Calvin Wankhede / Android Authority Praktycznie wszystkie nowoczesne urządzenia opierają się na pamięci flash — technologii elektronicznego przechowywania danych, która może przechowywać informacje przez długi czas. Na przykład Twój smartfon używa jakiejś formy pamięci flash do przechowywania i prawdopodobnie większość laptopów i komputerów wokół Ciebie również z niej korzysta. Jednak nie wszystkie pamięci flash są sobie równe — niektóre implementacje są znacznie lepsze od innych. W tym artykule opiszmy technologię, sposób jej działania i różne terminy, które mogłeś słyszeć, związane z technologią.
Zobacz też: Najlepsze telefony z Androidem z możliwością rozbudowy pamięci
Co to jest pamięć flash i dlaczego jest tak popularna?
Pamięć Edgar Cervantes / Android AuthorityFlash to rodzaj pamięci nieulotnej. Nieulotny bit oznacza, że dane są zachowane nawet w przypadku całkowitej utraty zasilania urządzenia. Stanowi to wyraźny kontrast z pamięcią RAM, rodzajem pamięci ulotnej, która traci wszystkie dane po wyłączeniu lub zresetowaniu. Zdolność pamięci flash do przechowywania danych bez źródła zasilania, wraz z innymi korzyściami, które omówimy, sprawia, że jest ona idealna do wykorzystania jako nośnik pamięci, a jej popularność tylko rośnie. Dyski twarde były kiedyś dominującym nośnikiem pamięci dla urządzeń elektronicznych. Na przykład iPod pierwszej generacji korzystał z dysku twardego o pojemności 5 GB firmy Toshiba. Podobnie większość laptopów i komputerów stacjonarnych do początku 2010 roku miała dyski twarde jako główne urządzenie pamięci masowej. Jednak większość branży elektroniki użytkowej zrezygnowała z dysków twardych na rzecz pamięci flash, zwłaszcza w aplikacjach takich jak gry, które wymagają szybkiego nośnika pamięci. Pamięć flash ma wiele zalet w porównaniu z dyskami twardymi, w tym szybkość, trwałość i rozmiar. Dyski twarde mają wiele wad. Po pierwsze, ich wirujące talerze czynią je w dużej mierze urządzeniami mechanicznymi. Innymi słowy, mają kilka ruchomych części podatnych na awarie. Po drugie, nie są bardzo szybkie, ponieważ igła magnetyczna musi fizycznie dotrzeć do określonych części wirującego talerza, aby odczytać i zapisać dane. Z drugiej strony pamięć flash jest całkowicie elektroniczna. Dane są nadal przechowywane cyfrowo, w postaci jedynek i zer. Jednak zamiast magnetyzmu jak w dyskach twardych, flash wykorzystuje tzw. komórki pamięci zbudowane z bramek tranzystorowych. Brak ruchomych części zapewnia urządzeniom pamięci flash wiele korzyści. Często mają dłuższą żywotność, zajmują mniej miejsca i działają znacznie szybciej niż dyski twarde. Oczywiście technologia ta ma kilka wad, ale poza kosztami, większość z nich nie ma tak naprawdę wpływu na typowego użytkownika.
Czytaj: Najlepsze dyski flash USB
Terminy związane z Flashem, które powinieneś znać
Sarah Chaney / Android AuthoritySATA: Wprowadzony na początku XXI wieku interfejs SATA odnosi się do interfejsu komunikacyjnego między płytą główną komputera a urządzeniami pamięci masowej, takimi jak dyski twarde. Najnowsza najpopularniejsza wersja, SATA III, oferuje maksymalną przepustowość 600 MB/s — daleko od najnowocześniejszych. Standard nie był aktualizowany od 2009 roku, ale jest szeroko stosowany do dziś.NVMe: NVMe lub pamięć nieulotna express to protokół komunikacyjny dla urządzeń pamięci masowej. W przeciwieństwie do SATA, NVMe został zaprojektowany dla urządzeń pamięci masowej o większej przepustowości, takich jak dyski SSD. Ponieważ dyski SSD NVMe mają bezpośrednią ścieżkę do procesora, często są znacznie szybsze niż dyski SSD SATA. NVMe może osiągnąć prędkość 3500 MB/s, 6 razy szybciej niż SATA III.PCIe: PCIe oznacza ekspresowe połączenie komponentów peryferyjnych i zapewnia szkielet komunikacyjny dla urządzeń NVMe. Wydajność dysku NVMe może się różnić w zależności od możliwości procesora PCIe. Na przykład dysk SSD PCIe Gen 4 NVMe może wykazywać wolniejsze prędkości na starszych komputerach z funkcjami tylko Gen 3. Z drugiej strony nowsze urządzenia, takie jak PlayStation 5, wymagają dysków SSD PCIe Gen 4 NVMe powyżej pewnego progu prędkości, aby zapewnić spójne wrażenia użytkownika.M.2: M.2 odnosi się do fizycznego złącza używanego do kart rozszerzeń. Gniazdo zazwyczaj znajduje się na płytach głównych komputerów i laptopów, ale można je również zobaczyć na innych urządzeniach, takich jak PlayStation 5 (zielona przestrzeń na zdjęciu powyżej). Złącze M.2 można podłączyć elektrycznie do pracy w trybie SATA lub PCIe. Laptopy często używają M.2 do kart rozszerzeń o dużej przepustowości, takich jak karty Wi-Fi i dyski SSD.
