Qu'est-ce qui rend la mémoire flash eMMC viable sur les appareils mobiles, mais pas sur les PC?

L'utilisation de la mémoire flash pour exécuter un système de bureau, tel que Windows, était déconseillée pendant un certain temps. Mais qu'est-ce qui en a fait une option souhaitable et viable pour les appareils mobiles? Le message Q & R du SuperUser d'aujourd'hui répond à une question d'un lecteur curieux.

La séance de questions et réponses d'aujourd'hui nous est offerte par SuperUser, une sous-division de Stack Exchange, un groupe de sites Web de questions-réponses dirigé par la communauté..

La question

Lecteur SuperUser RockPaperLizard veut savoir ce qui rend la mémoire flash eMMC viable sur les appareils mobiles, mais pas sur les PC:

Depuis que les clés USB ont été inventées, les utilisateurs se sont demandé s'ils pourraient utiliser leur système d'exploitation. La réponse a toujours été "non" car le nombre d'écritures requises par un système d'exploitation les épuiserait rapidement..

Alors que les disques SSD sont devenus plus populaires, la technologie de nivellement d'usure s'est améliorée afin de permettre aux systèmes d'exploitation de fonctionner sur eux. Divers tablettes, netbooks et autres ordinateurs minces utilisent une mémoire flash au lieu d'un disque dur ou d'un SSD, et le système d'exploitation y est stocké..

Comment cela est-il soudainement devenu pratique? Utilisent-ils généralement des technologies de nivellement d'usure, par exemple?

Qu'est-ce qui rend la mémoire flash eMMC viable dans les appareils mobiles, mais pas dans les PC??

La réponse

Les contributeurs de SuperUser, Speeddymon et Journeyman Geek, ont la solution pour nous. Tout d'abord, Speeddymon:

Tous les périphériques à mémoire flash, des tablettes aux téléphones portables, aux montres intelligentes, aux SSD, aux cartes SD des appareils photo et aux clés USB utilisent la technologie NVRAM. La différence réside dans l'architecture NVRAM et dans la manière dont le système d'exploitation monte le système de fichiers sur le support de stockage sur lequel il se trouve..

Pour les tablettes et les téléphones mobiles Android, la technologie NVRAM est basée sur eMMC. Les données que je peux trouver sur cette technologie suggèrent entre 3 000 et 10 000 cycles d'écriture. Malheureusement, rien de ce que j'ai trouvé jusqu'à présent n'est définitif, car Wikipedia est vierge sur les cycles d'écriture de cette technologie. Tous les autres endroits que j’ai regardés se sont avérés être des forums différents, ce qui en fait une source fiable.

À des fins de comparaison, les cycles d'écriture sur d'autres technologies NVRAM, telles que les SSD, qui utilisent la technologie NAND ou NOR, sont compris entre 10 000 et 30 000..

Maintenant, en ce qui concerne le choix du système d'exploitation sur la manière de monter le système de fichiers. Je ne peux pas parler de la façon dont Apple le fait, mais pour Android, la puce est partitionnée comme un disque dur. Vous disposez d'une partition de système d'exploitation, d'une partition de données et de plusieurs autres partitions propriétaires, en fonction du fabricant du périphérique..

La partition racine réelle réside dans le chargeur de démarrage, qui est regroupé dans un fichier compressé (jffs2, cramfs, etc.) avec le noyau. Ainsi, lorsque le démarrage de la première étape du périphérique est terminé (écran du logo du fabricant en général), le noyau démarre et la partition racine est montée simultanément en tant que disque RAM.

Au démarrage, le système d'exploitation monte le système de fichiers de la partition principale (/ system, qui est jffs2 sur les appareils antérieurs à Android 4.0, ext2 / 3/4 sur les appareils depuis Android 4.0 et xfs sur les derniers appareils) en lecture seule. qu'aucune donnée ne peut y être écrite. Ceci peut, bien sûr, être contourné par ce que l'on appelle le «rooting» de votre appareil, qui vous donne accès en tant que super utilisateur et vous permet de remonter la partition en lecture / écriture. Vos données «utilisateur» sont écrites sur une partition différente de la puce (/ data, qui suit la même convention que ci-dessus, basée sur la version Android).

Avec de plus en plus de téléphones mobiles qui perdent des fentes pour cartes SD, vous pourriez penser que vous atteindrez plus vite le plafond de cycle d'écriture car toutes vos données sont maintenant sauvegardées dans un stockage eMMC au lieu d'une carte SD. Heureusement, la plupart des systèmes de fichiers détectent une erreur d’écriture dans une zone de stockage donnée. En cas d'échec de l'écriture, les données sont silencieusement enregistrées dans une nouvelle zone de stockage et la zone défectueuse (appelée bloc défectueux) est bloquée par le pilote du système de fichiers afin que les données n'y soient plus écrites à l'avenir. Si une lecture échoue, les données sont marquées comme corrompues et soit l'utilisateur est invité à exécuter une vérification du système de fichiers (ou un disque), ou le périphérique vérifie automatiquement le système de fichiers lors du prochain démarrage..

