu veľmi vysoká, napríklad pre servery, výrobcovia SSD zostavujú riešenia založené na špeciálnom eMLC NAND... Pokiaľ ide o princípy fungovania, ide o úplný analóg MLC NAND, ale so zvýšenou odolnosťou voči neustálemu prepisovaniu. Táto pamäť je vyrobená z najkvalitnejších, výberových polovodičových kryštálov a bez problémov unesie približne trojnásobok bežnej pamäte MLC.

Túžba znížiť ceny ich masových produktov zároveň núti výrobcov prejsť na lacnejšie pamäte v porovnaní s MLC NAND. Často sa vyskytuje v rozpočtoch najnovších generácií TLC NAND- flash pamäť, ktorej každá bunka ukladá tri bity dát. Táto pamäť je asi jedenapolkrát pomalšia ako MLC NAND a jej výdrž je taká, že je možné v nej asi tisíckrát prepísať informácie pred degradáciou polovodičovej štruktúry.

Napriek tomu aj takéto chatrné TLC NAND nájdeme v dnešných diskoch pomerne často. Počet modelov SSD, ktoré sú na ňom založené, už prekročil tucet. Tajomstvo životaschopnosti takýchto riešení spočíva v tom, že výrobcovia k nim pridávajú malú internú vyrovnávaciu pamäť založenú na vysokorýchlostnej a vysoko spoľahlivej SLC NAND. Týmto spôsobom sú vyriešené oba problémy naraz - s výkonom aj spoľahlivosťou. Výsledkom je, že SSD na báze TLC NAND získajú rýchlosti dostatočné na saturáciu rozhrania SATA a ich výdrž umožňuje výrobcom poskytnúť trojročnú záruku na koncové produkty.

V snahe znížiť výrobné náklady sa výrobcovia usilujú o kompaktné dáta vo flash pamäťových bunkách. To bol dôvod pre prechod na MLC NAND a rozšírenie pamäťových jednotiek TLC, ktoré sa teraz začalo. Po tomto trende by sme sa už čoskoro mohli stretnúť s SSD na báze QLC NAND, do ktorého každá bunka ukladá štyri bity dát, no aká by bola spoľahlivosť a rýchlosť takéhoto riešenia, môžeme len hádať. Našťastie priemysel našiel iný spôsob, ako zvýšiť hustotu uloženia v polovodičových kryštáloch, a to ich prevedením na trojrozmerné usporiadanie.

Zatiaľ čo v klasickej NAND pamäti sú bunky umiestnené výlučne planárne, teda vo forme plochého poľa, v 3D NAND tretia dimenzia je zavedená v polovodičovej štruktúre a bunky sú umiestnené nielen pozdĺž osí X a Y, ale aj v niekoľkých vrstvách nad sebou. Tento prístup nám umožňuje vyriešiť hlavný problém - hustotu ukladania informácií v takejto štruktúre možno zvýšiť nie zvýšením zaťaženia existujúcich buniek alebo ich miniaturizáciou, ale jednoduchým pridaním ďalších vrstiev. Otázku s výdržou flash pamäte úspešne riešia aj v 3D NAND. Trojrozmerné usporiadanie umožňuje použitie výrobných technológií so zvýšenými rýchlosťami, ktoré na jednej strane poskytujú stabilnejšiu polovodičovú štruktúru a na druhej strane eliminujú vzájomné ovplyvňovanie článkov. Výsledkom je, že zdroj trojrozmernej pamäte sa môže zlepšiť približne o jeden rád v porovnaní s planárnou pamäťou.

Inými slovami, 3D štruktúra 3D NAND je pripravená urobiť skutočnú revolúciu. Jediným problémom je, že výroba takejto pamäte je o niečo náročnejšia ako obyčajná pamäť, takže rozbeh jej výroby trval dlho. Vďaka tomu sa v súčasnosti môže etablovanou sériovou výrobou 3D NAND pochváliť iba Samsung. Ostatní výrobcovia NAND sa zatiaľ len pripravujú na spustenie sériovej výroby trojrozmerných pamätí a komerčné riešenia budú môcť ponúknuť až budúci rok.

Ak hovoríme o trojrozmernej pamäti Samsungu, tak dnes využíva 32-vrstvový dizajn a propaguje sa pod vlastným marketingovým názvom V-NAND. Podľa typu organizácie buniek v takejto pamäti sa delí na MLC V-NAND a TLC V-NAND- obe sú trojrozmerné 3D NAND, ale v prvom prípade každá jednotlivá bunka ukladá dva bity údajov av druhom - tri. Aj keď je princíp fungovania v oboch prípadoch podobný ako pri konvenčných MLC a TLC NAND, vďaka použitiu vyspelých technických procesov je jeho výdrž vyššia, čo znamená, že SSD na báze MLC V-NAND a TLC V-NAND sú o niečo lepšie v spoľahlivosť ako SSD s konvenčnými MLC a TLC NAND.

Keď však hovoríme o spoľahlivosti pevných diskov, je potrebné mať na pamäti, že to závisí len nepriamo od zdroja flash pamäte, ktorá sa v nich používa. Ako ukazuje prax, moderné spotrebiteľské SSD, zostavené na vysokokvalitnej pamäti NAND akéhokoľvek typu, sú v skutočnosti schopné preniesť záznam stoviek terabajtov informácií. A to viac než pokrýva potreby väčšiny používateľov osobných počítačov. Zlyhanie disku pri vyčerpaní pamäťového zdroja je skôr nezvyčajnou udalosťou, ktorú možno spájať len s príliš intenzívnou záťažou SSD, na ktorú pôvodne nebol určený. Vo väčšine prípadov sa poruchy SSD vyskytujú z úplne iných dôvodov, napríklad z výpadkov napájania alebo chýb v ich firmvéri.

Preto je spolu s typom flash pamäte veľmi dôležité venovať pozornosť tomu, ktorá spoločnosť vyrobila konkrétny disk. Najväčší výrobcovia majú k dispozícii výkonnejšie inžinierske zdroje a lepšie sa starajú o svoju povesť ako menšie firmy, ktoré sú nútené konkurovať veľmožom v prvom rade cenovým argumentom. Vďaka tomu sú SSD od veľkých výrobcov vo všeobecnosti spoľahlivejšie: používajú kvalitné komponenty a dôkladné odladenie firmvéru je jednou z najdôležitejších priorít. To potvrdzuje prax. Frekvencia záručných volaní (podľa verejných štatistík od jedného z európskych distribútorov) je nižšia pri SSD vyrobených väčšími spoločnosťami, ktorým sa budeme podrobnejšie venovať v ďalšej časti.

Výrobcovia SSD by si mali byť vedomí

Spotrebiteľský trh SSD je veľmi mladý a musí sa ešte konsolidovať. Preto je počet výrobcov pevných diskov veľmi veľký - najmenej ich je sto. Väčšina z nich sú však malé spoločnosti, ktoré nemajú vlastné inžinierske tímy ani výrobu polovodičov a v skutočnosti sa zaoberajú iba montážou svojich riešení z externých komponentov zakúpených na strane a ich marketingovou podporou. Prirodzene, SSD produkované takýmito „montérmi“ sú podradnejšie ako produkty skutočných výrobcov, ktorí do vývoja a výroby investujú obrovské peniaze. Preto by ste pri racionálnom prístupe k výberu SSD mali venovať pozornosť iba riešeniam vyrábaným lídrami na trhu.

