คนยุคใหม่ชอบพกพาอุปกรณ์ไฮเทคต่างๆ ไปด้วย (อุปกรณ์ภาษาอังกฤษ - อุปกรณ์) ทำให้ชีวิตง่ายขึ้น แต่มีอะไรซ่อนอยู่ ทำให้สมบูรณ์และน่าสนใจยิ่งขึ้น และพวกเขาก็ปรากฏตัวในเวลาเพียง 10-15 ปี! ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา สะดวก แบบดิจิทัล... แกดเจ็ตประสบความสำเร็จทั้งหมดนี้ได้ด้วยเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ใหม่ แต่เทคโนโลยีจัดเก็บข้อมูลที่โดดเด่นอย่างหนึ่งซึ่งเราจะพูดถึงในวันนี้จะมีส่วนร่วมมากขึ้น ดังนั้นหน่วยความจำแฟลช
มีความเห็นว่าชื่อ FLASH ที่สัมพันธ์กับประเภทของหน่วยความจำแปลว่า "แฟลช" อันที่จริงสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด รูปลักษณ์หนึ่งระบุว่าเป็นครั้งแรกในปี 1989-90 ที่โตชิบาใช้คำว่า Flash ในบริบทของ "รวดเร็วทันใจ" เมื่ออธิบายถึงชิปตัวใหม่ โดยทั่วไป Intel ถือเป็นนักประดิษฐ์โดยเปิดตัวหน่วยความจำแฟลชที่มีสถาปัตยกรรม NOR ในปี 1988 หนึ่งปีต่อมา โตชิบาได้พัฒนาสถาปัตยกรรม NAND ซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันควบคู่ไปกับ NOR แบบเดียวกันในชิปแฟลช จริงๆ แล้ว ตอนนี้เราสามารถพูดได้ว่าหน่วยความจำสองประเภทที่แตกต่างกันนี้มีเทคโนโลยีการผลิตที่ค่อนข้างคล้ายกัน ในบทความนี้ เราจะพยายามทำความเข้าใจการออกแบบ หลักการทำงาน และพิจารณาตัวเลือกการใช้งานจริงต่างๆ
ก็ไม่เช่นกัน
ด้วยความช่วยเหลือนี้ แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตที่สอดคล้องกับ "0" และ "1" สิ่งเหล่านี้จำเป็นเนื่องจากมีการใช้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันในการอ่าน/เขียนข้อมูลในเซลล์หน่วยความจำ แผนภาพเซลล์แสดงในรูปด้านล่าง
ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับชิปแฟลชส่วนใหญ่และเป็นทรานซิสเตอร์ที่มีประตูหุ้มฉนวนสองบาน: การควบคุมและลอย คุณลักษณะที่สำคัญประการหลังคือความสามารถในการเก็บอิเล็กตรอนซึ่งก็คือประจุ นอกจากนี้ในเซลล์ยังมีสิ่งที่เรียกว่า "ท่อระบายน้ำ" และ "แหล่งที่มา" เมื่อเขียนโปรแกรมระหว่างกันเนื่องจากอิทธิพลของสนามบวกบนประตูควบคุมจึงมีการสร้างช่องสัญญาณ - การไหลของอิเล็กตรอน เนื่องจากมีพลังงานมากขึ้น อิเล็กตรอนบางตัวจึงทะลุชั้นฉนวนและตกลงบนประตูลอยน้ำ สามารถเก็บไว้ได้นานหลายปี ช่วงหนึ่งของจำนวนอิเล็กตรอน (ประจุ) บนประตูลอยนั้นสอดคล้องกับค่าตรรกะ และอะไรก็ตามที่มากกว่านี้จะสอดคล้องกับค่าศูนย์ เมื่ออ่านค่า สถานะเหล่านี้จะถูกรับรู้โดยการวัดแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของทรานซิสเตอร์ ในการลบข้อมูล จะใช้แรงดันไฟฟ้าลบสูงที่ประตูควบคุม และอิเล็กตรอนจากประตูลอยตัวจะเคลื่อนที่ (อุโมงค์) ไปยังแหล่งกำเนิด ในเทคโนโลยีจากผู้ผลิตหลายราย หลักการทำงานนี้อาจแตกต่างไปตามวิธีการจ่ายกระแสไฟฟ้าและการอ่านข้อมูลจากเซลล์ ฉันอยากจะดึงความสนใจของคุณไปที่ความจริงที่ว่าในโครงสร้างของหน่วยความจำแฟลชมีเพียงองค์ประกอบเดียว (ทรานซิสเตอร์) เท่านั้นที่ใช้ในการจัดเก็บข้อมูล 1 บิต ในขณะที่หน่วยความจำประเภทระเหยต้องใช้ทรานซิสเตอร์และตัวเก็บประจุหลายตัว ทำให้สามารถลดขนาดของวงจรไมโครที่ผลิตได้อย่างมาก ลดความซับซ้อนของกระบวนการทางเทคโนโลยี และส่งผลให้ต้นทุนลดลง แต่บิตหนึ่งยังห่างไกลจากขีดจำกัด: Intel กำลังเปิดตัวหน่วยความจำ StrataFlash แล้ว ซึ่งแต่ละเซลล์สามารถเก็บข้อมูลได้ 2 บิต นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างทดลองที่มีเซลล์ 4 และ 9 บิตด้วย! หน่วยความจำนี้ใช้เทคโนโลยีเซลล์หลายระดับ พวกมันมีโครงสร้างปกติ แต่ความแตกต่างก็คือประจุของพวกมันถูกแบ่งออกเป็นหลายระดับ ซึ่งแต่ละระดับจะถูกกำหนดชุดบิตที่แน่นอน ตามทฤษฎีแล้ว สามารถอ่าน/เขียนได้มากกว่า 4 บิต แต่ในทางปฏิบัติ ปัญหาเกิดขึ้นจากการกำจัดสัญญาณรบกวนและการรั่วไหลของอิเล็กตรอนอย่างค่อยเป็นค่อยไปในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาว โดยทั่วไป ชิปหน่วยความจำที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับเซลล์มีลักษณะเฉพาะด้วยเวลาในการจัดเก็บข้อมูลที่วัดเป็นปี และจำนวนรอบการอ่าน/เขียนตั้งแต่ 100,000 ถึงหลายล้านรอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อเสียของหน่วยความจำแฟลชที่มีสถาปัตยกรรม NOR เป็นเรื่องที่น่าสังเกตถึงความสามารถในการปรับขนาดที่ไม่ดี: เป็นไปไม่ได้ที่จะลดพื้นที่ของชิปโดยการลดขนาดของทรานซิสเตอร์ สถานการณ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการจัดระเบียบเมทริกซ์ของเซลล์: ในสถาปัตยกรรม NOR จะต้องติดต่อกับทรานซิสเตอร์แต่ละตัว หน่วยความจำแฟลชที่มีสถาปัตยกรรม NAND มีราคาที่ดีกว่ามากในเรื่องนี้
นาโน
การออกแบบและหลักการทำงานของเซลล์นั้นเหมือนกับของ NOR แม้ว่านอกเหนือจากตรรกะแล้วยังมีความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งนั่นคือสถาปัตยกรรมของตำแหน่งเซลล์และที่อยู่ติดต่อ ต่างจากกรณีที่อธิบายไว้ข้างต้น มีเมทริกซ์หน้าสัมผัสที่จุดตัดของแถวและคอลัมน์ซึ่งมีทรานซิสเตอร์อยู่ ซึ่งเทียบได้กับเมทริกซ์แบบพาสซีฟในจอแสดงผล :) (และ NOR เทียบได้กับ TFT ที่ใช้งานอยู่) ในกรณีของหน่วยความจำองค์กรนี้ค่อนข้างดีกว่า - พื้นที่ของไมโครเซอร์กิตสามารถลดลงได้อย่างมากเนื่องจากขนาดของเซลล์ ข้อเสีย (ต้องแน่ใจ) คือความเร็วที่ต่ำกว่าของการดำเนินการในการดำเนินการเข้าถึงแบบสุ่มแบบไบต์ต่อไบต์เมื่อเปรียบเทียบกับ NOR
นอกจากนี้ยังมีสถาปัตยกรรมเช่น: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) ฯลฯ พวกเขาไม่ได้แสดงถึงสิ่งใหม่โดยพื้นฐาน แต่รวมเฉพาะคุณสมบัติที่ดีที่สุดของ NAND และ NOR เท่านั้น
อย่างไรก็ตาม อาจเป็นไปได้ว่า NOR และ NAND ในปัจจุบันผลิตขึ้นด้วยเงื่อนไขที่เท่าเทียมกันและในทางปฏิบัติแล้วไม่สามารถแข่งขันกันเองได้ เนื่องจากเนื่องจากคุณสมบัติของทั้งสองจึงถูกนำมาใช้ในพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่แตกต่างกัน เรื่องนี้จะมีการหารือเพิ่มเติม...
