NAND und eMMC: Alles, was Sie über Flash-Speicher wissen müssen
Flash-Speicher ist überall. Es befindet sich in Ihrem USB-Speicherstick, der SD-Karte Ihrer Kamera, Ihrer Festkörperfestplatte, medizinischen Geräten im Krankenhaus, Industrierobotikmaschinen und unzähligen weiteren Geräten und Gadgets.
Aber haben Sie jemals angehalten, um sich zu fragen, was es eigentlich ist? Gibt es verschiedene Arten von Flash-Speichern? Wofür werden sie verwendet? Wie funktioniert das alles?
In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen zwei der häufigsten Arten von Flash-Speichern erläutert – NAND und eMMC.
Flash-Speicher erklärt
Es gibt einige verschiedene Arten von Flash-Speichern, aber NAND ist die häufigste. Es ist das, was Sie in USB-Karten, den führenden MP3-Playern und anderen Geräten finden, die eine Datenspeicherung mit hoher Kapazität erfordern.
Der Flash-Speicher weist zwei Hauptmerkmale auf:
- Nichtflüchtig – Der nichtflüchtige Speicher benötigt keine Stromversorgung, um seine Daten zu speichern. Daher wird es am häufigsten für die Langzeitspeicherung verwendet, die zwischen Neustarts bestehen bleibt. Ein Beispiel für das Gegenteil (flüchtiger Speicher) ist der RAM Ihres Computers. Der RAM verliert alle gespeicherten Informationen, wenn Sie Ihren PC herunterfahren.
- Endliche Anzahl von Schreibzyklen – Aufgrund seiner Funktionsweise kann der Flash-Speicher nur eine begrenzte Anzahl von Malen verwendet werden, bevor er sich abnutzt. Einzelne Zellen versagen langsam und die Leistung verschlechtert sich.
Wie funktioniert der Flash-Speicher?
Der Flash-Speicher speichert Daten in einem Array von Zellen, und jede Zelle enthält mindestens ein Datenbit. Die Zellen sind in Blöcken organisiert, wobei ein Block als zusammenhängender Satz von Bytes definiert ist, die eine identifizierbare Dateneinheit bilden.
Ein Block ist der kleinste programmierbare / löschbare Teil des Arrays. Die Blöcke werden durch elektrische Ladung beschrieben, wobei jede Zelle entweder eine 1- oder eine 0-Zahl darstellt.
Wenn alle Blöcke zusammen betrachtet werden, bilden sie einen Speicherchip. Der Chip ist auf einer Leiterplatte montiert, die auch einen Basiscontroller und eine USB-Schnittstelle enthält.
NAND selbst ist ein Raw-Flash-Speicher und verwendet ein eigenes Protokoll. Bei Designs, die NAND implementieren, wie z. B. SD-Karten und Solid-State-Laufwerke, werden häufig Mikrocontroller hinzugefügt, um eine Flash Translation Layer (FTL) zu implementieren. Die FTL übersetzt Ihre Festplattennutzung (z. B. über USB) in sinnvolle NAND-Operationen.
Die verschiedenen Arten von NAND
NAND-Flash-Speicher ist ein Schlagwort. Es gibt viele verschiedene Designs und Unterklassen. Die drei häufigsten sind die einzigen, über die Sie sich wirklich Sorgen machen müssen.
SLC (Single Level Cell)
SLC wird allgemein als die beste Version von NAND angesehen. Es speichert ein Datenbit pro Speicherzelle und hat daher die beste Lebensdauer. Es verarbeitet ungefähr 100.000 Schreibzyklen pro Zelle, bevor es sich verschlechtert.
Es hat die schnellsten Schreibgeschwindigkeiten und den niedrigsten Stromverbrauch, kann jedoch bis zu dreimal teurer sein als ein einfaches Drei-Ebenen-Zellen-Design und hat häufig eine geringere Speicherkapazität. Es wird am besten in Situationen mit hoher Leistung und mittlerer Dichte eingesetzt.