Medzi piliermi, ktoré podporujú celý trh pevných diskov, je možné vymenovať len niekoľko mien. A v prvom rade je to - Samsung, ktorá v súčasnosti vlastní veľmi pôsobivý 44% podiel na trhu. Inými slovami, takmer každý druhý predaný SSD je vyrobený spoločnosťou Samsung. A takéto úspechy nie sú vôbec náhodné. Spoločnosť nielenže vyrába vlastnú flash pamäť pre svoje SSD, ale tiež sa zrieka akejkoľvek účasti tretích strán na dizajne a výrobe. Jeho disky SSD využívajú hardvérové ​​platformy navrhnuté od začiatku do konca vlastnými inžiniermi a vyrobené interne. Výsledkom je, že špičkové disky Samsung sa od konkurenčných produktov často líšia svojou technologickou vyspelosťou – obsahujú také progresívne riešenia, ktoré sa v produktoch iných spoločností objavujú oveľa neskôr. Napríklad úložné zariadenia založené na 3D NAND sú v súčasnosti dostupné výhradne v rade Samsung. A preto by SSD tejto spoločnosti mali venovať pozornosť nadšencom, ktorí sú ohromení technickou novinkou a vysokým výkonom.

Druhý najväčší výrobca SSD pre spotrebiteľov - Kingston, ktorá vlastní približne 10 % podielu na trhu. Na rozdiel od Samsungu táto spoločnosť samostatne nevyrába flash pamäte a nevyvíja radiče, ale spolieha sa na návrhy výrobcov NAND pamätí tretích strán a riešenia nezávislých inžinierskych tímov. To je však presne to, čo spoločnosti Kingston umožňuje konkurovať gigantom ako Samsung: zručným výberom partnerov pre každý prípad ponúka spoločnosť Kingston veľmi všestranný rad produktov, ktorý dobre vyhovuje potrebám rôznych skupín používateľov.

Odporúčame vám tiež venovať pozornosť jednotkám SSD, ktoré vyrábajú spoločnosti Sandisk a Micron s použitím ochrannej známky Rozhodujúce... Obe tieto spoločnosti disponujú vlastnými kapacitami flash pamätí, čo im umožňuje ponúkať kvalitné a technologické SSD disky s vynikajúcou kombináciou ceny, spoľahlivosti a výkonu. Dôležité je aj to, že pri tvorbe svojich produktov sa títo výrobcovia spoliehajú na spoluprácu s Marvellom – jedným z najlepších a najväčších vývojárov ovládačov. Tento prístup umožňuje spoločnostiam SanDisk a Micron trvalo dosahovať pomerne vysokú popularitu svojich produktov - ich podiel na trhu SSD dosahuje 9 percent, respektíve 5 percent.

Na konci príbehu o hlavných hráčoch na trhu pevných diskov treba spomenúť Intel. Ale, bohužiaľ, nie tým najpozitívnejším spôsobom. Áno, vyrába aj vlastnú flash pamäť a má k dispozícii výborný inžiniersky tím, schopný navrhnúť veľmi zaujímavé SSD disky. Intel sa však primárne zameriava na vývoj pevných diskov pre servery, ktoré sú určené pre intenzívnu záťaž, sú pomerne drahé, a preto bežných používateľov nezaujímajú. Jeho klientske riešenia sú založené na veľmi starých hardvérových platformách zakúpených na boku a výrazne strácajú vo svojich spotrebiteľských kvalitách návrhy konkurentov, o ktorých sme hovorili vyššie. Inými slovami, neodporúčame používať Intel SSD v moderných osobných počítačoch. Výnimku pre nich možno urobiť iba v jednom prípade - pokiaľ ide o vysoko spoľahlivé disky s eMLC pamäťou, čo sa mikroprocesorovému gigantovi darí dokonale.

Výkon a ceny

Ak ste si pozorne prečítali prvú časť nášho materiálu, zdá sa, že rozumný výber pevného disku je veľmi jednoduchý. Samozrejme, mali by ste si vybrať z modelov NAND SSD založených na V-NAND alebo MLC, ktoré ponúkajú najlepší lídri na trhu ako Crucial, Kingston, Samsung alebo SanDisk. Aj keď však zúžite vyhľadávanie len na ponuky týchto spoločností, ukáže sa, že ich je stále veľa.

Preto budete musieť k vyhľadávacím kritériám prilákať ďalšie parametre - výkon a cenu. Na dnešnom trhu SSD existuje jasná segmentácia: ponúkané produkty patria do nižšej, strednej alebo vyššej vrstvy a od toho priamo závisí ich cena, výkon a tiež podmienky záručného servisu. Najdrahšie SSD disky sú založené na najvýkonnejších hardvérových platformách a využívajú najkvalitnejšie a najrýchlejšie flash pamäte, zatiaľ čo tie lacnejšie sú založené na orezaných platformách a jednoduchšej NAND pamäti. Na druhej strane, disky strednej triedy sa vyznačujú tým, že sa v nich výrobcovia snažia nájsť rovnováhu medzi výkonom a cenou.

Výsledkom je, že cenovo dostupné disky predávané v obchodoch ponúkajú jednotkovú cenu 0,3 – 0,35 USD za gigabajt. Modely strednej triedy sú drahšie - ich cena je 0,4 - 0,5 $ za každý gigabajt objemu. Jednotkové ceny vlajkových lodí SSD sa môžu zvýšiť na 0,8 až 1,0 $ za gigabajt. Aký je rozdiel?

Špičkové riešenia, ktoré sú primárne zamerané na nadšené publikum, sú vysokovýkonné SSD disky, ktoré na svoje zaradenie do systému využívajú zbernicu PCI Express, ktorá neobmedzuje maximálnu šírku pásma prenosu dát. Tieto disky môžu byť vyrobené vo forme kariet M.2 alebo PCIe a poskytujú rýchlosti mnohonásobne vyššie ako rýchlosť akýchkoľvek diskov SATA. Zároveň sú založené na špecializovaných radičoch Samsung, Intel alebo Marvell a najkvalitnejších a najrýchlejších typoch pamätí MLC NAND alebo MLC V-NAND.

V strednom cenovom segmente sa hrajú SATA disky pripojené cez SATA rozhranie, ktoré však dokážu využiť (takmer) celú jeho šírku pásma. Tieto SSD môžu využívať rôzne radiče vyvinuté spoločnosťami Samsung alebo Marvell a rôzne kvalitné pamäte MLC alebo V-NAND. Vo všeobecnosti je však ich výkon približne rovnaký, keďže viac závisí od rozhrania ako od výkonu náplne disku. Takéto SSD disky vynikajú na pozadí lacnejších riešení nielen výkonom, ale aj predĺženými záručnými lehotami, ktoré sú stanovené na päť či dokonca desať rokov.

Low-end disky sú najväčšou skupinou, v ktorej sa nachádzajú úplne rôznorodé riešenia. Majú však aj spoločné črty. Takže radiče, ktoré sa používajú v lacných SSD diskoch, majú zvyčajne zníženú úroveň paralelizmu. Navyše, najčastejšie ide o procesory vytvorené malými taiwanskými inžinierskymi tímami ako Phison, Silicon Motion či JMicron, a nie svetoznámymi vývojárskymi tímami. Pokiaľ ide o ich výkon, rozpočtové jednotky prirodzene nezodpovedajú špičkovým riešeniam, čo je obzvlášť viditeľné pri náhodných operáciách. Navyše flash pamäť, ktorá spadá do diskov nižšej cenovej kategórie, je tiež najvyššej úrovne, samozrejme, neplatí. Zvyčajne existuje buď lacné MLC NAND, vydané podľa „tenkých“ výrobných štandardov, alebo TLC NAND vo všeobecnosti. V dôsledku toho sa záručné doby pre takéto SSD skrátili na tri roky a deklarovaný prepisovací zdroj je tiež výrazne nižší. Vysoko výkonný SSD disk

Samsung 950 PRO... Je len prirodzené, že tie najlepšie SSD pre spotrebiteľov by sa mali nachádzať v portfóliu spoločnosti, ktorá má dominantné postavenie na trhu. Ak teda chcete dostať do rúk prémiový disk, ktorý svojou rýchlosťou prekoná akýkoľvek iný SSD, môžete si bezpečne kúpiť najnovší Samsung 950 PRO. Je založený na vlastnej hardvérovej platforme Samsung, ktorá využíva pokročilú druhú generáciu MLC V-NAND. Poskytuje nielen vysoký výkon, ale aj dobrú spoľahlivosť. Treba si ale uvedomiť, že Samsung 950 PRO je k systému pripojený cez zbernicu PCI Express 3.0 x4 a je vyrobený vo forme karty formátu M.2. A je tu ešte jedna jemnosť. Tento disk funguje na protokole NVMe, to znamená, že je kompatibilný iba s najnovšími platformami a operačnými systémami.