หน่วยความจำจำเป็นตรงไหน...
ขอบเขตการใช้งานหน่วยความจำแฟลชประเภทใดก็ตามขึ้นอยู่กับลักษณะความเร็วและความน่าเชื่อถือของการจัดเก็บข้อมูลเป็นหลัก พื้นที่ที่อยู่ของหน่วยความจำ NOR ช่วยให้คุณสามารถทำงานกับแต่ละไบต์หรือคำ (2 ไบต์) ใน NAND เซลล์จะถูกจัดกลุ่มเป็นบล็อกเล็กๆ (คล้ายกับคลัสเตอร์ฮาร์ดไดรฟ์) จากนี้ไปเมื่ออ่านและเขียนตามลำดับ NAND จะได้เปรียบด้านความเร็ว อย่างไรก็ตาม ในทางกลับกัน NAND นั้นด้อยกว่าอย่างมากในการดำเนินการเข้าถึงแบบสุ่ม และไม่อนุญาตให้ทำงานโดยตรงกับข้อมูลจำนวนไบต์ ตัวอย่างเช่น หากต้องการเปลี่ยนหนึ่งไบต์ คุณต้องมี:
- อ่านบล็อกข้อมูลที่มีอยู่ลงในบัฟเฟอร์
- เปลี่ยนไบต์ที่ต้องการในบัฟเฟอร์
- เขียนบล็อกโดยเปลี่ยนไบต์กลับ
หากเราเพิ่มการดึงข้อมูลบล็อกและความล่าช้าในการเข้าถึงให้กับเวลาดำเนินการของการดำเนินการข้างต้น เราจะได้ตัวบ่งชี้ที่ไม่สามารถแข่งขันกับ NOR ได้ (โปรดทราบว่าสิ่งนี้มีไว้สำหรับกรณีการบันทึกแบบไบต์ต่อไบต์โดยเฉพาะ) การเขียน/การอ่านตามลำดับเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ในทางกลับกัน NAND จะแสดงลักษณะความเร็วที่สูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นและเนื่องจากความเป็นไปได้ในการเพิ่มความจุหน่วยความจำโดยไม่ต้องเพิ่มขนาดของชิป แฟลช NAND จึงพบว่ามีการใช้เป็นตัวจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากและสำหรับการถ่ายโอน อุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้หน่วยความจำประเภทนี้ในปัจจุบันคือแฟลชไดรฟ์และการ์ดหน่วยความจำ สำหรับแฟลช NOR ชิปที่มีองค์กรดังกล่าวจะถูกใช้เป็นตัวจัดเก็บรหัสโปรแกรม (BIOS, RAM ของพ็อกเก็ตคอมพิวเตอร์, โทรศัพท์มือถือ ฯลฯ ) ซึ่งบางครั้งก็นำไปใช้ในรูปแบบของโซลูชันรวม (RAM, ROM และโปรเซสเซอร์ในมินิ - บอร์ดหรือแม้กระทั่งในชิปตัวเดียว) ตัวอย่างที่ดีของการใช้งานนี้คือโครงการ Gumstix ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวขนาดเท่าแท่งหมากฝรั่ง เป็นชิป NOR ที่ให้ระดับความน่าเชื่อถือของการจัดเก็บข้อมูลที่จำเป็นสำหรับกรณีดังกล่าวและตัวเลือกที่ยืดหยุ่นมากขึ้นในการทำงานกับมัน โดยทั่วไปปริมาตรของแฟลช NOR จะวัดเป็นหน่วยเมกะไบต์และไม่เกินสิบครั้ง
และก็จะมีแฟลช...
แน่นอนว่าแฟลชเป็นเทคโนโลยีที่น่าหวัง อย่างไรก็ตาม แม้จะมีอัตราการเติบโตของการผลิตสูง แต่อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่ใช้มันยังคงมีราคาแพงพอที่จะแข่งขันกับฮาร์ดไดรฟ์เดสก์ท็อปหรือแล็ปท็อป โดยพื้นฐานแล้ว ขอบเขตของการครอบงำของหน่วยความจำแฟลชนั้นจำกัดอยู่เพียงอุปกรณ์เคลื่อนที่เท่านั้น ดังที่คุณเข้าใจ เทคโนโลยีสารสนเทศส่วนนี้ไม่ได้เล็กนัก นอกจากนี้ตามที่ผู้ผลิตระบุ การขยายแฟลชจะไม่หยุดอยู่แค่นั้น แล้วแนวโน้มการพัฒนาหลักที่เกิดขึ้นในพื้นที่นี้คืออะไร?
