Flash lagring: Et jukseark

Flash-lagring: Hva du trenger å vite Med over et dusin formfaktorer kan det være skremmende å velge det beste flash-minnekortet og SSD-teknologien for enhetene dine. Karen Roby og James Sanders diskuterer de tilgjengelige alternativene.

Flash-minne er et elektronisk, ikke-flyktig datalagringsmedium som slettes og omprogrammeres elektrisk. Det er grunnlaget for en rekke lagringsprodukter for forskjellige brukssaker, formfaktorer og hastighet eller ytelseskrav. Flash-minne er understøttelsen av moderne forbrukerteknologi - det brukes til å lagre bilder tatt med digitale kameraer, og finnes i smarttelefoner, nettbrett, spillkonsoller, så vel som solid state-stasjoner som brukes i datamaskiner.

TechRepublics flashlager jukseark er en oversikt over nøkkelinformasjonen du trenger å vite om emnet. Denne artikkelen vil bli oppdatert når nye formater og post-flash-teknologier blir introdusert. Det er også tilgjengelig som nedlastning, Flash-lagring: Et jukseark (gratis PDF).

Hva er flashlagring?

Flash-minne er et elektronisk solid-state lagringsmedium utviklet av Fujio Masuoka mens han jobbet i Toshiba, cirka 1980. Masuoka demonstrerte oppfinnelsen offentlig i 1987, med Intel som produserte den første kommersielle flash-brikken i 1988.

Masuokas oppfinnelse dekker to beslektede typer ikke-flyktig minne: NOR og NAND. NOR-flash tar lengre tid å skrive eller slette, men gir tilfeldig tilgang på byte-nivå, noe som gjør det til en passende erstatning for lese-bare minne (ROM) -brikker. NAND-blits gir raskere skriving og sletting av tider, i tillegg til tettere lagringsmuligheter. NAND-blits skrives og leses på et blokkeringsnivå, noe som gjør den uegnet for tilfeller med innebygd bruk som krever tilgang til byte-nivå.

Generelt er NOR flash begrenset til oppdragskritiske applikasjoner og innebygde brukssaker som firmware til en datamaskin eller en innebygd elektronisk enhet. Flash-minnekort og solid-state-stasjoner (SSD-er) bruker NAND-blits for masselagring.

Flash-lagring: En guide for IT-proffer (TechRepublic Premium)

Hva er ulempene med flashlagring?

Flash-lagring har en begrenset levetid med tanke på antall ganger en blokk kan slettes og skrives om. Etter hvert som NAND-flashminnet blir tettere gjennom bruk av celleteknologi på flere nivåer, har denne levetiden redusert kraftig.

SLC NAND, for eksempel, tilbyr relativt lave kapasiteter, selv om den tåler omtrent 100 000 skriv / slett per blokk. MLC NAND (to-bit) tilbyr 1.000 til 3.000 sykluser i høykapasitetsapplikasjoner og 5000 til 10.000 sykluser i middels kapasitet, mens TLC NAND (tre-biters) tilbyr omtrent 1.000 sykluser.

3D NAND tilbyr høyere skrive / slette sykluser, med 3D MLC NAND rangert mellom 6.000 til 40.000 sykluser, 3D TLC NAND rangert mellom 1.000 til 3.000 sykluser, og 3D QLC NAND (firbits) rangert fra 100 til 1.000 sykluser.

Produsenter måler levetiden til SSD-er i form av "totale bytes skrevet" eller TBW. En 2 TB Intel 660p SSD, som bruker 3D QLC NAND, er vurdert til 400 TB. I kontrast er en 2 TB Intel 760p SSD, som bruker 3D TLC NAND, vurdert til 1152 TB.

Rent praktisk sett er det ingen begrensning for antall ganger en blokk kan leses.

Hvordan skiller flash-lagring seg fra en solid-state-stasjon (SSD)?

SSD-er bruker NAND flash-teknologi for masselagring, selv om dette ikke er den eneste komponenten som brukes i en SSD. SSD-er består vanligvis av en diskkontroller, en DRAM-cache og NAND-blits. Diskkontrolleren brukes til å administrere effektiv bruk av NAND, for eksempel å forhindre ujevn slitasje på flashceller, forlenge levetiden til en stasjon.