SSD Kingston HyperX Predator... Ak chcete získať maximálne bezproblémové riešenie, ktoré je určite kompatibilné nielen s najnovšími, ale aj vyspelými systémami, potom by ste mali zastaviť výber na Kingston HyperX Predator SSD. Tento disk je o niečo pomalší ako Samsung 950 PRO a využíva zbernicu PCI Express 2.0 x4, no vždy sa z neho dá bez problémov spraviť bootovateľný disk v absolútne akomkoľvek systéme. Zároveň sú nimi poskytované rýchlosti v každom prípade niekoľkonásobne vyššie ako tie, ktoré poskytujú SATA SSD. A ďalšou silnou stránkou Kingston HyperX Predator SSD je, že je k dispozícii v dvoch verziách: vo forme kariet formátu M.2 alebo vo forme kariet PCIe inštalovaných v bežnom slote. Je pravda, že HyperX Predator má aj poľutovaniahodné nevýhody. Jeho spotrebiteľské vlastnosti sú ovplyvnené skutočnosťou, že výrobca nakupuje základné komponenty zvonku. Srdcom disku HyperX Predator SSD je ovládač navrhnutý spoločnosťou Marvell a flash pamäť Toshiba. Výsledkom je, že bez plnej kontroly nad hardvérom svojho riešenia je spoločnosť Kingston nútená poskytovať trojročnú záruku na svoj prémiový SSD disk.

Benchmark a recenzia Kingston HyperX Predator SSD.

Disky SSD strednej triedy

Samsung 850 EVO... Samsung 850 EVO je založený na patentovanej hardvérovej platforme spoločnosti Samsung, ktorá zahŕňa prelomovú flash pamäť TLC V-NAND, a ponúka vynikajúcu kombináciu spotrebiteľského výkonu. Jeho spoľahlivosť zároveň nespôsobuje žiadne sťažnosti a technológia ukladania do vyrovnávacej pamäte TurboWrite SLC vám umožňuje plne využiť šírku pásma rozhrania SATA. Atraktívne nájdeme najmä varianty Samsung 850 EVO s kapacitou 500 GB a vyššie, ktoré disponujú väčšou vyrovnávacou pamäťou SLC. Mimochodom, v tomto rade je aj unikátne SSD s objemom 2 TB, ktoré nemá vôbec obdoby. Ku všetkému vyššie uvedenému treba dodať, že na Samsung 850 EVO sa vzťahuje päťročná záruka a majitelia diskov tohto výrobcu sa môžu kedykoľvek obrátiť na ktorékoľvek z početných servisných stredísk tejto spoločnosti roztrúsených po celej krajine.

SanDisk Extreme Pro... SanDisk si flash pamäte pre svoje disky vyrába sám, ale radiče nakupuje externe. Extreme Pro je teda založený na ovládači vyvinutom Marvellom, no nájdete v ňom množstvo know-how od samotného SanDisku. Najzaujímavejším doplnkom je vyrovnávacia pamäť nCahce 2.0 SLC, ktorá je v Extreme Pro implementovaná vo vnútri MLC NAND. Výsledkom je, že výkon disku SATA je celkom pôsobivý a okrem toho len málo ľudí zostane ľahostajných voči podmienkam záruky, ktorá je stanovená na 10 rokov. Inými slovami, SanDisk Extreme Pro je veľmi zaujímavá a relevantná možnosť pre systémy strednej triedy.

Benchmark a recenzia SanDisk Extreme Pro.

Crucial MX200... Existuje veľmi dobrý SATA SSD strednej triedy a rad Micron. Crucial MX200 využíva firemnú pamäť MLC a podobne ako SanDisk Extreme Pro je založený na ovládači Marvell. MX200 je však ďalej vylepšený technológiou vyrovnávacej pamäte Dynamic Write Acceleration SLC, ktorá posúva výkon SSD nad priemer. Je pravda, že sa používa iba v modeloch s kapacitou 128 a 256 GB, takže je o ne predovšetkým záujem. Taktiež Crucial MX200 má o niečo horšiu záruku – jej doba je stanovená len na tri roky, no ako kompenzáciu predáva Micron svoje SSD o niečo lacnejšie ako konkurencia.

Rozpočtové modely

SSD disk Kingston HyperX Savage... Kingston ponúka lacný SSD založený na plnohodnotnom osemkanálovom radiči, nad ktorým vyhráva. Pravda, HyperX Savage využíva vývoj Phison, nie Marvell, ale flash pamäť je normálna MLC NAND, ktorú Kingston kupuje od Toshiby. Výsledkom je, že úroveň výkonu, ktorú poskytuje HyperX Savage, je mierne pod priemerom a má trojročnú záruku, ale tento disk vyzerá medzi návrhmi rozpočtu celkom sebavedomo. HyperX Savage navyše vyzerá efektne a bude radosť ho inštalovať do puzdra s okienkom.

Benchmark a recenzia Kingston HyperX Savage SSD.

Crucial BX100... Tento disk je jednoduchší ako Kingston HyperX Savage a je založený na odizolovanom štvorkanálovom ovládači Silicon Motion, no napriek tomu nie je výkon Crucial BX100 zlý. Micron navyše v tomto SSD používa vlastnú MLC NAND, čo v konečnom dôsledku robí z tohto modelu veľmi zaujímavý návrh rozpočtu od renomovaného výrobcu a nespôsobuje používateľom nárokovať si spoľahlivosť.

2017-05-25 Dátum poslednej zmeny: 2018-10-10

V článku sa diskutuje: Vlastnosti použitia mikroobvodov NAND BLESK, metódy rozloženia stránky a zlý manažment blokov. Odporúčania pre programovanie s programátormi.

OBSAH:

1. TEÓRIA

1.1. Rozdiel medzi čipmi NAND FLASH a konvenčnými čipmi

Ak sa neponoríte do zložitosti technológie, potom je rozdiel medzi mikroobvodmi NAND z iných pamäťových čipov je nasledovné:

• Mikroobvody NAND mať veľmi veľký objem.
• Mikroobvody NAND môže mať zlé (zlé) bloky.
• Veľkosť stránky záznamy nie stupeň 2 .
• Zápis do mikroobvodu vykonaná len po stránkach , vymazanie - aspoň v blokoch .

Existuje niekoľko ďalších rozdielov, ale prvé dva sú kľúčové. Väčšina problémov je spôsobená prítomnosť zlých blokov.

1.2. Organizácia NAND FLASH čipov

Zistite viac o organizácii a štruktúre mikroobvodov NAND možno prečítať v špeciálnej literatúre, ale poznamenávame, že:

• Mikroobvody NAND organizovaný v stránky (stránky), stránky v bloky (bloky), blokuje logické moduly (lun).
• Veľkosť stránky NAND nie násobok sily 2.
• Stránka pozostáva z základné a rezervný (rezervný) oblasti.

Podľa predstavy vývojárov NAND vhlavná oblasť by mala byť samotné údaje, a v náhradnom (rezervnom) priestore - zlé blokové značky, kontrolné súčty hlavná oblasť, iné servisné informácie.

Ak hovoria o veľkosť stránky NAND čipy 512 byte alebo 2 tis byte, potom hovoríme o veľkosť hlavnej plochy strán, s výnimkou rezervný.

1.3. Spôsoby využitia náhradnej oblasti stránky

Pripomeňme ešte raz, že podľa plánu vývojárov mikroobvodov NAND v náhradnom priestore by mal Nachádza: zlé blokové značky, kontrolné súčty hlavná dátová oblasť, iné servisné informácie.