ประการแรก ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น มีการมุ่งเน้นที่โซลูชั่นแบบครบวงจรเป็นอย่างมาก ยิ่งไปกว่านั้น โปรเจ็กต์อย่าง Gumstix เป็นเพียงขั้นกลางบนเส้นทางสู่การใช้งานฟังก์ชันทั้งหมดในชิปตัวเดียว
จนถึงตอนนี้ สิ่งที่เรียกว่าระบบบนชิป (ชิปตัวเดียว) คือการผสมผสานระหว่างหน่วยความจำแฟลชกับตัวควบคุม โปรเซสเซอร์ SDRAM หรือซอฟต์แวร์พิเศษในชิปตัวเดียว ตัวอย่างเช่น Intel StrataFlash ร่วมกับซอฟต์แวร์ Persistent Storage Manager (PSM) ทำให้สามารถใช้ความจุของหน่วยความจำพร้อมกันทั้งในการจัดเก็บข้อมูลและการรันโค้ดโปรแกรม PSM เป็นระบบไฟล์ที่รองรับ Windows CE 2.1 ขึ้นไป ทั้งหมดนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อลดจำนวนส่วนประกอบและลดขนาดอุปกรณ์พกพาในขณะที่เพิ่มฟังก์ชันการทำงานและประสิทธิภาพ สิ่งที่น่าสนใจและเกี่ยวข้องไม่น้อยคือการพัฒนาของ บริษัท Renesas - หน่วยความจำแฟลช superAND พร้อมฟังก์ชั่นการจัดการในตัว จนถึงจุดนี้ พวกมันถูกนำไปใช้แยกกันในคอนโทรลเลอร์ แต่ตอนนี้พวกมันถูกรวมเข้ากับชิปโดยตรง สิ่งเหล่านี้คือฟังก์ชันในการตรวจสอบเซกเตอร์เสีย การแก้ไขข้อผิดพลาด (ECC - การตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาด) และการปรับระดับการสึกหรอ เนื่องจากมีอยู่ในรูปแบบเดียวหรืออีกรูปแบบหนึ่งในเฟิร์มแวร์แบรนด์อื่น ๆ ของตัวควบคุมภายนอกส่วนใหญ่ เรามาดูพวกมันกันแบบคร่าวๆ กันดีกว่า เริ่มจากเซกเตอร์เสียกันก่อน ใช่ พบได้ในหน่วยความจำแฟลชด้วย: ชิปหลุดออกจากสายการประกอบแล้วโดยมีเซลล์ที่ไม่ทำงานโดยเฉลี่ยมากถึง 2% นี่เป็นบรรทัดฐานทางเทคโนโลยีทั่วไป แต่เมื่อเวลาผ่านไปจำนวนอาจเพิ่มขึ้น (ไม่ควรตำหนิสภาพแวดล้อมเป็นพิเศษสำหรับสิ่งนี้ - อิทธิพลของแม่เหล็กไฟฟ้า, กายภาพ (การสั่น ฯลฯ ) ของชิปแฟลชนั้นไม่น่ากลัว) ดังนั้นหน่วยความจำแฟลชจึงมีความจุสำรองเช่นเดียวกับฮาร์ดไดรฟ์ หากเซกเตอร์เสียปรากฏขึ้น ฟังก์ชั่นการตรวจสอบจะแทนที่ที่อยู่ในตารางการจัดสรรไฟล์ด้วยที่อยู่ของเซกเตอร์จากพื้นที่สำรอง
 |
 |
จริงๆ แล้วอัลกอริทึม ECC มีหน้าที่ระบุปัญหาที่ไม่ดี โดยจะเปรียบเทียบข้อมูลที่บันทึกไว้กับข้อมูลที่บันทึกไว้จริง นอกจากนี้ เนื่องจากเซลล์มีทรัพยากรที่จำกัด (ตามลำดับรอบการอ่าน/เขียนหลายล้านรอบสำหรับแต่ละเซลล์) จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีฟังก์ชันสำหรับการบัญชีการสึกหรอที่สม่ำเสมอ ฉันขอยกเคสที่หายากแต่พบได้บ่อยให้คุณ: คีย์ fob ขนาด 32 MB ซึ่งมีพื้นที่ว่าง 30 MB และมีบางสิ่งถูกเขียนและลบอย่างต่อเนื่องในพื้นที่ว่าง ปรากฎว่าบางเซลล์ไม่ได้ใช้งาน ในขณะที่บางเซลล์กำลังใช้ทรัพยากรจนหมด เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ในอุปกรณ์ที่มีตราสินค้า พื้นที่ว่างจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนตามอัตภาพ โดยแต่ละส่วนจะมีการตรวจสอบและบันทึกจำนวนการดำเนินการเขียน
การกำหนดค่าออลอินวันที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นก็มีการนำเสนออย่างกว้างขวางโดย บริษัท เช่น Intel, Samsung, Hitachi เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ของพวกเขาเป็นอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นที่ใช้งานในชิปเพียงตัวเดียว (มาตรฐานประกอบด้วยโปรเซสเซอร์, หน่วยความจำแฟลชและ SDRAM ). มุ่งเน้นไปที่การใช้งานในอุปกรณ์พกพาซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพสูงด้วยขนาดที่เล็กที่สุดและการใช้พลังงานต่ำ ซึ่งรวมถึง: PDA, สมาร์ทโฟน, โทรศัพท์สำหรับเครือข่าย 3G ฉันขอยกตัวอย่างการพัฒนาดังกล่าว - ชิปจาก Samsung ที่รวมโปรเซสเซอร์ ARM (203 MHz), หน่วยความจำ NAND 256 MB และ 256 SDRAM เข้ากันได้กับระบบปฏิบัติการทั่วไป: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux และรองรับ USB ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบมัลติฟังก์ชั่นที่ใช้พลังงานต่ำสามารถทำงานร่วมกับวิดีโอเสียงเสียงและแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่ใช้ทรัพยากรมากได้
อีกแนวทางหนึ่งในการปรับปรุงแฟลชคือการลดการใช้พลังงานและขนาด ในขณะเดียวกันก็เพิ่มขนาดและความเร็วของหน่วยความจำไปพร้อมๆ กัน สิ่งนี้ใช้ได้กับชิปที่มีสถาปัตยกรรม NOR ในระดับที่มากขึ้น เนื่องจากด้วยการพัฒนาคอมพิวเตอร์พกพาที่รองรับเครือข่ายไร้สาย แฟลช NOR เนื่องจากขนาดที่เล็กและใช้พลังงานต่ำจะกลายเป็นโซลูชันสากลสำหรับการจัดเก็บและรันโค้ดโปรแกรม ชิป NOR ขนาด 512 Mbit จาก Renesas รุ่นเดียวกันจะถูกนำไปผลิตจำนวนมากในเร็วๆ นี้ แรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่ 3.3 V (ขอเตือนไว้ก่อนว่าสามารถจัดเก็บข้อมูลได้โดยไม่ต้องจ่ายกระแสไฟฟ้า) และความเร็วในการเขียนจะอยู่ที่ 4 MB/วินาที ในเวลาเดียวกัน Intel กำลังนำเสนอการพัฒนา StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) ซึ่งเป็นระบบหน่วยความจำแฟลชสากลสำหรับเทคโนโลยีไร้สาย ความจุหน่วยความจำสามารถเข้าถึง 1 Gbit และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานคือ 1.8 V เทคโนโลยีการผลิตชิปอยู่ที่ 0.13 นาโนเมตร โดยมีแผนจะเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีการผลิต 0.09 นาโนเมตร ในบรรดานวัตกรรมของ บริษัท นี้ก็คุ้มค่าที่จะสังเกตการจัดโหมดการทำงานแบบแบตช์ด้วยหน่วยความจำ NOR ช่วยให้คุณสามารถอ่านข้อมูลได้ครั้งละหนึ่งไบต์ แต่อยู่ในบล็อกขนาด 16 ไบต์: เมื่อใช้บัสข้อมูล 66 MHz ความเร็วในการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับโปรเซสเซอร์จะสูงถึง 92 Mbit/s!
อย่างที่คุณเห็นเทคโนโลยีกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ค่อนข้างเป็นไปได้ว่าเมื่อบทความนี้เผยแพร่ สิ่งใหม่ๆ จะปรากฏขึ้น ดังนั้นหากมีอะไรเกิดขึ้น อย่าโทษฉันเลย :) ฉันหวังว่าเนื้อหาจะน่าสนใจสำหรับคุณ
ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของ SSD ขึ้นอยู่กับหน่วยความจำแฟลช NAND และเฟิร์มแวร์ตัวควบคุมเป็นหลัก เป็นส่วนประกอบหลักของราคาของไดรฟ์และเป็นเหตุผลที่ควรคำนึงถึงส่วนประกอบเหล่านี้เมื่อซื้อ วันนี้เราจะมาพูดถึง NAND
หากคุณต้องการ คุณสามารถค้นหาความซับซ้อนของกระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตหน่วยความจำแฟลชได้ที่ไซต์ที่เชี่ยวชาญด้านการตรวจสอบ SSD บทความของฉันมุ่งเป้าไปที่ผู้อ่านในวงกว้างขึ้นและมีเป้าหมายสองประการ:
- ปกปิดข้อกำหนดที่คลุมเครือซึ่งเผยแพร่บนเว็บไซต์ของผู้ผลิตและร้านค้า SSD
- ตอบคำถามที่คุณอาจมีเมื่อศึกษาคุณลักษณะทางเทคนิคของหน่วยความจำของไดรฟ์ต่างๆ และอ่านบทวิจารณ์ที่เขียนขึ้นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านฮาร์ดแวร์
ขั้นแรก ฉันจะอธิบายปัญหาด้วยรูปภาพ
ข้อมูลจำเพาะของ SSD ระบุถึงอะไร?