Tilleggsressurser

  • Alle de flash-y nye lagringsteknologiene som ble vist frem på CES 2019 (TechRepublic)
  • Ekstra store solid state-stasjoner reiser spørsmål om bruk i den virkelige verden (TechRepublic)
  • Hvordan få mest mulig ut av dedupliseringsprogramvare (TechRepublic)
  • Datasenter-ordliste: 12 termer du bør vite (TechRepublic)

Hvilke bærbare flashlagringsformfaktorer finnes?

Ulike formfaktorer for flash-lagringskort eksisterer for å imøtekomme de forskjellige enhetene kortene brukes med. Mens de fleste enheter på forbrukernivå nå sentrerer rundt Secure Digital (SD), krever prosumer og profesjonelle enheter høyere hastigheter enn SD lett kan tilby.

Secure Digital (SD)

Secure Digital (SD) er bransjestandard flash-minnekort; den ble introdusert i 1999, og den brukes i praktisk talt alle kategorier av elektroniske forbrukerenheter siden starten.

Det opprinnelige formatet, Secure Digital Standard Capacity (SDSC), var nominelt begrenset til 2 GB. I 2006 ble SDHC-formatet Secure Digital High Capacity introdusert for å gi rom for kort opp til 32 GB. SDXC-formatet Secure Digital eXtended Capacity (SDXC) ble introdusert i 2009 for å gi rom for opptil 2 TB. I juni 2018 ble Secure Digital Ultra Capacity (SDUC) formatet introdusert for å gi rom for kort over 2 TB; spesifikasjonen tillater kort opp til 128 TB.

For tiden er det største kommersielt tilgjengelige SD-kortet 1 TB.

Enheter som støtter SD-kort er i hovedsak bakoverkompatible, med en viss begrenset kompatibilitet fremover. Enheter som kun påstår støtte for SDHC, kan ofte bruke større SDXC-kort ved å formatere kortet (ved hjelp av en datamaskin) for å bruke FAT32-filsystemet. For at en enhet skal selges med en SDXC eller en SDUC-logo, må den støtte det patenterte exFAT-filsystemet.

For å imøtekomme de krympende størrelsene på forbrukerelektronikk, ble mindre varianter av SD-kort utviklet. MiniSD-standarden ble introdusert i 2003, men hadde bare begrenset støtte før den ble avviklet etter omtrent fem år.

microSD, tidligere kalt TransFlash, ble introdusert i 2005. microSD-kort finnes ofte i Android-smarttelefoner og nettbrett, spillsystemer som Nintendo Switch, og enkeltbordsmaskiner (SBC) som Raspberry Pi. microSD-kort kan brukes i gamle enheter som bare støtter miniSD- eller SD-kort i full størrelse ved bruk av passive adaptere.

CompactFlash (CF)

CompactFlash ble introdusert i 1994 og er designet som en 50-pinners undergruppe av 68-pinners PCMCIA-standarden. Til tross for standardens alder, brukes den fortsatt på profesjonelle DSLR-kameraer fra Canon og Nikon.

Den største tilgjengelige kapasiteten er 512 GB.

Når det gjelder signalering, ligner CompactFlash ATA-harddisker. Dette ble utnyttet av IBM Microdrive, som implementerte en miniatyrharddisk på CompactFlash-grensesnittet, med kapasiteter opp til 8 GB. Microdrive og lignende konkurrenter er for lengst avviklet.

CFexpress

CFexpress, kunngjort i september 2016, er etterfølgeren til CompactFlash. Det brukes utelukkende i profesjonelle kameraer. CFexpress er basert på PCI Express 3.0-grensesnittet, og utnytter NVM Express for å gi lav latens og prosesseringskostnader. 1 TB CFexpress-kort ble forhåndsvisning på CES 2019 og forventes å være tilgjengelige i detaljhandelskanaler i år.

Versjon 1.0 av spesifikasjonen gir en PCIe 3.0 x2-tilkobling for CFexpress-kort, for en maksimal hastighet på 1, 96 GB / s.