Väčšina vývojárov iba popisuje umiestnenie zlé blokové značky v dodaných mikroobvodoch. Pre ďalšie aspekty použitia náhradnej plochy sú uvedené všeobecné odporúčania a algoritmus na výpočet ECC, zvyčajne podľa Heminga. Samsung ide o niečo ďalej s odporúčaním s názvom „ Náhradná plocha pre NAND flash. Štandard destinácie "("Náhradná oblasť NAND Flash. Štandard pridelenia ", 27. apríla 2005, Memory Division, Samsung Electronics Co., Ltd).

Táto norma teda predpokladá nasledujúce využitie náhradnej plochy:

Pre mikroobvody s veľkosťou strany 2048 + 64 b Hlavná a náhradná oblasť stránky je rozdelená na 4 časti (sektory):

región	Veľkosť (bajty)	Fragment
Hlavný	512	Sektor 1
	512	Sektor 2
	512	Sektor 3
	512	Sektor 4
Rezervný	16	Sektor 1
	16	Sektor 2
	16	Sektor 3
	16	Sektor 4

Každý fragment ich hlavná oblasť sa zhoduje fragment náhradnej plochy.

Použitie náhradnej oblasti (pre každý zo štyroch fragmentov)
pre mikroobvody s veľkosťou stránky 2048 + 64 bajtov:

Zaujatosť (bajt)	Veľkosť (bajt)	Vymenovanie	Popis
			Zlá značka bloku
			Rezervované
			Logické číslo sektora
			Vyhradené pre číslo sektora
			Rezervované
			ECC kód pre oblasť hlavnej stránky
			ECC kód pre číslo logického sektora
			Rezervované

Nie je to ale jediný „štandard“ na prideľovanie pamäte stránok, len my ich poznáme niekoľko desiatok, napr.

• "Správa NAND FLASH pod WinCE 5.0 ", NXP;
• "Nesprávna správa blokov pre NAND Flash pomocou NX2LP “, 15. decembra 2006, Cypress Semiconductor;
• "OLPC NAND Bad Block Management “, OLPC.

1.4. NAND obraz a binárny obraz

Môžete čeliť dve možnosti obrázok na záznam:

1. Binárny súbor nie zlomené na stránky a bez náhradnej plochy.
   Táto možnosť je možná, ak používate vývojár zariadení NAND alebo dostali takýto súbor od vývojára. Takýto obrázok je vhodný na zapisovanie do mikroobvodov so stranami ľubovoľnej veľkosti a ľubovoľného pridelenia náhradnej plochy, len treba vedieť, akým spôsobom sa náhradná plocha vytvorí.
2. Obraz načítaný z iného mikroobvodu (vzorka) obsahujúci náhradnú oblasť so zlým označením bloku, servisnými informáciami a riadiacimi kódmi.
   Takýto obraz sa dá napísať iba do mikroobvodu s presne tie isté rozmery stránky a bloky.

Tí odborníci, ktorí sa zaoberajú opravou rôznych zariadení, sa častejšie stretávajú s druhým prípadom. V takom prípade je často ťažké určiť použitú metódu prideľovania náhradnej oblasti a metódu správy zlých blokov.

1.5. Výrobné označenie zlých blokov

Jediné, čo je viac-menej štandardizované, je továrenské označovanie zlých blokov.

• Zlé bloky sú označené na 0. alebo 1. strana pre mikroobvody s veľkosťou stránky menšou ako 4K.
• Pre 4K strán a viac, označenie môže byť zapnuté posledná strana blokovať.
• seba zlá značka bloku nachádza sa v náhradnej oblasti stránky v 5. byte pre malé stránky (512 bajtov) a v 0. byte pre veľké (2 kB).
• Zlá značka bloku môže záležať 0x00 alebo 0xF0 pre malé strany a 0x00 pre viac NS.
• Dobré bloky vždy označené 0xFF.
• V každom prípade hodnota iné ako 0xFF programátor vníma ako zlá značka bloku.
• Spravidla v modernej NAND zlý blok je úplne vyplnený 0x00.

Je tu jeden problém: zlý blok je možné vymazať... Týmto spôsobom môžete stratiť informácie o zlých blokoch mikroobvodu.

Ak však mikroobvod už v zariadení fungoval, táto technika označovania zlých blokov sa zďaleka nepoužíva. Niekedy sa v pamäti NAND neuložia ani zlé informácie o bloku. Ale častejšie, aj keď vývojár softvéru zariadenia používa inú zlú schému riadenia blokov, uprednostňuje nevymazanie továrenskej značky.

1.6. Zlé riadenie bloku

Vývojári NAND mikroobvody navrhujú použiť nasledujúce zlé schémy riadenia blokov:

• Preskočiť zlé bloky
• Použitie rezervný oblasti

Tiež zlé techniky správy blokov niekedy zahŕňajú použitie oprava chyby(ECC). Je potrebné poznamenať, že použitie jedinej opravy chýb neodstraňuje viaceré chyby a stále núti použiť jednu z vyššie uvedených schém. Navyše väčšina NANDčipy majú garantovanú bezporuchovú oblasť, v ktorej sa nevyskytujú zlé bloky. Bezpečná oblasť je spravidla umiestnená na začiatku mikroobvodu.

Tieto zlé techniky riadenia blokov sú dobre zdokumentované v technickej dokumentácii výrobcu. NAND a sú široko diskutované v literatúre o použití NAND... Pripomeňme si však v krátkosti ich podstatu:

Preskakovanie zlých blokov:
Ak sa ukáže, že aktuálny blok je zlý, preskočí sa a informácia sa zapíše do ďalšieho voľného bloku. Táto schéma je univerzálna, ľahko implementovateľná, ale trochu problematická v prípadoch, keď sa počas prevádzky objavia zlé bloky. Aby táto schéma správne fungovala, musí byť číslo logického bloku uložené vo vnútri bloku (norma na pridelenie náhradnej oblasti od Samsungu to v skutočnosti predpokladá). Pri práci podľa tejto schémy musí ovládač niekde uložiť tabuľku zhody medzi číslami logických blokov a ich fyzickými číslami, inak sa prístup do pamäte výrazne spomalí.

Preto je logickým vývojom schéma pomocou náhradnej plochy:
Pri tejto metóde je celá pamäť rozdelená na dve časti: hlavnú a záložnú. Keď sa v hlavnej pamäti objaví chybný blok, nahradí sa blokom z náhradnej pamäte a v tabuľke opätovného priradenia blokov sa urobí zodpovedajúci záznam. Premapovacia tabuľka je uložená buď v zaručene zabezpečenom bloku alebo v niekoľkých kópiách. Formát tabuľky je iný, je uložený na rôznych miestach. Samsung opäť popisuje štandard pre formát a rozloženie tabuľky, no málokto ho dodržiava.

2. PRAX

2.1. Skenujte zlé bloky čipov NAND

Programátor ChipStar umožňuje rýchlo skenovať mikroobvod NAND na prítomnosť zlých blokov v súlade s výrobným označením zlých blokov.

Vyberte položku ponuky " Čip | Hľadajte zlé bloky ", bude mikroobvod skontrolovaný, či neobsahuje zlé bloky. Výsledok sa zobrazí vo forme tabuľky.

Tento krok je potrebný iba vtedy, ak si chcete iba zobraziť zoznam zlých blokov. Vo všetkých ostatných prípadoch sa vyhľadávanie zlých blokov v prípade potreby vykonáva automaticky.