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของ NAND ที่เผยแพร่บนเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของผู้ผลิตและในร้านค้าออนไลน์อาจไม่ได้มีข้อมูลโดยละเอียดเสมอไป นอกจากนี้ คำศัพท์ยังแตกต่างกันอย่างมาก และฉันได้รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับไดรฟ์ที่แตกต่างกันห้าตัวสำหรับคุณ
ภาพนี้มีความหมายอะไรกับคุณไหม?
ตกลง สมมติว่า Yandex.Market ไม่ใช่แหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุด มาดูเว็บไซต์ของผู้ผลิตกันดีกว่า - ง่ายกว่าไหม?
บางทีมันอาจจะชัดเจนกว่านี้?
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเป็นเช่นนั้น?
หรือวิธีนี้จะดีกว่า?
ในขณะเดียวกัน ไดรฟ์ทั้งหมดนี้มีหน่วยความจำติดตั้งเหมือนกัน! ไม่น่าเชื่อโดยเฉพาะเมื่อดูสองภาพสุดท้ายใช่ไหม? หลังจากอ่านตอนท้ายแล้ว คุณจะไม่เพียงแต่มั่นใจในสิ่งนี้เท่านั้น แต่คุณยังจะได้อ่านลักษณะดังกล่าวเหมือนหนังสือเปิดอีกด้วย
ผู้ผลิตหน่วยความจำ NAND
มีผู้ผลิตหน่วยความจำแฟลชน้อยกว่าบริษัทที่ขาย SSD ภายใต้แบรนด์ของตนเองมาก ไดรฟ์ส่วนใหญ่มีหน่วยความจำจาก:
- อินเทล/ไมครอน
- ไฮนิกซ์
- ซัมซุง
- โตชิบา/แซนดิสก์
ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ Intel และ Micron มีจุดเดียวกันในรายชื่อ พวกเขาผลิต NAND โดยใช้เทคโนโลยีเดียวกันภายใต้กิจการร่วมค้า IMFT
ที่โรงงานชั้นนำในรัฐยูทาห์ของสหรัฐอเมริกา หน่วยความจำแบบเดียวกันนี้ผลิตภายใต้แบรนด์ของทั้งสองบริษัทในสัดส่วนที่เกือบเท่ากัน จากสายการผลิตของโรงงานในสิงคโปร์ ซึ่งปัจจุบันควบคุมโดย Micron หน่วยความจำอาจมาภายใต้แบรนด์ของ SpecTek ซึ่งเป็นบริษัทในเครือ
ผู้ผลิต SSD ทุกรายซื้อ NAND จากบริษัทข้างต้น ดังนั้นไดรฟ์ที่ต่างกันอาจมีหน่วยความจำที่เหมือนกัน แม้ว่าแบรนด์จะต่างกันก็ตาม
ดูเหมือนว่าในสถานการณ์เช่นนี้ด้วยหน่วยความจำทุกอย่างควรจะเรียบง่าย อย่างไรก็ตาม NAND มีหลายประเภท ซึ่งจะถูกแบ่งตามพารามิเตอร์ที่ต่างกันออกไป ทำให้เกิดความสับสน
ประเภทหน่วยความจำ NAND: SLC, MLC และ TLC
NAND มีสามประเภทที่แตกต่างกัน ความแตกต่างทางเทคโนโลยีหลักระหว่างทั้งสองประเภทคือจำนวนบิตที่จัดเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำ
SLC เป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่ที่สุดในทั้งสามเทคโนโลยี และคุณไม่น่าจะพบ SSD รุ่นใหม่ที่มี NAND ดังกล่าวได้ ขณะนี้ไดรฟ์ส่วนใหญ่มี MLC อยู่บนเครื่อง และ TLC เป็นคำใหม่ในตลาดหน่วยความจำสำหรับไดรฟ์โซลิดสเทต
โดยทั่วไป TLC มีการใช้กันมานานแล้วในแฟลชไดรฟ์ USB ซึ่งความทนทานของหน่วยความจำไม่ได้มีความสำคัญในทางปฏิบัติ กระบวนการทางเทคโนโลยีใหม่ทำให้สามารถลดต้นทุนต่อกิกะไบต์ของ TLC NAND สำหรับ SSD ได้ โดยให้ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ ซึ่งสมเหตุสมผลสำหรับผู้ผลิตทุกราย
เป็นที่น่าสนใจว่าแม้ว่าประชาชนทั่วไปจะกังวลเกี่ยวกับจำนวนรอบการเขียนของ SSD ที่จำกัด แต่เนื่องจากเทคโนโลยี NAND พัฒนาขึ้น พารามิเตอร์นี้กลับลดลงเท่านั้น!
วิธีการตรวจสอบประเภทหน่วยความจำเฉพาะใน SSD
ไม่ว่าคุณจะซื้อ SSD หรือแค่วางแผนซื้อ หลังจากอ่านโพสต์นี้ คุณอาจมีคำถามในคำบรรยาย
ไม่มีโปรแกรมแสดงประเภทหน่วยความจำ ข้อมูลนี้สามารถพบได้ในบทวิจารณ์ไดรฟ์ แต่มีทางลัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณต้องการเปรียบเทียบผู้สมัครหลายรายที่จะซื้อ
ในเว็บไซต์เฉพาะ คุณสามารถค้นหาฐานข้อมูลบน SSD และนี่คือตัวอย่าง
ฉันไม่มีปัญหาในการค้นหาคุณลักษณะหน่วยความจำของไดรฟ์ของฉันที่นั่น ยกเว้น SanDisk P4 (mSATA) ที่ติดตั้งอยู่ในแท็บเล็ต
SSD ตัวใดมีหน่วยความจำที่ดีที่สุด
ก่อนอื่นเรามาดูประเด็นหลักของบทความกันก่อน:
- ผู้ผลิต NAND สามารถนับได้ด้วยนิ้วมือข้างเดียว
- ไดรฟ์โซลิดสเตตสมัยใหม่ใช้ NAND สองประเภท: MLC และ TLC ซึ่งกำลังได้รับแรงผลักดันเท่านั้น
- MLC NAND มีความแตกต่างในอินเทอร์เฟซ: ONFi (Intel, Micron) และ Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
- ONFi MLC NAND แบ่งออกเป็นแบบอะซิงโครนัส (ถูกและช้ากว่า) และซิงโครนัส (แพงกว่าและเร็วกว่า)
- ผู้ผลิต SSD ใช้หน่วยความจำที่มีอินเทอร์เฟซและประเภทต่างๆ เพื่อสร้างรุ่นที่หลากหลายเพื่อให้เหมาะกับงบประมาณ
- ข้อมูลจำเพาะอย่างเป็นทางการไม่ค่อยมีข้อมูลเฉพาะ แต่ฐานข้อมูล SSD ช่วยให้คุณระบุประเภทของ NAND ได้อย่างแม่นยำ
แน่นอนว่าในสวนสัตว์ดังกล่าวไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามที่อยู่ในคำบรรยาย ไม่ว่าแบรนด์ของไดรฟ์จะเป็นอย่างไรก็ตาม NAND มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ มิฉะนั้นผู้ผลิต OEM ก็ไม่มีเหตุผลที่จะซื้อมัน (พวกเขาให้การรับประกัน SSD ของตนเอง)
อย่างไรก็ตาม... ลองนึกภาพฤดูร้อนที่ทำให้คุณพอใจกับการเก็บเกี่ยวสตรอเบอร์รี่ที่เดชาอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน!