Jak technologia jest powiązana z dyskami SSD, UFS i eMMC?
Urządzenia pamięci masowej wykorzystujące pamięć flash mają różne kształty i rozmiary, w zależności od ich przeznaczenia. Na przykład podstawowy dysk rozruchowy komputera musi być szybszy i trwalszy niż pendrive, którego będziesz używać tylko do przechowywania plików multimedialnych. Dyski SSD, układy eMMC i karty SD wykorzystują pamięć flash, ale dokładne implementacje mogą się różnić. Dyski półprzewodnikowe (SSD) zazwyczaj zawierają więcej niż tylko pamięć flash — wiele z nich zawiera również pamięć podręczną DRAM i kontroler pamięci. Ten pierwszy może przyspieszyć odczyty i zapisy, ale napędy budżetowe zwykle tego nie uwzględniają. W międzyczasie kontroler pomaga systemowi komunikować się z danymi przechowywanymi na dysku. W niektórych przypadkach może również pomóc w wydłużeniu żywotności dysku dzięki technikom takim jak niwelowanie zużycia i korekcja błędów.
Calvin Wankhede / Android AuthoritySSD (po lewej) cieszą się większą szybkością odczytu i zapisu niż dyski twarde (po prawej). W porównaniu z nimi karty SD i dyski USB są znacznie prostsze. Oba zajmują znacznie mniej miejsca niż dyski SSD, a co za tym idzie są również nieco wolniejsze. Co więcej, dyski SSD zazwyczaj zawierają wiele pakietów pamięci, aby zwiększyć całkowitą pojemność. Mniejsze karty SD i dyski USB nie mogą tego zrobić, ponieważ muszą zmieścić się w mniejszej obudowie. Karty SD zazwyczaj oferują gorszą trwałość i szybkość niż dyski SSD, mimo że obie korzystają z tej samej podstawowej technologii. Być może słyszałeś również o układach pamięci flash eMMC i UFS w kontekście smartfonów, tabletów i laptopów. MMC to skrót od Embedded MultiMediaCard, a UFS to skrót od Universal Flash Storage. Znajdziesz te wbudowane chipy przylutowane bezpośrednio do płyty głównej urządzenia.
Obecnie UFS zaczął zastępować eMMC jako standard przechowywania smartfonów. Ta pierwsza jest znacznie szybsza (do 2100 MB/s w porównaniu z 250 MB/s), ponieważ obsługuje równoczesny odczyt i zapis — pomyśl o UFS jako o dwukierunkowej wielopasmowej autostradzie, a eMMC jako o drodze jednokierunkowej. Oba są jednak nadal znacznie szybsze niż dyski twarde. Prędkości przechowywania są ważniejsze w niektórych aplikacjach niż w innych. Na przykład nagrywanie wideo w wysokiej rozdzielczości może przytłoczyć większość tańszych kart SD. Podobnie gry i inne intensywne obciążenia mogą korzystać z szybszego przechowywania.