2.2. Zlé bloky v obraze NAND

Pri čítaní obrazu čipu NAND programátor navyše ukladá informácie o veľkosti stránky a bloku čipu. Informácie sú uložené v samostatnom súbore. Ak ste si teda prečítali a uložili obrázok mikroobvodu do súboru <имя_файла>.nbin program vytvorí ďalší súbor: <имя_файла>.cfs ... Pri otváraní súboru <имя_файла>.nbin súbor <имя_файла>.cfs bude sa tiež čítať. V súbore <имя_файла>.cfs zaznamenávajú sa informácie o veľkosti stránky a bloku mikroobvodu. Po prečítaní mikroobvodu alebo otvorení súboru ako .nbin , obrázok sa na pozadí skenuje na chybné bloky na základe informácií o stránke a veľkosti bloku.

možnosti NAND a informácie o zlých blokoch si môžete pozrieť v " NAND"editor programátora:

Binárny obraz NAND si môžete pozrieť v " Hlavná pamäť ":

V režime editora NAND náhradná oblasť stránky je zvýraznená tlmenejšia farba, sprístupnia sa aj tlačidlá na pohyb po stránkach, bloky a rýchly prechod na začiatok náhradnej oblasti aktuálnej stránky. Okrem adresy kurzora sa zobrazí aj stavový riadok editora číslo strany a číslo bloku v ktorom sa nachádza kurzor. To všetko vám umožňuje pohodlnejšie prezerať obsah mikroobvodu.

2.3 Vymazanie NAND

Predvolený programátor nevymaže zlé bloky, ale ak zakážete " Kontrola a preskakovanie zlých blokov "zlé bloky je možné vymazať a zlé označenia blokov sa môžu stratiť. Túto možnosť vypnite iba v prípade potreby."

Preskočia sa iba chybné bloky označené v súlade s výrobným označením. Ak zariadenie používa iné označenie chybných blokov, potom budú vymazané, pretože softvér programátora ich neuvidí. Programátor môže použiť externé pluginy na prácu s neštandardným označením chybných blokov.

2.4. Testovanie mikroobvodu na nedostatok zápisu

V predvolenom nastavení programátor pri kontrole ignoruje všetky zlé bloky, ale ak zakážete " Skenovanie a preskakovanie zlých blokov "Budú testované zlé bloky, čo prirodzene povedie k chybám testovania.

2.5. Zápis hotového obrázka na mikroobvod

Záznam obrazu NAND v mikroobvode sa trochu líši od bežného BLESK mikroobvody. V prvom rade sa musí zhodovať veľkosti strán obrazový a cieľový mikroobvod. Ak sa použije nesprávna správa blokov, musí sa zhodovať veľkosti blokov obraz a mikroobvod.

Softvér všetkých programátorov ChipStar podporuje tri metódy na správu zlých blokov pomocou vstavaných nástrojov a neobmedzene pomocou doplnkov. Okrem toho môžete nastaviť počet blokov na zápis na začiatku mikroobvodu, čo je v skutočnosti štvrtý spôsob, ako zvládnuť zlé bloky.

Metóda 1: ignorujte zlé bloky

Jednoduché kopírovanie ignorujúce zlé bloky (zlé bloky sa zapisujú rovnakým spôsobom ako normálne).

Pôvodný obrázok		Čip (počiatočný stav)		Čip (výsledok)
Blok 0 dobre		Blokovať čisté		Blok 0 dobre
Blok 1 zlý		Blokovať čisté		Blok 1 falošné
Blok 2 dobre	Blokovať čisté		Blok 2 dobre
Blok 3 dobre	Blokovať zlý		Blok 3 nefunkčné
Blok 4 dobre	Blokovať čisté		Blok 4 dobre
Hranica záznamu
Blok 5 dobre	Blokovať čisté		Blokovať čisté

Najvhodnejší na kopírovanie čipov NAND bez ponorenia sa do jeho vnútornej štruktúry, za predpokladu, že zaznamenaný mikroobvod neobsahuje zlé bloky ... Ak je na pôvodnom obrázku boli prítomné zlé bloky , ako výsledok, falošné zlé bloky ... Výskyt falošných zlých blokov neovplyvní fungovanie zariadenia. Ak však už mikroobvod obsahuje zlé bloky, pri pokuse o zápis do takéhoto mikroobvodu sa objavia zlé bloky s nepredvídateľnými následkami. Tip: Môžete skúsiť vymazať celý IC vrátane zlých blokov a potom skopírovať. Ak je zápis do zlého bloku úspešný (často sa to stáva), vaše zariadenie bude fungovať správne; v budúcnosti softvér zariadenia identifikuje zlý blok a nahradí ho dobrým v súlade so svojím operačným algoritmom.

Metóda 2: obísť zlé bloky

Pôvodný obrázok		Čip (počiatočný stav)		Čip (výsledok)
Blok 0 dobre	Blokovať čisté		Blok 0 dobre
Blok 1 zlý	Blokovať čisté		Blokovať čisté
Blok 2 dobre	Blokovať čisté		Blok 2 dobre
Blok 3 dobre	Blokovať zlý		Blokovať zlý
Blok 4 dobre	Blokovať čisté		Blok 4 dobre
Hranica záznamu
Blok 5 dobre	Blokovať čisté		Blokovať čisté

Pri prechádzaní zlých blokov zlé bloky sa nepíšu z pôvodného obrázku a informácie sa nezapisujú do zlých blokov mikroobvodu... Toto nie je najlepšia politika kopírovania, ale je bezpečná proti zlým blokom čipov: informácie sa nestratia o zlých čipových blokoch a neobjavia sa žiadne falošné zlé bloky... V niektorých prípadoch môže takáto politika kopírovania pomôcť obnoviť funkčnosť neznámeho zariadenia.

Metóda 3: preskočte zlé bloky

Pôvodný obrázok		Čip (počiatočný stav)		Čip (výsledok)
Blok 0 dobre		Blokovať čisté		Blok 0 dobre
Blok 1 zlý		Blokovať čisté		Blok 2 dobre
Blok 2 dobre		Blokovať čisté		Blok 3 dobre
Blok 3 dobre		Blokovať zlý		Blokovať zlý
Blok 4 dobre	Blokovať čisté		Blok 4 dobre
Hranica záznamu
Blok 5 dobre	Blokovať čisté		Blokovať čisté

Zlý blok Preskočiť zápis predpokladá, že zariadenie používa práve takýto algoritmus na správu zlých blokov a nie žiadny iný. Za týchto podmienok je zaručené správne kopírovanie informácií.

Metóda 4: zapisovať len zaručene bezchybnú oblasť

Pôvodný obrázok		Čip (počiatočný stav)		Čip (výsledok)
Blok 0 dobre	Blokovať čisté		Blok 0 dobre
Blok 2 dobre	Blokovať čisté		Blok 1 dobre
Hranica záznamu
Blokovať zlý	Blokovať čisté		Blokovať čisté
Blok 3 dobre	Blokovať zlý		Blokovať zlý
Blok 4 dobre	Blokovať čisté		Blokovať čisté
Blok 5 dobre	Blokovať čisté		Blokovať čisté

Najmodernejšie NAND mikroobvody, prvé bloky (aspoň jeden) sú zaručene bez porúch. V mnohých zariadeniach je bootloader a kód operačného systému zariadenia umiestnený na začiatku mikroobvodu. Často stačí skopírovať len tieto oblasti.

V dialógovom okne nastavení režimu nahrávania zadajte veľkosť, ktorá sa má zaznamenať v blokoch.

Iné spôsoby, ako spravovať zlé bloky

softvér Programátori ChipStar podporuje všetky zlé algoritmy správy blokov NAND pomocou externých pluginov. Ak sú nainštalované doplnky, popisy ďalších metód sa zobrazia v zozname " Zlá správa blokov NAND ". Parametre zvolenej metódy môžete nakonfigurovať kliknutím na" Externý plugin ".

Používanie kódov na opravu chýb (ECC)

Použitie kódov na opravu chýb umožňuje obnoviť jednotlivé chyby na stránke NAND.

Na obnovu chýb jednotlivých sektorov možno použiť rôzne algoritmy. V závislosti od algoritmu ECC je možné obnoviť iný počet chýb na sektor (512 + 16 bajtov). Pod pojmom " slobodný "je pochopené len jedna bitová chybaúdajov. Pre NAND s veľkosťou stránky 512 + 16 bajtov koncept " sektore" a " stránku" zápas. Pre NAND s veľkými veľkosťami stránok používa programátor ChipStar schému sektorového stránkovania, ako je opísané. V nastaveniach nahrávania alebo overovania môžete určiť, koľko chýb na sektor môže opraviť algoritmus použitý vo vašom zariadení. V súlade s tým nebudú mikroobvody s prijateľným počtom chýb odmietnuté, v okne štatistiky sa zobrazia informácie o počte opraviteľných chýb:

Informácie o počte povolených chýb na sektor pre každý konkrétny mikroobvod možno objasniť v dokumentáciu na mikroobvode. Všetky novo pridané čipy NAND sa zapisujú do databázy programátora s prihliadnutím na počet povolených chýb.