En fait, Google a un brevet pour détecter et traiter automatiquement les blocs défectueux: Gestion des blocs défectueux dans la mémoire flash pour les cartes de données électroniques

Pour aller plus loin, votre question sur la manière dont cela est soudainement devenu pratique n’est pas la bonne question à poser. Cela n’a jamais été irréalisable en premier lieu. Il était fortement déconseillé d'installer un système d'exploitation (Windows) sur un SSD (probablement) à cause du nombre d'écritures effectuées sur un disque..

Par exemple, le registre reçoit littéralement des centaines de lectures et d'écritures par seconde, ce qui peut être vu avec Microsoft-SysInternals Regmon Tool.

L'installation de Windows était déconseillée sur les disques SSD de première génération car, en raison du manque de mise à niveau, les données écrites dans le registre toutes les secondes (probablement) rattrapaient les premiers utilisateurs et entraînaient des systèmes non démarrables en raison de la corruption du registre..

Avec les tablettes, les téléphones mobiles et à peu près tout autre appareil intégré, il n'y a pas de registre (les appareils Windows Embedded étant des exceptions, bien sûr) et, par conséquent, il n'y a pas de souci que des données soient constamment écrites sur les mêmes parties du support flash..

Pour les périphériques Windows Embedded, tels que de nombreux kiosques trouvés dans des lieux publics (Walmart, Kroger, etc.) où vous pouvez voir un BSOD au hasard de temps en temps, il n’ya pas beaucoup de configuration qui peut être faite car sont pré-conçus avec des configurations qui ne doivent jamais changer. Le seul changement possible est avant que la puce soit écrite dans la plupart des cas. Tout ce qui doit être sauvegardé, tel que votre paiement à l'épicerie, est effectué via le réseau vers les bases de données du magasin sur un serveur..

Suivi de la réponse de compagnon geek:

La réponse a toujours été "non" car le nombre d'écritures requises par un système d'exploitation les épuiserait rapidement..

Ils sont finalement devenus rentables pour un usage courant. Cette "usure" est la seule préoccupation est un peu une hypothèse. Certains systèmes utilisent une mémoire à semi-conducteurs pendant une longue période. Beaucoup de gens qui ont construit des voitures avec des cartes CF (qui étaient électriquement compatibles avec PATA et faciles à installer comparé aux disques durs PATA), et les ordinateurs industriels ont un stockage flash compact et robuste.

Cela dit, il n'y avait pas beaucoup d'options pour la personne moyenne. Vous pouvez acheter une carte CF coûteuse et un adaptateur pour ordinateur portable, ou trouver un disque industriel très coûteux sur une unité de module pour ordinateur de bureau. Ils n'étaient pas très volumineux par rapport aux disques durs contemporains (les DOM IDE modernes dépassent les 8 ou 16 Go, je pense). Je suis à peu près sûr que vous auriez pu disposer de disques système à l'état solide avant que les disques SSD standard ne deviennent courants.

Autant que je sache, aucune amélioration universelle / magique du niveau d'usure n'a été constatée. Il y a eu des améliorations progressives alors que nous passions de SLC cher à MLC, TLC et même QLC avec des processus plus petits (tous à moindre coût avec un risque plus élevé d'usure). Flash est devenu beaucoup moins cher.

Il y avait aussi quelques alternatives qui n'avaient pas de problèmes d'usure. Par exemple, exécuter le système entier à partir d’une ROM (qui est sans aucun doute un stockage à l’état solide) et d’une RAM sauvegardée sur batterie, utilisés par de nombreux anciens SSD et périphériques portables comme le Palm Pilot. Aucun de ceux-ci sont communs aujourd'hui. Les disques durs ont beaucoup moins de ressources que la RAM sauvegardée sur batterie (trop chère), les premiers dispositifs à semi-conducteurs (un peu coûteux) ou les paysans avec des drapeaux (jamais capturés en raison d'une densité de données épouvantable). Même la mémoire flash moderne est un descendant des eeproms à effacement rapide et les eeproms sont utilisés depuis longtemps dans les appareils électroniques pour stocker des éléments tels que les microprogrammes..

Les disques durs se trouvaient simplement à un bon croisement entre un volume élevé (ce qui est important), un coût bas et un stockage relativement suffisant.

Si vous trouvez les eMMC sur les ordinateurs bas de gamme modernes, c’est que les composants sont relativement peu coûteux, assez volumineux (pour les systèmes d’exploitation de bureau) à ce prix et partagent des points communs avec les composants de téléphonie mobile. Ils offrent également une grande densité de stockage pour leur volume. Considérant que beaucoup de ces machines ont un disque dérisoire de 32 ou 64 Go, à égalité avec les disques durs de la plus grande partie d’il ya une décennie, elles constituent une option judicieuse dans ce rôle..

Nous arrivons enfin au point où vous pouvez stocker une quantité raisonnable de mémoire à un prix abordable et à une vitesse raisonnable sur les eMMC et le flash, raison pour laquelle les utilisateurs optent pour cette solution..

Avez-vous quelque chose à ajouter à l'explication? Sound off dans les commentaires. Voulez-vous lire plus de réponses d'autres utilisateurs de Stack Exchange doués en technologie? Découvrez le fil de discussion complet ici.

Crédit d'image: Martin Voltri (Flickr)