Selv om spesifikasjonen tillater forskjellige formfaktorer, arver CFexpress-kort XQD-formfaktoren, som ble utviklet av Sony, Nikon og SanDisk, selv om sistnevnte avviste å faktisk produsere noen XQD-kort. På grunn av IP-lisenser heftelser, var XQD-kort ikke produsert av Sony begrenset, noe som igjen begrenset utbredt adopsjon. Sony har lovet å produsere CFexpress-kort, noe som skaper en bransjekonsensus rundt CFexpress.

Universal Flash Storage (UFS) -kort

UFS-kortstandarden ble publisert i mars 2016, og var ment å erstatte microSD-kort. Selv om standarden ble oppdatert i januar 2018, er ingen UFS-kort kommersielt tilgjengelige, og fra mars 2019 markedsføres ingen enheter som støtter interoperabilitet med formatet.

USB-flash-stasjoner

USB-flash-stasjoner omfatter et bredt utvalg av lignende produkter. I den nedre enden har disse stasjonene vanligvis en enkel kontroller for slitasje- og USB-tilkobling; avanserte USB-flash-stasjoner inkluderer DRAM for å skrive hurtigbufring. Vanligvis er disse stasjonene tilgjengelige i "gumstick" -formfaktor, med USB-porten festet til stasjonen, noe som fører til at de populært blir kalt USB-pinner.

Tidlige USB-flash-stasjoner inkluderte vanligvis en skrivebeskyttelsesbryter. Denne funksjonen er relatert til spesialmarkedet, selv om produsenter som Kanguru produserer USB 3.0-flash-stasjoner med skrivebeskyttelsesbrytere.

Stasjoner med større kapasitet finnes, for eksempel Samsung T5 SSD, som krever bruk av en ekstern kabel for å koble til en datamaskin. Samsung T5 SSD er teknisk en USB-tilkoblet bærbar SSD som kombinerer en mSATA SSD med en SATA til USB3 bro i et robust kabinett.

Arv formfaktorer

SmartMedia- kort var et Toshiba-format som ble lansert i 1995 og brukt til digitale kameraer og i mindre grad i PDA-er og MP3-spillere. Det største SmartMedia-kortet var 128 MB og ble produsert i (eldre) 5V og (nyere) 3.3V-varianter. Den digitale kameraindustrien gikk over fra SmartMedia i 2003.

xD-Picture Cards ble brukt i Fujifilm og Olympus digitale kameraer fra 2002 til 2009, i kapasiteter fra 16 MB til 2 GB. xD og SmartMedia-kort er funksjonelt rå NAND-flash-brikker uten noen diskkontroller.

Memory Stick var et flashminneformat utviklet av Sony i 1998. Selv om det ble lisensiert til andre selskaper, var Memory Stick først og fremst begrenset til Sony elektronikk fra 1998 til 2012. Sony gjorde det meste av Memory Stick-produkter, selv om formatet også ble produsert av SanDisk og Lexar. Syv Memory Stick-formfaktorer ble introdusert, med kapasiteter fra 128 MB til 32 GB. PlayStation Vita brukte en egenutviklet Memory Stick-formfaktor, produsert bare av Sony. PlayStation Vita ble avviklet i mars 2019.

Tilleggsressurser

  • Hvordan lage en oppstartbar USB-installasjonsstasjon for macOS (TechRepublic)
  • Hvordan lage en oppstartbar USB-stasjon med flere Linux-distribusjoner (TechRepublic)
  • Hvordan kryptere en USB-flash-enhet med GNOME-disker (TechRepublic)
  • Slik tørker du av USB-stasjonen før du kaster den bort (TechRepublic)

Hvilke solid-state drive (SSD) formfaktorer finnes?

Sammenlignet med en tradisjonell tallerkenharddisk - som krever bruk av et stasjonshode for å bli flyttet av en aktuator over et tallerken for å lese og skrive data - har NAND flash-lagring ingen bevegelige deler, noe som gjør disse solid-state-stasjonene.

Solid state-stasjoner brukt på bærbare datamaskiner, stasjonære maskiner og servere ble opprinnelig konstruert som drop-in erstatninger for tradisjonelle harddisker; som et resultat er tidlige SSD-er noe skonhornet for å fungere i eksisterende standarder.