Pri samopridávaní mikroobvody:

• ak podporované ONFI, potom je prípustný počet chýb na sektor čítať z tabuľky parametrov mikroobvodov a je založená na požadovanú hodnotu.
• ak mikroobvod nepodporuje ONFI, užívateľ hodnotu si musíte nastaviť sami pomocou dokumentácie pre mikroobvod.

Pre nové mikroobvody NAND výroby Samsung hodnota prípustného počtu chýb na sektor je zakódovaná ako súčasť identifikátora mikroobvodu. Preto bude pre takéto mikroobvody správne nastavený aj prípustný počet chýb na sektor.

Pri čítaní obsahu mikroobvodu za účelom jeho ďalšieho uloženia alebo kopírovania, jednotlivé chyby nemožno spoľahlivo zistiť... Výsledný obrázok možno potom samostatne analyzovať na chyby vypočítaním overovacích kódov ECC externou aplikáciou za predpokladu, že presne použitý algoritmus a rozloženie stránky sú známe .

Softvér programátora ChipStar ponúka nepriamy štatistický spôsob identifikácie a eliminácie jednotlivých chýb. Metóda vám umožňuje iba identifikovať nestabilná chyby s nie je zaručené spoľahlivosť. Ak chcete vykonať čítanie s detekciou chýb, vyberte „ Selektívne čítanie"a na karte" NAND "začiarknite políčko" Povoliť režim opravy chýb"

Môžete nakonfigurovať počet opakovaní čítania na porovnanie a celkový počet opakovaní čítania pri chybe. Treba mať na pamäti, že pomocou tejto metódy tvor spomaľuje proces čítania.

Štatistický algoritmus zisťovania chýb funguje takto:

1. Stránka NAND sa číta niekoľkokrát za sebou (najmenej tri).
2. Čítané dáta sa porovnávajú bajt po byte.
3. Ak sa nenájdu žiadne chyby porovnávania, predpokladá sa, že stránka neobsahuje chyby.
4. Ak sa v porovnaní zistia chyby, stránka sa prečíta ešte niekoľkokrát.
5. Pre každú chybu sa počíta počet prečítaní Jednotky a nuly.
6. Správna hodnota („0“ alebo „1“) je tá, ktorá sa ukázala byť vyššia.

Algoritmus funguje dobre, ak je pravdepodobnosť chyby v konkrétnom bite mikroobvodu menšia ako 0,5. Pri čítaní mikroobvodu sa počítajú "opravené" chyby a pravdepodobnosť správneho odčítania.

2.6. Konverzia binárneho obrazu na obraz NAND

Všetko popísané vyššie bolo skôr o kopírovaní. NAND a nahrávanie na báze mikroobvodu je však často potrebné zapíšte pôvodný binárny obraz programu na čistý mikroobvod... Pred zápisom je potrebné previesť binárny obrázok na obrázok NAND pridaním na každú stránku náhradná plocha a správne ho vyplniť. Ak to chcete urobiť, otvorte svoj binárny súbor, vyberte položku " ". Zobrazí sa dialógové okno:

Nastavte režim konverzie na formát NAND: " Binárny obraz... ", zadajte veľkosť stránky a blok NAND alebo vyberte požadovaný čip. Zvoľte formát náhradnej oblasti. Programátor podporuje jednoduché vyplnenie oblasti hodnotami FF pomocou vstavaných prostriedkov a iných metód pomocou zásuvných modulov. sa dodáva s programátorom, ktorý implementuje priradenie náhradnej oblasti odporúčané spoločnosťou Samsung.

Ak potrebujete nejaké implementovať iná možnosť distribúcie - dajte nám vedieť a my vám pripravíme príslušný plugin, prípadne si požadovaný plugin implementujete sami.

2.7. Kompatibilné s obrázkami NAND čítanými inými programátormi

Ak máte Obrázok NAND načítané iným programátorom alebo prijaté z iného zdroja, potrebujete ho transformovať v nahrávateľnom formáte Programátor ChipStar.

Ak to chcete urobiť, postupujte takto:

• Otvorte súbor, vyberte položku ponuky " Upraviť | Prepnúť režim editora NAND Zobrazí sa dialógové okno, ako je uvedené vyššie.
• Nastavte režim konverzie na formát NAND: "Obrázok je už NAND ... “, uveďte veľkosť stránky a blokovať NAND alebo vyberte požadovaný mikroobvod. Kliknite na " Pokračujte".
• " NAND "a začne skenovať obraz na zlé bloky.
• Výsledný súbor je možné uložiť vo formáte NAND, súbor dostane príponu .nbin predvolená.

Pamäť NAND flash využíva hradlo NOT AND a podobne ako mnohé iné typy pamäte ukladá dáta do veľkého poľa buniek, kde každá bunka obsahuje jeden alebo viac bitov dát.

Akýkoľvek druh pamäte môže byť ovplyvnený vnútornými a vonkajšími faktormi, ako je opotrebovanie, fyzické poškodenie, hardvérové ​​chyby a iné. V takýchto prípadoch riskujeme, že sa s našimi údajmi vôbec rozlúčime. Čo robiť v takýchto situáciách? Nerobte si starosti, pretože existujú programy na obnovu dát, ktoré obnovia dáta rýchlo a jednoducho, bez toho, aby ste museli kupovať ďalší hardvér alebo v extrémnych prípadoch znova začať pracovať na stratených dokumentoch. Pozrime sa bližšie na NAND flash pamäte.

Pole NAND je zvyčajne rozdelené do viacerých blokov. Každý bajt v jednom z týchto blokov možno individuálne zapísať a naprogramovať, ale jeden blok predstavuje najmenšiu vymazateľnú časť poľa. V týchto blokoch má každý bit binárnu hodnotu 1. Napríklad 2GB monolitické NAND flash zariadenie sa zvyčajne skladá z 2048B (128KB) blokov a 64 blokov na blok. Každá stránka obsahuje 2112 B a pozostáva z 2048 bajtov údajov a ďalšej oblasti 64 bajtov. Náhradná oblasť sa bežne používa pre ECC, informácie o opotrebovaní buniek a ďalšie funkcie softvérovej réžie, hoci sa fyzicky nelíši od zvyšku stránky. Zariadenia NAND sú ponúkané s 8-bitovým alebo 16-bitovým rozhraním. Dátový uzol je pripojený k pamäti NAND prostredníctvom obojsmernej 8 alebo 16 bitovej dátovej zbernice. V 16-bitovom režime používajú príkazy a adresy 8 bitov, zvyšných 8 bitov sa používa počas cyklov prenosu dát.

Typy NAND Flash

Ako už bolo uvedené, NAND flash sa dodáva v dvoch typoch: jednoúrovňový (SLC) a viacúrovňový (MLC). Jednoúrovňová pamäť typu flash - SLC NAND (jednoúrovňová bunka) je vhodná pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú až strednú hustotu. Toto je najjednoduchšia a najpohodlnejšia technológia na použitie. Ako je popísané vyššie, SLC NAND ukladá jeden bit údajov do každého pamäťového miesta. SLC NAND ponúka relatívne vysoké rýchlosti čítania a zápisu, dobrý výkon a jednoduché algoritmy na opravu chýb. SLC NAND môže byť na bit drahšie ako iné technológie NAND. Ak aplikácia vyžaduje vysokú rýchlosť čítania, ako je napríklad vysokovýkonná mediálna karta, niektoré hybridné jednotky, SSD (Solid-State Device) alebo iné vstavané aplikácie, SLC NAND môže byť jedinou životaschopnou voľbou.