ทุกอย่างชุ่มฉ่ำและหวาน แต่คุณไม่สามารถกินได้มากขนาดนั้น คุณจึงตัดสินใจขายผลเบอร์รี่ที่คุณรวบรวมได้บางส่วน
คุณจะเก็บสตรอเบอร์รี่ที่ดีที่สุดไว้ใช้เองหรือขาย? -
สันนิษฐานได้ว่าผู้ผลิต NAND ติดตั้งหน่วยความจำที่ดีที่สุดในไดรฟ์ของตน เนื่องจากบริษัทที่ผลิต NAND มีจำนวนจำกัด รายชื่อผู้ผลิต SSD จึงสั้นลงอีก:
- สำคัญ (ส่วนหนึ่งของไมครอน)
- อินเทล
- ซัมซุง
ขอย้ำอีกครั้งว่านี่เป็นเพียงการคาดเดาและไม่ได้รับการสนับสนุนจากข้อเท็จจริงที่เป็นรูปธรรม แต่คุณจะทำตัวแตกต่างออกไปหรือไม่หากคุณเป็นบริษัทเหล่านี้
หน่วยความจำแฟลช NAND ใช้เกต NOT AND และเช่นเดียวกับหน่วยความจำประเภทอื่นๆ ที่จะจัดเก็บข้อมูลในอาร์เรย์ของเซลล์ขนาดใหญ่ โดยแต่ละเซลล์จะมีข้อมูลตั้งแต่หนึ่งบิตขึ้นไป
หน่วยความจำทุกประเภทอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายในและภายนอก เช่น การสึกหรอ ความเสียหายทางกายภาพ ข้อผิดพลาดของฮาร์ดแวร์ และอื่นๆ ในกรณีเช่นนี้ เราเสี่ยงต่อการสูญเสียข้อมูลของเราโดยสิ้นเชิง จะทำอย่างไรในสถานการณ์เช่นนี้? ไม่ต้องกังวล เนื่องจากมีโปรแกรมกู้คืนข้อมูลที่กู้คืนข้อมูลได้ง่ายและรวดเร็ว โดยไม่จำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์เพิ่มเติม หรือในกรณีร้ายแรง ให้เริ่มทำงานกับเอกสารที่สูญหายอีกครั้ง มาดูหน่วยความจำแฟลช NAND กันดีกว่า
โดยปกติแล้ว อาร์เรย์ NAND จะถูกแบ่งออกเป็นหลายบล็อก แต่ละไบต์ในบล็อกใดบล็อกหนึ่งสามารถเขียนและตั้งโปรแกรมแยกกันได้ แต่หนึ่งบล็อกแทนส่วนที่เล็กที่สุดของอาร์เรย์ที่สามารถลบได้ ในบล็อกดังกล่าว แต่ละบิตจะมีค่าไบนารีเป็น 1 ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปอุปกรณ์หน่วยความจำแฟลช NAND ขนาด 2 GB แบบเสาหินจะประกอบด้วยบล็อก 2048 B (128 KB) และ 64 บล็อกต่อบล็อก แต่ละหน้าจุได้ 2112 ไบต์ และประกอบด้วยข้อมูล 2,048 ไบต์ และโซนเพิ่มเติม 64 ไบต์ โดยทั่วไปพื้นที่สำรองจะใช้สำหรับ ECC ข้อมูลการสึกหรอของเซลล์ และฟังก์ชันโอเวอร์เฮดของซอฟต์แวร์อื่นๆ แม้ว่าจะไม่มีความแตกต่างทางกายภาพจากส่วนที่เหลือของหน้าก็ตาม อุปกรณ์ NAND มีอินเทอร์เฟซแบบ 8 บิตหรือ 16 บิต โหนดข้อมูลเชื่อมต่อกับหน่วยความจำ NAND ผ่านบัสข้อมูล 8 หรือ 16 บิตแบบสองทิศทาง ในโหมด 16 บิต คำแนะนำและที่อยู่จะใช้ 8 บิต ส่วนอีก 8 บิตที่เหลือจะใช้ในระหว่างรอบการถ่ายโอนข้อมูล
ประเภทของหน่วยความจำแฟลช NAND
ตามที่เราได้กล่าวไปแล้ว หน่วยความจำแฟลช NAND มีสองประเภท: ระดับเดียว (SLC) และหลายระดับ (MLC) หน่วยความจำแฟลชระดับเดียว - SLC NAND (เซลล์ระดับเดียว) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความหนาแน่นสูงและปานกลาง นี่เป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานง่ายและสะดวกที่สุด ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น SLC NAND จัดเก็บข้อมูลหนึ่งบิตในแต่ละเซลล์หน่วยความจำ SLC NAND มีความเร็วในการอ่านและเขียนค่อนข้างสูง ประสิทธิภาพที่ดี และอัลกอริธึมการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ไม่ซับซ้อน SLC NAND อาจมีราคาแพงกว่าเทคโนโลยี NAND อื่นๆ ในแต่ละบิต หากแอปพลิเคชันต้องการความเร็วในการอ่านสูง เช่น มีเดียการ์ดประสิทธิภาพสูง ไฮบริดไดรฟ์บางตัว อุปกรณ์โซลิดสเตต (SSD) หรือแอปพลิเคชันแบบฝังอื่นๆ SLC NAND อาจเป็นทางเลือกเดียวที่เหมาะสม
หน่วยความจำแฟลชหลายระดับ – MLC NAND (เซลล์หลายระดับ) ได้รับการออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่มีความหนาแน่นสูงกว่าและรอบการทำงานที่ช้า
ต่างจาก SLC NAND ตรงที่เซลล์ MLC NAND หลายระดับเก็บบิตตั้งแต่สองบิตขึ้นไปต่อเซลล์หน่วยความจำ ใช้แรงดันและกระแสเพื่อกำหนดตำแหน่งของแต่ละบิต อุปกรณ์ SLC ต้องการระดับแรงดันไฟฟ้าเพียงระดับเดียวเท่านั้น หากตรวจพบกระแส ค่าบิตจะเป็น 1; หากตรวจไม่พบกระแสบิตจะถูกกำหนดให้เป็น 0 สำหรับอุปกรณ์ MLC จะใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันสามระดับเพื่อกำหนดค่าของบิต
โดยทั่วไปแล้ว MLC NAND จะมีความจุเป็นสองเท่าของ SLC NAND ต่ออุปกรณ์และมีราคาถูกกว่าด้วย เนื่องจาก SLC NAND เร็วกว่า MLC NAND ถึงสามเท่า และให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่า 10 เท่า แต่สำหรับการใช้งานหลายอย่าง MLC NAND นำเสนอการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างราคาและประสิทธิภาพ ในความเป็นจริง MLC NAND คิดเป็นเกือบ 80% ของการจัดส่งหน่วยความจำแฟลช NAND ทั้งหมด และหน่วยความจำแฟลช MLC NAND ครองตัวเลือกของผู้บริโภคในกลุ่ม SSD เนื่องจากประสิทธิภาพเหนือกว่าฮาร์ดไดรฟ์แบบแม่เหล็ก
อายุการใช้งานของ SSD ขึ้นอยู่กับจำนวนไบต์ที่ถูกเขียนลงในหน่วยความจำแฟลช NAND อุปกรณ์ที่ใช้ MLC ส่วนใหญ่มาพร้อมกับการรับประกันหนึ่งถึงสามปี อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจอย่างแน่ชัดว่าจะใช้อุปกรณ์อย่างไร เนื่องจาก SSD ที่ใช้ MLC อาจมีอายุการใช้งานน้อยกว่าหากคาดว่าจะเขียนซ้ำหลายครั้งไปยังดิสก์ ในทางกลับกัน โซลูชันที่ใช้ SLC จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่คาดไว้สามปี แม้จะอยู่ภายใต้วงจร PE ที่รุนแรงก็ตาม
ประวัติความเป็นมาของแฟลช NAND