2, 5 "SATA-stasjoner

Tidlige forbrukervendte solid-state-stasjoner tok oftest formen av 2, 5-tommers harddisk, den samme formfaktoren som ble brukt i små formfaktorer (SFF) PCer og bærbare datamaskiner, koblet over SATA. På grunn av begrensningene til SATA og AHCI, maksimal hastighet en SATA-koblet stasjon kan oppnå er omtrent 550 MB / sek.

Tidlige 2, 5 "stasjoner fylte ofte hele 2, 5" plassen internt og brukte standard 9, 5 mm høyde på tradisjonelle stasjoner. Nyere SATA-stasjoner, som Crucial MX500, bruker bare en del av 2, 5-tommets plass internt og har en 7 mm innkapsling, med en avstandsholder inkludert for bruk i enheter (vanligvis bærbare datamaskiner) som krever at de ekstra 2, 5 mm-ene skal fylles.

SSD-er i en 3, 5-tommers formfaktor er svært sjeldne. OCZ Colossus LT i 2010 utnyttet den ekstra plassen til å nå 1 TB, til en premiumpris på $ 4 000. Nyere 3, 5 "SSD-er som Nimbus Data 100 TB ExaDrive er bygget eksklusivt for bedriftsapplikasjoner .

mSATA

Notatbøker og SFF-PCer ble ofte bygget med støtte for mSATA-kort, som gir samme signalering som 2, 5 "SATA-stasjoner i en 30 x 50, 95 mm-pakke. Dataprodusenter forlot stort sett formatet i 2015 til fordel for M.2-stasjoner.

Samsung fortsatte å støtte formatet inn i begynnelsen av 2018 med 860 EVO, den siste Samsung SSD som ble utgitt for formfaktoren, i kapasiteter opp til 1 TB.

M.2

M.2, tidligere Next-Generation Form Factor (NGFF), er en allsidig formfaktor som brukes til SSD-er med høy ytelse, så vel som andre periferiutstyr, inkludert Wi-Fi og Bluetooth-nettverkskort, WWAN (4G LTE, 5G-modemer), og andre enheter. M.2 SSD-er kan bruke eldre SATA-tilkoblinger eller PCI Express med AHCI eller NVMe.

M.2 SSD-er er 22 mm brede og er tilgjengelige i lengder på 30, 42, 60, 80 og 110 mm - 42 og 80 mm er de vanligste. Størrelser er vanligvis betegnet i formatet M.2-WWLL slik som M.2-2280.

M.2 blir standardindustri for SSD-er og brukes mye i bærbare og SFF-PCer. På stasjonære maskiner inkluderer entusiast-PC-hovedkort vanligvis ett eller flere M.2 PCIe x4-spor.

For tiden er den største kapasiteten M.2-2280 SSD 2 TB.

NGSFF, tidligere NF1, er en hot-byttbar versjon av M.2 utviklet av Samsung og beregnet for datasentre som krever muligheten til å bytte SSD-er på løpende systemer.

U.2

U.2, tidligere SFF-8639, er teknisk sett et grensesnitt - egentlig gir den PCIe x4-banen til M.2 for samme fysiske formfaktor som SATA-stasjoner. I teorien vil det også være mulig å bruke grensesnittet for 3, 5 "stasjoner.

PCI Express-stasjoner

SSD-er som kobles direkte til PCIe-spor på hovedkort finnes, selv om formatet har falt i bruk. I slutten av 2010 ble mainstream-forbruker-SSD-er flaskehalset av den relativt begrensede gjennomstrømningen gitt av SATA, noe som førte til at PCI Express-stasjoner ble produsert. Disse stasjonene brukte AHCI i stedet for NVMe, og ga høyere potensielle lese- / skrivehastigheter, men ikke nevneverdig bedre ytelse når det gjelder tilfeldig I / O.

Enterprise-målrettede PCI Express-stasjoner finnes, for eksempel Intel SSD DC P3608, selv om denne stasjonen siden har blitt avviklet. Intel fortsetter å tilby SSD 750-serien medio 2015 som PCI Express-kort, selv om disse er tregere enn nyere M.2-alternativer.