Viacúrovňová pamäť typu flash - MLC NAND (multilevel cell) je navrhnutá pre aplikácie s vyššou hustotou a pomalým cyklom.

Na rozdiel od SLC NAND, viacvrstvové MLC NAND bunky ukladajú dva alebo viac bitov na pamäťovú bunku. Na určenie polohy každého bitu sa použije napätie a prúd. Zariadenia SLC vyžadujú iba jednu úroveň napätia. Ak sa zistí prúd, hodnota bitu je 1; ak nie je zistený žiadny prúd, bit je označený ako 0. Pre zariadenie MLC sa na určenie hodnôt bitov používajú tri rôzne úrovne napätia.

MLC NAND zvyčajne ponúka dvojnásobnú kapacitu ako SLC NAND pre jedno zariadenie a je tiež lacnejší. Pretože SLC NAND je trikrát rýchlejší ako MLC NAND a ponúka viac ako 10-krát rýchlejší výkon; ale pre mnohé aplikácie ponúka MLC NAND správnu rovnováhu medzi cenou a výkonom. V skutočnosti MLC NAND predstavuje takmer 80 % všetkých dodávok NAND flash. A pamäť MLC NAND flash dominuje výberu spotrebiteľov v triede SSD, pretože jej výkon prevyšuje magnetické pevné disky.

Životnosť disku SSD závisí od počtu bajtov, ktoré boli zapísané do pamäte NAND flash. Väčšina zariadení založených na MLC má záruku jeden až tri roky. Je však dôležité presne pochopiť, ako sa bude zariadenie používať, pretože disky SSD založené na MLC môžu vydržať menej, ak sa zamýšľajú viacnásobné prepisy na disk. Na druhej strane riešenia na báze SLC vydržia dlhšie ako odhadované tri roky, a to aj pri ťažkých PE cykloch.

História NAND Flash

NAND Flash je energeticky nezávislá jednotka SSD, ktorá spôsobila revolúciu v odvetví úložísk, ktoré má už 26 rokov. Flash pamäť vynašiel Dr. Fujio Masuoka počas práce v Toshibe okolo roku 1980. Podľa spoločnosti Toshiba názov „blesk“ navrhol kolega Dr. Masuoka, pán Sho-ji Ariizumi, keďže proces vymazávania pamäte mu pripomínal blesk fotoaparátu.

Toshiba komercializovala NAND flash v roku 1987; odvtedy sa veľa zmenilo. Trh s NAND flash pamäťami rýchlo rástol, pričom predaje prevyšujú osemnásobok predaja pamätí s dynamickým náhodným prístupom (DRAM). Pamäť NAND sa stala pre mnohých používateľov vysoko odolným úložným zariadením. Takáto pamäť sa dnes používa v rôznych pamäťových kartách a USB diskoch, cloudové úložisko nachádza veľa používateľov, ako v priemysle, tak aj v podnikaní, ako aj v domácich zariadeniach. Telefóny iPhone, iPody a iPady od spoločnosti Apple, ako aj telefóny a tablety so systémom Android tiež vo veľkej miere využívajú pamäť typu NAND flash. Odvtedy sa táto inovácia dostala do novej éry, v ktorej môžu spotrebitelia vždy používať svoje súbory: videá, hudbu, knihy a dokumenty, nech ste kdekoľvek.

Vysokokvalitná NAND je naprogramovaná na čítanie informácií v malých blokoch alebo stránkach, zatiaľ čo NOR flash číta a zapisuje dáta po 1 byte. NOR flash je preferovaný pre zariadenia, ktoré ukladajú a spúšťajú kódy, zvyčajne malých rozmerov.

Uvedenie polovodičových NAND flash a úložných zariadení okrem konvenčných magnetických pevných diskov poskytlo podnikom nové príležitosti na prevádzkovanie serverov a ukladanie kľúčových podnikových aplikácií. Keďže takáto pamäť nemá žiadne pohyblivé časti, NAND flash dokáže spracovať a presunúť dáta z jedného miesta na druhé oveľa rýchlejšie vďaka svojej vynikajúcej rýchlosti čítania a zápisu. Aplikácie vo finančných službách, maloobchode a cloudových webových službách často prevádzkujú servery vybavené pamäťou NAND flash.

Flash pamäť uchováva informácie v rade pamäťových buniek a tranzistorov s plávajúcim hradlom. V zariadeniach so súrodeneckými bunkami (SLC) každá bunka uchováva iba jeden bit informácií. Niektoré novšie typy flash pamäte, známe ako zariadenia s viacúrovňovými bunkami (MLC), dokážu uložiť viac ako jeden bit na bunku výberom medzi viacerými úrovňami elektrického náboja, ktorý sa aplikuje na tranzistor s plávajúcim hradlom a jeho bunky.

Kľúčové fakty týkajúce sa NAND Flash

Vývoj typov flash pamätí je pôsobivý. StorageNewsletter.com, rešpektovaný a uznávaný zdroj denných elektronických správ pre toto odvetvie, už nejaký čas sleduje vývoj NAND flash úložiska a má dlhú históriu existencie technológie.

Flash čipy: Väčší objem a nižšie náklady na flash pamäť a SSD priamo závisia od výrobného procesu pre pamäťové čipy NAND flash. SanDisk a Toshiba teraz ponúkajú 128GB MLC linku a 3-bitový bunkový čip. Medzi hlavných svetových výrobcov flash pamätí patria Intel, Samsung, Seagate, Nvidia, LSI, Micron a Western Digital.

Flash kľúče (alebo flash disky): Prvé USB flash disky vyvinula koncom 90-tych rokov spoločnosť M-Systems, ktorú neskôr získala spoločnosť SanDisk. V roku 2001 začala IBM v USA vyrábať 8 MB verziu pamäte s názvom „key memory“. Teraz množstvo takejto pamäte dosahuje 128 GB a ceny sa výrazne znížili.

Tá istá spoločnosť, M-Systems, sa stala prvým výrobcom SSD v roku 1995. Od roku 1999 SN.com zaznamenal 590 rôznych modelov, ktoré spustilo 97 spoločností. Spomedzi ostatných, BiTMICRO Networks v roku 1999 uvoľnil E-Disk SNX35 s 3,5 palcami a kapacitami od 128 MB do 10 GB, prístupovou dobou 500 ms a rýchlosťou čítania/zápisu 4 MB/s pomocou rozhrania SCSI-2. Nasledujúci rok spoločnosť M-Systems vyrobila 3 GB FFD SCSI, 2,5-palcový SSD s maximálnou rýchlosťou čítania 4 MB / s a ​​rýchlosťou zápisu 3 MB / s.

Dnes si môžete zaobstarať 16 TB pamäť (PCIe SSD od OCZ) s rýchlosťou čítania až 4 GB/s a zápisu až 3,8 GB/s. OCZ tiež v roku 2012 oznámila najkratšie možné časy zápisu a čítania: 0,04 ms pre čítanie a 0,02 ms pre operácie zápisu.

Často sa môžeme ocitnúť v situácii, kedy sa dáta vymažú alebo poškodia v dôsledku rôznych chýb, či už v systéme alebo chybách samotného človeka. Môžete sa naučiť, ako obnoviť údaje z pamäťovej karty.