หน่วยความจำแฟลช NAND เป็นไดรฟ์โซลิดสเทตแบบไม่ลบเลือน ซึ่งได้นำการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญมาสู่อุตสาหกรรมการจัดเก็บข้อมูล ซึ่งขณะนี้มีอายุ 26 ปีแล้ว หน่วยความจำแฟลชถูกคิดค้นโดย Dr. Fujio Masuoka ขณะทำงานที่ Toshiba ประมาณปี 1980 จากข้อมูลของโตชิบา ชื่อ "แฟลช" ได้รับการแนะนำโดยเพื่อนร่วมงานของดร. มาซูโอกะ นายโชจิ อาริอิซูมิ เนื่องจากกระบวนการลบเนื้อหาในหน่วยความจำทำให้เขานึกถึงแฟลชของกล้อง
โตชิบาจำหน่ายหน่วยความจำแฟลช NAND เชิงพาณิชย์ในปี พ.ศ. 2530 มีการเปลี่ยนแปลงมากมายตั้งแต่นั้นมา ตลาดหน่วยความจำแฟลช NAND เติบโตอย่างรวดเร็วโดยมียอดขายสูงกว่ายอดขาย DRAM (Dynamic Random Access Memory) ถึงแปดเท่า หน่วยความจำ NAND ได้กลายเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีความทนทานสูงและเป็นทางเลือกของผู้ใช้จำนวนมาก ปัจจุบันหน่วยความจำดังกล่าวใช้ในการ์ดหน่วยความจำและไดรฟ์ USB ต่างๆ พื้นที่เก็บข้อมูลบนคลาวด์พบได้ในหมู่ผู้ใช้จำนวนมากทั้งในอุตสาหกรรมและธุรกิจและในอุปกรณ์ในบ้าน อุปกรณ์ iPhone, iPod และ iPad ของ Apple รวมถึงโทรศัพท์และแท็บเล็ต Android ก็ใช้ประโยชน์จากหน่วยความจำแฟลช NAND อย่างกว้างขวางเช่นกัน ตั้งแต่นั้นมา นวัตกรรมนี้ได้ก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ที่ผู้บริโภคสามารถเข้าถึงไฟล์ของตนได้ตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นวิดีโอ เพลง หนังสือ และเอกสาร ไม่ว่าคุณจะอยู่ที่ไหนก็ตาม
NAND คุณภาพสูงได้รับการตั้งโปรแกรมให้อ่านข้อมูลเป็นบล็อกเล็กๆ หรือหน้าต่างๆ ในขณะที่หน่วยความจำแฟลช NOR อ่านและเขียนข้อมูลครั้งละ 1 ไบต์ แนะนำให้ใช้หน่วยความจำแฟลช NOR สำหรับอุปกรณ์ที่จัดเก็บและเรียกใช้โค้ด ซึ่งโดยปกติแล้วจะใช้ในปริมาณน้อย
การเปิดตัวหน่วยความจำแฟลชโซลิดสเตต NAND และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล นอกเหนือจากฮาร์ดไดรฟ์แบบแม่เหล็กทั่วไป ทำให้องค์กรมีทางเลือกใหม่ในการรันเซิร์ฟเวอร์และจัดเก็บแอปพลิเคชันทางธุรกิจที่สำคัญ เนื่องจากหน่วยความจำดังกล่าวไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แฟลช NAND จึงสามารถประมวลผลและย้ายข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้เร็วกว่ามากเนื่องจากมีความเร็วในการอ่านและเขียนที่ยอดเยี่ยม แอปพลิเคชันในบริการทางการเงิน การค้าปลีก และบริการเว็บบนคลาวด์มักจะใช้งานเซิร์ฟเวอร์ที่มีหน่วยความจำแฟลช NAND
หน่วยความจำแฟลชจัดเก็บข้อมูลในอาร์เรย์ที่ประกอบด้วยเซลล์หน่วยความจำและทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัว ในอุปกรณ์ Single Layer Cell (SLC) แต่ละเซลล์จะจัดเก็บข้อมูลเพียงบิตเดียวเท่านั้น หน่วยความจำแฟลชรุ่นใหม่บางประเภทหรือที่เรียกว่าอุปกรณ์เซลล์หลายระดับ (MLC) สามารถจัดเก็บได้มากกว่าหนึ่งบิตต่อเซลล์โดยการเลือกระหว่างประจุไฟฟ้าหลายระดับเพื่อนำไปใช้กับทรานซิสเตอร์ประตูลอยตัวและเซลล์ของมัน
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ NAND Flash
วิวัฒนาการของประเภทหน่วยความจำแฟลชนั้นน่าประทับใจ StorageNewsletter.com ซึ่งเป็นแหล่งข่าวอิเล็กทรอนิกส์รายวันที่ได้รับการยอมรับและเป็นที่ยอมรับสำหรับอุตสาหกรรม ติดตามการพัฒนาหน่วยความจำแฟลช NAND มาระยะหนึ่งแล้ว และได้เก็บข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับการมีอยู่ของเทคโนโลยีนี้
ชิปแฟลช: ปริมาณที่เพิ่มขึ้นและราคาที่ลดลงของหน่วยความจำแฟลชและโซลิดสเตตไดรฟ์เกี่ยวข้องโดยตรงกับกระบวนการผลิตชิปหน่วยความจำแฟลช NAND ขณะนี้ SanDisk และ Toshiba นำเสนอกลุ่มผลิตภัณฑ์ MLC ขนาด 128 GB และชิปที่มีเซลล์ละ 3 บิต ผู้ผลิตหน่วยความจำแฟลชรายใหญ่ของโลกได้แก่บริษัทต่างๆ เช่น Intel, Samsung, Seagate, Nvidia, LSI, Micron และ Western Digital
ปุ่มแฟลช (หรือแฟลชไดรฟ์): แฟลชไดรฟ์ USB ตัวแรกได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1990 โดย M-Systems ซึ่ง SanDisk ซื้อกิจการในเวลาต่อมา ในปี พ.ศ. 2544 IBM เริ่มผลิตหน่วยความจำเวอร์ชัน 8 MB ในสหรัฐอเมริกา เรียกว่า "หน่วยความจำหลัก" ตอนนี้ปริมาณหน่วยความจำดังกล่าวถึง 128 GB และราคาก็ลดลงอย่างมาก
บริษัทเดียวกัน M-Systems กลายเป็นผู้ผลิต SSD รายแรกในปี 1995 ตั้งแต่ปี 1999 SN.com ได้บันทึกโมเดลที่แตกต่างกัน 590 รุ่นซึ่งเปิดตัวโดยบริษัท 97 แห่ง ในบรรดาส่วนที่เหลือ BiTMICRO Networks ในปี 1999 ได้เปิดตัวรุ่น E-Disk SNX35 ที่มีขนาด 3.5 นิ้วและความจุตั้งแต่ 128MB ถึง 10GB เวลาในการเข้าถึง 500 ms และความเร็วในการอ่านและเขียน 4MB/s โดยใช้อินเทอร์เฟซ SCSI-2 . ในปีต่อมา M-Systems ผลิต FFD SCSI ขนาด 3 GB, SSD ขนาด 2.5 นิ้ว ด้วยความเร็วการอ่านสูงสุด 4 MB/s และความเร็วการเขียน 3 MB/s
ปัจจุบัน คุณสามารถรับหน่วยความจำ 16 TB (PCIe SSD จาก OCZ) ที่มีความเร็วในการอ่านสูงสุด 4 GB/s และความเร็วการเขียนสูงสุด 3.8 GB/s OCZ ยังประกาศในปี 2555 ด้วยเวลาที่เร็วที่สุดที่เป็นไปได้สำหรับการเขียนและการอ่านข้อมูล: 0.04 ms สำหรับการอ่านและ 0.02 ms สำหรับการดำเนินการเขียน
เรามักจะพบว่าตัวเองอยู่ในสถานการณ์ที่ข้อมูลถูกลบหรือเสียหายเนื่องจากข้อผิดพลาดต่างๆ ทั้งในระบบและข้อผิดพลาดของมนุษย์ คุณสามารถดูวิธีการกู้คืนข้อมูลจากการ์ดหน่วยความจำได้
เกณฑ์ในการเลือกอุปกรณ์ที่มีแฟลช NAND
ดังนั้น ในการเลือกอุปกรณ์ (เช่น SSD) ที่มีเทคโนโลยีแฟลช NAND คุณจะต้องพิจารณาเกณฑ์การคัดเลือกหลายประการ:
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ SSD ระบบปฏิบัติการและระบบไฟล์รองรับ TRIM โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการ์ดใช้ตัวควบคุมฮาร์ดไดรฟ์ซึ่งทำให้กระบวนการรวบรวม "ขยะ" ข้อมูลที่ไม่จำเป็นซับซ้อนยิ่งขึ้น:
— ค้นหาว่าระบบปฏิบัติการของคุณรองรับการตัดแต่งจากแหล่งข้อมูลใด ๆ หรือไม่ — มีแอปพลิเคชั่นที่ช่วยให้คุณเพิ่มเทคโนโลยีการตัดแต่งสำหรับระบบปฏิบัติการของคุณหากไม่รองรับ แต่ก่อนอื่น ให้ค้นหาว่าสิ่งนี้จะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์หรือไม่ SSD ที่มีหน่วยความจำ NAND เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมเมื่อคุณต้องการประสิทธิภาพสูง ไม่มีสัญญาณรบกวน ความต้านทานต่ออิทธิพลภายนอก หรือการใช้พลังงานต่ำ: - การอ่านแบบไม่ต่อเนื่องจะให้โอกาสในการเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับ HDD; — ค้นหาเกี่ยวกับประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ของอุปกรณ์เพื่อไม่ให้เกินขีดจำกัด เพื่อประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้นและการทำงานตลอด 24 ชั่วโมง ควรเลือก SLC มากกว่า MLC: - SSD ที่ใช้ NAND เหมาะสำหรับการเร่งความเร็วเซิร์ฟเวอร์ แต่โปรดจำไว้ว่าการดำเนินการนี้จะต้องมีพื้นที่ว่างสำหรับ "ขยะ" และ/ หรือตัดแต่ง — ระบบ RAID ที่มี SSD จะให้ประสิทธิภาพและความเสถียรสูง แต่ใช้ตัวควบคุมการโจมตีที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับ SSD ไม่เช่นนั้น "ขยะ" จำนวนมากจะสะสมจนแม้แต่ระบบตัดแต่งหรือรวบรวมก็ไม่สามารถรับมือได้ แน่นอนว่าอุปกรณ์ SSD ที่มีความทนทานมากกว่าจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า: - ตัวอย่างเช่น เลือกอุปกรณ์ 100 GB แทนที่จะเป็น 128 GB, 200 GB แทนที่จะเป็น 256 GB และอื่นๆ จากนั้นคุณจะรู้ได้อย่างแน่นอนว่าหน่วยความจำ 28 หรือ 56 กิกะไบต์ขึ้นไปอาจเป็นพื้นที่สงวนไว้สำหรับการคำนวณการสึกหรอ การจัดระเบียบไฟล์ใหม่และเซลล์หน่วยความจำที่ชำรุด สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม การผลิต หรือสำนักงาน ควรเลือกอุปกรณ์ระดับธุรกิจ เช่น อุปกรณ์ PCI Express (PCIe) SSD:
การ์ด PCIe ที่มีตัวควบคุม SSD ที่ได้รับการปรับแต่งเป็นพิเศษสามารถให้ประสิทธิภาพ I/O ที่สูงมากและความทนทานที่ดี
ในปี 1989 มีการประกาศการพัฒนาหน่วยความจำแฟลช Nand โดยโตชิบาได้นำเสนอการพัฒนานี้ที่การประชุม International Solid-State Circuits Conference ก่อนหน้านี้มีเพียงการพัฒนาหน่วยความจำ NOR เท่านั้น ข้อเสียเปรียบหลักคือ: ความเร็วในการทำงานและพื้นที่ชิปขนาดใหญ่ ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง NAND Flash และ Nor Flash คือคุณสมบัติการกำหนดแอดเดรส ในขณะที่ NOR Flash สามารถระบุตำแหน่งเซลล์ที่ต้องการได้ แต่ NAND Flash จะใช้การกำหนดแอดเดรสหน้า (โดยปกติคือขนาดหน้า 528, 2112, 4224, 4304, 4320, 8576 ไบต์)
ปัจจุบันมีอุปกรณ์จำนวนมากที่ใช้ชิป NAND Flash รวมถึงสื่อบันทึกข้อมูลต่างๆ เช่น ไดรฟ์ SSD, USB Flash, แฟลชการ์ดต่างๆ (MMC, RS-MMC, MMCmicro, SD, miniSD, MicroSD, SDHC, CF, xD , SmartMedia, เมมโมรี่สติ๊ก ฯลฯ)
โดยพื้นฐานแล้ว สื่อจัดเก็บข้อมูลบน NAND Flash คือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ช่วยให้ทำงานร่วมกับชิปหน่วยความจำได้ รวมถึงทำงานร่วมกับอุปกรณ์ต่างๆ โดยใช้อินเทอร์เฟซที่กำหนดตามมาตรฐาน ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่สิ่งนี้ดูเหมือนบอร์ดขนาดเล็กที่มีชิปหน่วยความจำแฟลช NAND หนึ่งตัวขึ้นไปใน TSOP-48, การออกแบบ TSOP-48 หรือ TLGA-52 แบบสั้นและไมโครคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์จิ๋วมักจะทำในรูปแบบของชิปตัวเดียวซึ่งมีทั้งชิป Nand Flash และไมโครคอนโทรลเลอร์รวมอยู่ด้วย
ข้อเสียเปรียบหลักของหน่วยความจำแฟลช NAND คือมีความเร็วสูงไม่เพียงพอและมีรอบการเขียนไม่มากนักซึ่งชิปสามารถทนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ ผู้ผลิตคอนโทรลเลอร์จึงใช้กลเม็ดบางอย่าง เช่น จัดระเบียบการเขียนไปยัง NAND Flash ในหลายเธรดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ และจัดระเบียบธนาคารทางลอจิคัลที่แบ่งออกเป็นบล็อกที่ค่อนข้างใหญ่และจัดระเบียบระบบการแปลที่ซับซ้อน
เพื่อให้แน่ใจว่าแฟลช NAND จะสึกหรอสม่ำเสมอ ตัวควบคุมเกือบทั้งหมดจะจัดการแบ่งพื้นที่ที่อยู่ออกเป็นช่องตรรกะ ซึ่งจะแบ่งออกเป็นบล็อก (ประกอบด้วยเพจหน่วยความจำหลายหน้า) โดยปกติจะแบ่งออกเป็น 256-2048 บล็อก ตัวควบคุมจะติดตามจำนวนบันทึกในแต่ละบล็อก เพื่อให้ข้อมูลผู้ใช้ถูกย้ายอย่างอิสระภายในธนาคาร จะต้องมีการกำหนดหมายเลขบล็อกเชิงตรรกะ เช่น ในทางปฏิบัติเมื่ออ่านชิปลงในดัมพ์ เราจะเห็นภาพว่าข้อมูลของผู้ใช้ในรูปแบบของบล็อกขนาดใหญ่พอสมควร (16kb - 4mb) ผสมกันอย่างวุ่นวาย ลำดับการทำงานกับข้อมูลผู้ใช้สะท้อนให้เห็นในตัวแปลในรูปแบบของตารางที่ระบุลำดับของการสร้างบล็อกเพื่อให้ได้พื้นที่โลจิคัลที่ได้รับคำสั่ง
เพื่อเพิ่มการดำเนินการอ่าน/เขียน ผู้ผลิตคอนโทรลเลอร์จึงใช้ฟังก์ชันการทำข้อมูลแบบขนาน กล่าวคือ การเปรียบเทียบโดยตรงกับอาร์เรย์ RAID ระดับ 0 (แถบ) ซึ่งเป็นการใช้งานที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อยเท่านั้น ในทางปฏิบัติ ลักษณะนี้จะอยู่ในรูปแบบของการขนานภายในบล็อก (การแทรก) ลงในบล็อกย่อยที่มีขนาดเล็กลง (ปกติตั้งแต่ 1 ไบต์ถึง 16Kb) เช่นเดียวกับการขนานแบบสมมาตร (แถบ) ระหว่างธนาคารทางกายภาพของชิป NAND Flash และระหว่างชิปหลายตัว .