For en enkelt stasjon er PCI Express til M.2 adapterkort lett tilgjengelige. Når det gjelder elektrisk signalering, gir M.2 en fullstendig PCIe x4-tilkobling, noe som gjør konverteringen vesentlig passiv - ingen ytelsestap påføres ved bruk av en adapter. Noen produsenter tilbyr disse adapterne med SSD-ene ofte til en nominell tilleggskostnad. PCIe til M.2-adaptere er produsentens agnostiske - en ettermarkedskortadapter kan brukes til alle PCIe M.2-stasjoner.

Disk-on-Module (DOM)

DOM SSD-er er beregnet på å erstatte Parallel ATA (PATA) disker som brukes i eldre utstyr. Produksjonen av PATA-harddisker ble avsluttet for mer enn ti år siden, og fortsatt avhengighet av disse platene inviterer til tap av data. DOM SSD-er kobles direkte til en PATA-port, slik at luftstrømmen som hindrer IDE-kabler kan fjernes.

Tilleggsressurser

  • Western Digital utvider NVMe SSD-portefølje for arbeidsmengder i skyen og i kanten (ZDNet)
  • CES 2019: Toshiba introduserer 1TB M.2 2230 PCIe SSD for innebygde og OEM-design (TechRepublic)
  • Hvordan nye lagringsformfaktorer gir høyere tetthet for HPC (TechRepublic)
  • Hvordan kontrollere SSD-helse i Linux (TechRepublic)
  • 8 strategier for å holde gamle systemer i gang (TechRepublic)

Hvordan kan jeg vite om et flash-lagringskort eller SSD er raskt nok til mitt bruk?

Ulike standarder og hastighetsklasser finnes for forskjellige flash-minnekort, selv om antallet forskjellige klassifiseringssystemer for forskjellige brukssaker kan bli forvirrende.

Bussgrensesnittstandarder for SD-kort

Bussgrensesnittstandarden bestemmer hvordan et SD-kort kobles til en vertsenhet, noe som gir en topp potensiell ytelse, men det er ikke en indikasjon på hvordan enkeltkort fungerer. Før introduksjonen av Ultra High Speed ​​(UHS) klasser, var SD-kort begrenset til enten 12, 5 MB / s eller 25 MB / s, selv om det ikke eksisterte noen standardisert markering for å indikere forskjellen.

  • UHS-I tilbyr 50 MB / s i halv- eller full-tosidig-modus, eller 104 MB / s i halv-tosidig-modus.
  • UHS-II tilbyr 156 MB / s i full dupleksmodus, eller 312 MB / s i halvdupleksmodus.
  • UHS-III tilbyr 312 MB / s eller 624 MB / s i full dupleksmodus. Den har ingen halvdupleksmodus.

SD Express (også merket SD-Express I) tilbyr 985 MB / s som en PCIe 3.0 x1-fil, med NVMe-støtte.

I henhold til spesifikasjoner må UHS- og SD Express-kort være bakoverkompatible, selv om den maksimale mulige hastigheten bestemmes av vertsenhetens rangering.

Hastighetsklassifisering for SD-kort

Overlappende og motstridende standarder for SD-kort for forskjellige brukssaker forårsaker ofte forvirring når du velger et SD-kort. Her er hva de forskjellige hastighetsklassingene betyr i virkelige vilkår.

Min. sekvensiell skrivehastighetSpeed ​​ClassUHS Speed ​​ClassVideo Speed ​​Class
2 MB / sKlasse 2 (C2)--
4 MB / sKlasse 4 (C4)--
6 MB / sKlasse 6 (C6)-Klasse 6 (V6)
10 MB / sKlasse 10 (C10)Klasse 1 (U1)Klasse 10 (V10)
30 MB / s-Klasse 3 (U3)Klasse 30 (V30)
60 MB / s--Klasse 60 (V60)
90 MB / s--Klasse 90 (V90)

Nominelt krever å ta video i 4K minst et V6-klassifisert kort, mens 8K krever et V30-klassifisert kort. Kravene varierer mellom enhetene.

Application Performance Class måler først og fremst IOPS, med den hensikt å tilby en standard for å kjøre apper fra smarttelefoner.