Kritériá výberu NAND Flash zariadenia

Takže pri výbere zariadenia (na príklade SSD) s technológiou NAND flash je potrebné zvážiť niekoľko kritérií výberu:

Uistite sa, že zariadenie SSD, operačný systém a súborový systém podporujú TRIM, najmä ak karta používa radič pevného disku, čo komplikuje proces zhromažďovania „odpadu“, nepotrebných údajov:

- zistite, či váš OS podporuje trim, môžete zistiť v akomkoľvek zdroji informácií; - existujú aplikácie, ktoré prispievajú k pridaniu technológie úpravy pre váš operačný systém, ak nie je podporovaná. Najprv však zistite, či to nepoškodí celkový výkon zariadenia. SSD s pamäťou NAND bude výbornou voľbou, keď potrebujete vysoký výkon, žiadny hluk, odolnosť voči vonkajším vplyvom či nízku spotrebu energie: - nekonzistentné čítanie poskytne príležitosť na zvýšenie výkonu v porovnaní s HDD; - dozvedieť sa o maximálnom možnom výkone zariadenia tak, aby nedošlo k prekročeniu limitov; Pre lepšie operácie a nepretržitú prevádzku je SLC lepšie ako MLC: - SSD založené na NAND sú skvelé na zrýchlenie serverov, ale pamätajte, že to vyžaduje aj voľný priestor na odpad a/alebo úpravu. - RAID systém s SSD poskytne vysoký výkon a odolnosť, ale používajte špeciálne navrhnuté RAID radiče pre SSD, inak sa hromadí toľko "odpadu", že si ani trim alebo zberný systém neporadí. SSD disky s väčšou výdržou samozrejme vydržia dlhšie: - Zvoľte si napríklad 100 GB zariadenie namiesto 128 GB, 200 GB namiesto 256 GB atď. Potom budete s istotou vedieť, že 28 alebo 56 a tak ďalej gigabajtov pamäte je možno vyhradené miesto na výpočet opotrebovania, reorganizáciu súborov a chybné pamäťové bunky. Pre priemyselné, priemyselné alebo kancelárske použitie je lepšie zvoliť zariadenie obchodnej triedy, napríklad PCI Express (PCIe) SSD zariadenie:

PCIe karty so špeciálne vyladeným SSD radičom dokážu poskytnúť veľmi vysoký I/O výkon a dobrú výdrž.

Výkon a životnosť SSD sú primárne závislé od NAND flash a ovládača s firmvérom. Sú hlavnými zložkami ceny pohonu a je logické si na tieto komponenty pri kúpe dávať pozor. Dnes budeme hovoriť o NAND.

Zložitosť výrobného procesu flash pamäte nájdete na stránkach, ktoré sa špecializujú na recenzie SSD. Môj článok je zameraný na širší okruh čitateľov a má dva ciele:

1. Otvorte oponu nad vágnymi špecifikáciami zverejnenými na webových stránkach výrobcov a obchodov SSD.
2. Odstráňte otázky, ktoré môžete mať pri štúdiu technických charakteristík pamäte rôznych jednotiek a čítaní recenzií napísaných pre "železných" geekov.

Najprv ilustrujem problém na obrázkoch.

Čo je uvedené v charakteristikách SSD

Špecifikácie NAND zverejnené na oficiálnych stránkach výrobcov a v internetových obchodoch nie vždy obsahujú podrobné informácie. Okrem toho sa terminológia veľmi líši a ja som pre vás zostavil údaje o piatich rôznych jednotkách.

Hovorí vám niečo tento obrázok?

Dobre, povedzme, že Yandex.Market nie je najspoľahlivejší zdroj informácií. Obraciam sa na webové stránky výrobcov – stalo sa to jednoduchšie?

Možno to bude jasnejšie?

A ak áno?

Alebo je to takto lepšie?

Medzitým majú všetky tieto disky rovnakú pamäť! Ťažko tomu uveriť, najmä pri pohľade na posledné dva obrázky, však? Po prečítaní vstupu do konca sa o tom nielen presvedčíte, ale prečítate si aj také charakteristiky ako v otvorenej knihe.

Výrobcovia pamätí NAND

Výrobcov flash pamätí je oveľa menej ako spoločností, ktoré predávajú SSD pod svojimi značkami. Väčšina diskov má teraz nainštalovanú pamäť z:

• Intel / Micron
• Hynix
• Samsung
• Toshiba / SanDisk

Nie je náhoda, že Intel a Micron zdieľajú jedno miesto v zozname. Vyrábajú NAND pomocou rovnakej technológie ako súčasť spoločného podniku IMFT.

Vo vlajkovom závode v americkom štáte Utah je rovnaká pamäť označovaná oboma spoločnosťami v takmer rovnakom pomere. Z montážnej linky singapurského závodu, ktorý teraz ovláda Micron, môže ísť pamäť aj pod značku jej dcérskej spoločnosti SpecTek.

Všetci výrobcovia SSD nakupujú NAND od vyššie uvedených spoločností, takže rôzne disky môžu mať prakticky rovnakú pamäť, aj keď je značka odlišná.

Zdá sa, že v tejto situácii s pamäťou by malo byť všetko jednoduché. Existuje však niekoľko typov NAND, ktoré sú zase klasifikované podľa rôznych parametrov, čo spôsobuje zmätok.

Typy pamäte NAND: SLC, MLC a TLC

Ide o tri rôzne typy NAND, pričom hlavným technologickým rozdielom medzi nimi je počet bitov uložených v pamäťovej bunke.

SLC je najstaršia z troch technológií a je nepravdepodobné, že by ste našli moderný SSD s týmto druhom NAND. Väčšina diskov má teraz na palube MLC a TLC je ďalšou veľkou vecou na trhu pamätí SSD.

Vo všeobecnosti sa TLC už dlho používa v USB kľúčoch, kde výdrž pamäte nemá praktický význam. Nové technologické postupy pomáhajú znižovať náklady na gigabajt TLC NAND pre SSD disky a zároveň poskytujú prijateľný výkon a životnosť, čo je logickým záujmom všetkých výrobcov.

Je zaujímavé, že zatiaľ čo sa široká verejnosť obáva obmedzeného počtu prepisovacích cyklov SSD, tento parameter sa s napredovaním technológie NAND iba znižuje!

Ako určiť konkrétny typ pamäte na SSD

Bez ohľadu na to, či ste si zakúpili jednotku SSD alebo ju len plánujete kúpiť, po prečítaní tohto príspevku môžete mať otázku v podnadpise.

Žiadny program neukazuje typ pamäte. Tieto informácie možno nájsť v recenziách pohonov, ale existuje aj kratšia cesta, najmä ak potrebujete porovnať viacero kandidátov na nákup.

Na špecializovaných stránkach nájdete databázy na SSD diskoch a tu je príklad.

Pamäťové špecifikácie mojich diskov som našiel bez problémov, okrem SanDisk P4 (mSATA) nainštalovaného v tablete.

Ktoré SSD majú najlepšiu pamäť

Poďme si najprv prejsť hlavné body článku:

• Výrobcovia NAND sa dajú spočítať na prstoch jednej ruky
• moderné jednotky SSD využívajú dva typy NAND: MLC a TLC, ktoré len naberajú na sile
• MLC NAND sa líši v rozhraniach: ONFi (Intel, Micron) a Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
• ONFi MLC NAND sa delí na asynchrónne (lacnejšie a pomalšie) a synchrónne (drahšie a rýchlejšie)
• Výrobcovia SSD používajú pamäť rôznych rozhraní a typov, čím vytvárajú rôznorodú zostavu pre každú peňaženku
• oficiálne špecifikácie zriedka obsahujú konkrétne informácie, ale databázy SSD nám umožňujú presne určiť typ NAND

Samozrejme, v takejto zoologickej záhrade nemôže byť jednoznačná odpoveď na otázku v podnadpise. Bez ohľadu na značku disku NAND spĺňa deklarované špecifikácie, inak nemá zmysel, aby ho OEM kupovali (dávajú záruku na SSD).

Avšak ... predstavte si, že vás leto potešilo nevídanou úrodou jahôd v krajine!

Všetky sú šťavnaté a sladké, no len tak veľa nezjete, a tak ste sa rozhodli predať nejaké nazbierané bobule.

Necháte si tie najlepšie jahody pre seba alebo ich dáte na predaj? :)

Dá sa predpokladať, že výrobcovia NAND inštalujú do svojich diskov najlepšiu pamäť. Vzhľadom na obmedzený počet spoločností NAND je zoznam výrobcov SSD ešte kratší:

• Crucial (oddelenie Micronu)
• Intel
• Samsung

Opäť ide len o odhad, ktorý nie je podložený spoľahlivými faktami. Ale robili by ste na mieste týchto spoločností inak?