Es wird normalerweise in Situationen verwendet, in denen Geschwindigkeit erforderlich ist, z. B. Server, Hochleistungsmedienkarten, Hybridfestplatten und Solid-State-Laufwerke der Spitzenklasse. Es ist auch in professionellen High-End-SD-Karten wie der FX-Serie von Panasonic enthalten.
MLC (Multi-Level Cell)
MLC NAND speichert zwei Bits pro Zelle und kann daher die doppelte Datenmenge in einem Gerät gleicher Größe speichern, wodurch die Kosten pro Bit erheblich reduziert werden. Es eignet sich hervorragend für Anwendungen mit höherer Dichte und geringem Zyklus.
Es gibt jedoch einen Kompromiss: MLC kann nur etwa 10.000 Schreibzyklen pro Zelle vor der Verschlechterung unterstützen, was sich negativ auf die Lebensdauer auswirkt.
MLC kann als NAND für Verbraucher betrachtet werden. Es ist für fast 80 Prozent aller NAND-Flash-Sendungen weltweit verantwortlich und wird am häufigsten in Solid-State-Laufwerken der Consumer-Klasse verwendet.
DC (dreistufige Zelle)
TLC NAND ist die billigste der drei Formen und kostet etwa 30 Prozent weniger als MLC-Speicher (und sogar billiger als SLC-Speicher).
Es ist die höchste Dichte – es kann drei Datenbits pro Zelle speichern und hat die schlechteste Haltbarkeit. Tatsächlich kann ein typischer DC-Chip nur etwa 4.000 Schreibzyklen pro Zelle unterstützen, was weitaus schlechter ist als MLC und SLC.
TLC wird am häufigsten in kostengünstigen Produkten verwendet, die keine erstklassige NAND-Leistung erfordern und nicht annähernd so lange halten wie ihre Gegenstücke. Beispiele hierfür sind MP3-Player, die besten USB-Speichersticks und tragbare Low-End-Mediengeräte.
Es wird auf nichts gefunden, auf dem ein Betriebssystem ausgeführt wird oder das kritische Daten speichert (z. B. Solid-State-Laufwerke).
Was ist mit eMMC Flash Memory?
eMMC steht für "Embedded Multimedia Card", die selbst aus ihrem Vorgänger MMC (Multimedia Card) hervorgegangen ist.
Multimedia-Karten kamen erstmals 1997 in die Regale. Sie wurden als Speichermedium für tragbare Geräte verwendet, darunter die frühesten MP3-Player und Digitalkameras. Die Anschlüsse für die Karten wurden zu dieser Zeit häufig in Computer eingebaut, aber als die Popularität von SD-Karten zunahm, beschäftigten sich weniger Hersteller mehr mit MMC. Heute fällt es Ihnen schwer, einen PC mit MMC-Steckplatz zu kaufen.
Das Erbe hat jedoch in Form von eMMC-Karten weitergelebt. eMMC-Speicher wird im mobilen Bereich immer noch häufig als häufigste Form des integrierten Speichers in mobilen Geräten verwendet und ist sogar in einigen Low-End-PCs, Tablets und Chromebooks zu finden.
Es ist auf einem kleinen Ball Grid Array (BGA) angeordnet, das auf das Gerät gelötet und nicht entfernbar ist. Es ist langsamer und daher billiger als andere NAND-Formen. Wenn Sie es sich also leisten können, sollten Sie lieber NAND-Geräte verwenden.
NAND und eMMC auf den Punkt gebracht
Hoffentlich haben wir NAND und eMMC auf verständliche Weise erklärt, aber wenn Sie immer noch verwirrt sind, machen Sie sich keine Sorgen. Es ist zweifellos ein verwirrendes Thema.
Die Verwirrung wird durch die Geschwindigkeit verstärkt, mit der sich die Technologie bewegt. Beispielsweise bietet die neueste Version des eMMC jetzt Schreibgeschwindigkeiten, die mit diskreten SATA-basierten SSDs mit etwa 400 MB / s konkurrieren. Zum größten Teil müssen Sie jedoch nur die Unterschiede zwischen SLC, MLC und TLC kennen.