KlasseMin. tilfeldig lestMin. tilfeldig skrivMin. sekvensiell skrivehastighet
A11500 IOPS500 IOPS10 MB / s
A24000 IOPS2000 IOPS10 MB / s

Hastighetsvurderinger for SSD-er

Ved bruk av DRAM-cacher er det mulig for SSD-er, spesielt SATA SSD-er, å mette den tilgjengelige båndbredden til bussen de er koblet til. Disse hastighetsvurderingene er bare nyttige for sekvensiell lese / skriving, da andre faktorer som er forklart i avsnittet nedenfor, påvirker hvordan SSD-er håndterer bulkoperasjoner.

TilkoblingstypeMaks. hastighetArbeidsstat
SATA 2.x (3 Gb / s)300 MB / sLegacy
SATA 3.x (6 Gb / s)600 MB / sStrøm
PCIe 3.0 x1985 MB / sStrøm
PCIe 3.0 x21970 MB / sStrøm
PCIe 3.0 x43940 MB / sStrøm

Tilleggsressurser

  • Samsung: Vårt nye supersnelle flashminne dobler smarttelefonens lagringshastigheter (ZDNet)
  • Samsung Portable SSD X5: Verdens første NVMe-baserte bærbare SSD (ZDNet)
  • Apricorn Aegis Fortress L3 bærbar lagringsenhet: tøffere, raskere og sikrere (ZDNet)
  • Android-eiere: Gjør deg klar for lynraske SSD-lignende hastigheter med microSD Express (ZDNet)

Hvordan velger jeg den beste flashlagringen for enheten min?

Til dels er dette subjektivt. Hvis du vil ha en FLAC-kodet musikksamling på smarttelefonen, er et større kort med langsomme skrivehastigheter tilstrekkelig for din brukssak. For å kjøre applikasjoner som er lagret på et flash-kort, eller for bruk i et spillsystem som Nintendo Switch, vil et A2-vurdert kort teoretisk sett gi høyere ytelse.

Det er viktig å kjøpe et ekte, merkevareprodukt. For SD-kort, rapporterer off-brand eller knockoff-produkter som selges av ubestridelige selgere, feil størrelse. I praksis betyr dette at et kort som påstås å være 128 GB, bare kan ha 16 GB lagring. En enhet kan skrive utover kapasiteten på 16 GB, men nyskrevne data vil gå tapt eller overskrive eksisterende data.

For SSD-er, vurder antall skrivere som trengs for en oppgave. QLC SSD-er tilbyr høyere lagringskapasitet, men tåler bare et begrenset antall skrivinger. PCIe SSD-er er alltid høyere ytelse enn SATA SSD-er. For stasjonære maskiner, bruk alltid en M.2 eller M.2 til PCIe-bro for SSD-en hvis du har PCIe-tilkoblinger tilgjengelig. For bærbare datamaskiner leveres enheter med M.2-funksjoner vanligvis med en M.2-stasjon integrert, noe som begrenser oppgraderingsmulighetene.

Det er mulig å kjøpe SSD-er på en lagringskapasitet som tilsvarer tradisjonelle tallerkenbaserte harddiskstasjoner, selv om kostnaden per gigabyte er betydelig høyere - for tiden er en Seagate Nytro SSD på 15, 36 TB over $ 6 000, men en 14 TB Seagate IronWolf Pro er 570 dollar. Denne effekten forstørres når du bygger lagringsarrayer for bedrifter. I mange tilfeller er all-flash-matriser ineffektive fra et kostnadsperspektiv, selv om lagdelte lagringsløsninger kan gi unødvendig kompleksitet.

Tilleggsressurser

  • Hvorfor HDD-fabrikknedleggelse betyr at du kanskje må migrere til solid tilstand (TechRepublic)
  • NVMe: Et jukseark (TechRepublic)
  • Elektronisk sniffende hunder: Hvordan K9s ble et hemmelig våpen for å løse høyteknologiske forbrytelser (gratis nedlasting av PDF) (TechRepublic)
  • Diskavvekking og data rettsmedisinske: Separere myte fra vitenskap (TechRepublic)

Tekniske nyheter du kan bruke nyhetsbrev

Vi leverer de nyeste teknologiske nyhetshistoriene om selskapene, menneskene og produktene som revolusjonerer planeten. Leveres daglig

Registrer deg i dag Bilde: Henning Marquardt, Getty Images / iStockphoto

© Copyright 2021 | pepebotifarra.com