Bez zbytniego zagłębiania się w specyfikę zaangażowanej elektroniki, pamięć flash przechowuje dane w komórkach pamięci. Ogniwa te zawierają tranzystory z pływającą bramką, które mogą wychwytywać elektrony przez długi czas, ale nie na zawsze. Te komórki mają trzy operacje: odczyt, zapis i kasowanie, w zależności od miejsca przyłożenia napięcia. Aby wykonać operację zapisu, pływająca bramka w komórce pamięci jest naładowana lub rozładowana — pierwsza oznacza logiczne 0, podczas gdy stan rozładowania wskazuje 1. Nowoczesne urządzenia pamięci masowej organizują komórki pamięci na stronach, które umożliwiają dostęp do dużych ilości danych jednocześnie zamiast komórka po komórce. Najpopularniejszy typ pamięci flash, zwany NAND flash, zawiera bloki po 32 lub 64 strony. Urządzenie konsumenckie zawierające pamięć flash NAND, takie jak dysk USB lub SSD, ma miliony komórek pamięci ułożonych poziomo, pionowo lub w obu wymiarach — ten ostatni jest czasami nazywany 3D NAND. Jak można się spodziewać, urządzenie wymagające tak precyzyjnych operacji i gęstości jest droższe w produkcji niż tradycyjne dyski twarde. Złożoność pamięci NAND flash oznacza, że jest ona kosztowna w produkcji. Producenci wymyślili jednak sposoby na walkę z wysokimi kosztami pamięci flash, przy czym najpopularniejszą techniką jest użycie komórek wielopoziomowych. Zamiast przechowywać pojedyncze 0 lub 1, komórki trzypoziomowe (TLC) i komórki wielopoziomowe (MLC) mogą przechowywać dwa, trzy lub więcej bitów. Chociaż strategia ta poprawia gęstość przechowywania i obniża koszty produkcji, ma również negatywny wpływ na szybkość i trwałość. Mimo to stosunek kosztów do korzyści oznacza, że większość urządzeń pamięci masowej klasy konsumenckiej wykorzystuje obecnie pamięć flash opartą na TLC lub MLC zamiast komórek jednopoziomowych (SLC).
Zobacz też: Najlepsze wewnętrzne i zewnętrzne dyski SSD
Jakie są ograniczenia technologii?
Pamięć masowa Calvin Wankhede / Android AuthorityFlash stała się obecnie standardem dla kompaktowych urządzeń elektronicznych, ale technologia ta jest daleka od doskonałości. Oprócz wysokich cen, o których już mówiliśmy, pamięć flash może z czasem ulec degradacji danych lub gniciu bitów. W przypadku przechowywania w stanie niezasilonym przez kilka lat, komórki pamięci mogą cierpieć z powodu wycieku elektronów i ostatecznie utraty danych. Chociaż dyski twarde mogą również cierpieć z powodu gnicia, zwykle działają nieco dłużej po wyłączeniu. Większym problemem z pamięcią flash jest trwałość zapisu lub cykli programu/wymazywania. Krótko mówiąc, odnosi się do ilości danych, które można zapisać, zanim komórki pamięci w końcu się zużyją. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej informacji wyciśniesz na komórkę pamięci (dyski typu TLC i MLC), tym gorsza jest wytrzymałość. Pamięć flash ma ograniczoną wytrzymałość — może przetrwać tylko ograniczoną liczbę przepisywania. Producenci urządzeń pamięci masowej zazwyczaj gwarantują żywotność dysku do określonego punktu użytkowania, podanego w TBW lub całkowitej liczbie zapisanych bajtów. Na przykład wariant 860 Evo SSD Samsunga o pojemności 1 TB ma podaną wytrzymałość na poziomie 600 TBW. Dysk może nadal działać poza jego znamionową wartością TBW — po prostu nie oczekuj żadnej gwarancji od producenta. Dyski o wyższej wytrzymałości zazwyczaj kosztują więcej — zwłaszcza te przeznaczone do użytku korporacyjnego. Wreszcie, pamięć masowa flash nadal nie przebije dysków twardych pod względem pojemności. Większość konsumenckich dysków SSD osiąga maksymalną pojemność 2-4 TB, podczas gdy w tej samej cenie można z łatwością kupić dyski twarde o pojemności przekraczającej 10, a nawet 15 TB. Może się to zmienić w pewnym momencie w przyszłości, ale na razie dyski twarde królują w archiwizacji dużych ilości danych.
Kontynuuj czytanie: Przewodnik po dyskach NAS dla początkujących Komentarze