เป็นเรื่องที่ควรเข้าใจว่าด้วยหลักการทำงานนี้ ตัวแปลไดรฟ์จึงมีตารางที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยเกือบทุกการเขียนลงใน NAND Flash ตามหลักการทำงานกับ NAND Flash - การอ่านบล็อกลงในบัฟเฟอร์ ทำการเปลี่ยนแปลง และเขียนบล็อกให้เข้าที่ เห็นได้ชัดว่าสิ่งที่อันตรายที่สุดสำหรับข้อมูลคือการดำเนินการเขียนที่ไม่สมบูรณ์ เช่น เมื่อมีการบันทึกผู้แปลที่ถูกดัดแปลง ผลจากการจัดการไดรฟ์โดยไม่ได้ตั้งใจ: การถอดไดรฟ์ออกจากขั้วต่อ USB หรือจากขั้วต่อตัวอ่านการ์ดอย่างกะทันหันระหว่างการบันทึก มีความเสี่ยงต่อการทำลายข้อมูลบริการ โดยเฉพาะตารางการแปล
หากข้อมูลการบริการถูกทำลาย ไดรฟ์จะไม่สามารถทำงานได้หรือในบางกรณีอาจทำงานไม่ถูกต้อง การดึงข้อมูลโดยใช้ซอฟต์แวร์มักไม่สามารถทำได้ด้วยเหตุผลหลายประการ วิธีแก้ปัญหาหนึ่งคือการประสานชิป NAND Flash แล้วอ่านบนเครื่องอ่าน (โปรแกรมเมอร์) ที่เกี่ยวข้อง เมื่อพิจารณาว่านักแปลต้นฉบับสูญหายหรือเสียหาย ยังคงมีงานแยกวิเคราะห์ดัมพ์ที่ดึงมาจากชิป NAND Flash หลายๆ คนคงสังเกตเห็นขนาดหน้าหน่วยความจำใน NAND Flash ที่ดูแปลกตา สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแต่ละหน้านอกเหนือจากข้อมูลผู้ใช้แล้วยังมีข้อมูลบริการซึ่งมักจะแสดงในรูปแบบ 512/16 2048/64; 4096/128; 4096/208 (ยังมีตัวเลือกที่ซับซ้อนกว่ามากในการจัดระเบียบข้อมูล/บริการ) ข้อมูลบริการประกอบด้วยเครื่องหมายต่างๆ (เครื่องหมาย หมายเลขบล็อกในธนาคารแบบลอจิคัล เครื่องหมายการหมุนบล็อก ECC ฯลฯ) การกู้คืนข้อมูลผู้ใช้ลงมาเพื่อกำจัดข้อมูลแบบขนานภายในบล็อก ระหว่างธนาคารและระหว่างชิปหน่วยความจำเพื่อให้ได้บล็อกแบบทึบ หากจำเป็น การหมุนภายในบล็อก การกำหนดหมายเลขใหม่ ฯลฯ จะถูกยกเลิก ภารกิจต่อไปคือการประกอบทีละบล็อก เพื่อนำไปปฏิบัติ จำเป็นต้องเข้าใจอย่างชัดเจนถึงจำนวนธนาคารลอจิคัล จำนวนบล็อกในแต่ละธนาคารลอจิคัล จำนวนบล็อกที่ใช้ในแต่ละธนาคาร (ไม่ได้ใช้ทั้งหมด) ตำแหน่งของเครื่องหมายในบริการ ข้อมูลและอัลกอริธึมการนับเลข จากนั้นจึงรวบรวมบล็อกลงในไฟล์ภาพสุดท้ายซึ่งจะสามารถอ่านข้อมูลผู้ใช้ได้ ในระหว่างกระบวนการรวบรวม ข้อผิดพลาดรออยู่ในรูปแบบของบล็อกตัวเลือกหลายบล็อกสำหรับตำแหน่งเดียวในไฟล์ภาพสุดท้าย หลังจากแก้ไขปัญหาต่างๆ เหล่านี้แล้ว เราจะได้ไฟล์รูปภาพพร้อมข้อมูลผู้ใช้
ในกรณีที่ข้อมูลไม่มีบทบาทใด ๆ แต่มีความปรารถนาที่จะคืนค่าการทำงานของไดรฟ์ ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับข้อมูลบริการคือดำเนินการตามขั้นตอนการฟอร์แมตโดยใช้ยูทิลิตี้ที่เป็นกรรมสิทธิ์จากเว็บไซต์ของผู้ผลิตไดรฟ์ ยูทิลิตี้จำนวนมากเขียนข้อมูลบริการทั้งหมดใหม่ สร้างตัวแปลใหม่ทั้งหมด และดำเนินการตามขั้นตอนการจัดรูปแบบเพื่อสร้างระบบไฟล์ใหม่ หากผู้ผลิตไม่สนใจที่จะโพสต์ยูทิลิตี้การกู้คืนวิธีแก้ปัญหาคือการค้นหายูทิลิตี้สำหรับการฟอร์แมตแฟลชไดรฟ์ NAND "โดยคอนโทรลเลอร์" สิ่งเดียวที่จะดูเหมือนยากสำหรับผู้ใช้คือผู้ผลิตคอนโทรลเลอร์จำนวนมากและความยากลำบาก ระบุสิ่งหลัง
พาเวล ยานชาร์สกี้
อนุญาตให้ทำซ้ำเนื้อหาได้เฉพาะเมื่อมีลิงก์ที่ใช้งานไปยังบทความต้นฉบับเท่านั้น
