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Resulta que las unidades flash deben cargarse. No es broma

¿Está cargando sus unidades flash? Claro que no, qué tontería. Esto es una broma para gente alejada de la electrónica.

Yo tampoco cobré, hasta que una persona muy inteligente en un puesto de alto nivel en una fábrica de componentes electrónicos mostró un par de artículos interesantes. Al mismo tiempo, me recordó que la memoria funciona con los mismos principios que cualquier otro conductor.

Gracioso. Pero no por mucho tiempo: la teoría dicta que sin recargar, los datos de las unidades flash deberían deteriorarse. Y la práctica lo confirma.

¿Cómo es eso? ¿Qué hacer? Cargar unidades flash – a pesar de la sorpresa de las humanidades.

Recuerde: cómo se almacena la información y tipos de unidades

Como sabe, el almacenamiento de datos se puede realizar en 2 tipos de dispositivos de almacenamiento:

  • que requiere fuente de alimentación constante – volátil (RAM, caché del procesador)
  • no requiere fuente de alimentación constante – no volátil (unidades magnéticas y ópticas, memoria flash)

Con el primero, incluso los geeks novatos son más o menos claros: los principios de su trabajo están perfectamente descritos en enciclopedias.

En breve: hay comida – los datos están en su lugar; no hay energía: se han perdido datos, ya que todas las celdas de memoria de tipo transistor se ponen a cero.

Los medios no volátiles implican el almacenamiento a largo plazo de datos basado en una amplia variedad de métodos.

Hasta hace poco, la memoria modular más confiable se consideraba en forma de una variedad de unidades flash, unidades SSD.

Se cree que las células de dicha memoria no están sujetas a envejecimiento y la información una vez registrada en ellas no se daña. Por desgracia, este no es el caso.

Un disco duro magnético puede fallar en un par de años debido a bloques desmagnetizados, los discos ópticos son susceptibles al envejecimiento de la capa reflectante, la cinta magnética se vuelve frágil y desmagnetizada.

Y si escribe datos en una unidad flash USB y los guarda en un armario, todo irá bien.

Las unidades de estado sólido almacenadas durante mucho tiempo sin energía no solo pueden perder datos, sino que también pueden deteriorarse por completo. Además, cuanto más caliente, más rápido es el proceso. Y es por eso.

Los SSD y las unidades flash no son tan simples como parecen

Una unidad flash USB ordinaria, independientemente del formato y los conectores con los que esté equipada, tiene una cierta estructura.

Ya sea una microSD para una cámara, una pequeña unidad Lightning o una memoria USB moderna 3…0, en el interior hay un controlador y una memoria flash NAND en forma de microcircuitos separados.

1… La memoria de este tipo se divide en bloques de varios megabytes.

2… El bloque, a su vez, consta de páginas de decenas de kilobytes cada una.

3… Antes de cada escritura de datos, el bloque se borra página por página (se sobrescribe con un valor específico).

4… Dentro del bloque, cada página debe escribirse estrictamente en orden ascendente.

5… Cada página se puede escribir en su totalidad, pero solo una vez hasta el próximo borrado.

Entonces, la tarea de escribir datos en una unidad flash USB se convierte en un rompecabezas para los desarrolladores. No es el más emocionante.

Diagrama esquemático del funcionamiento de la memoria en todos los niveles. El controlador implementa el mismo FTL

Para escribir datos rápidamente y sin molestias para el usuario, el controlador de memoria USB se ha convertido en un procesador completo que

1) crea una tabla de direcciones (similar a la que se usa en los discos duros),

2) recoge la basura y la marca para borrarla posteriormente,

3) optimiza el desgaste de la memoria escribiendo datos de la manera más uniforme posible en todos los bloques,

4) realiza un seguimiento de los bloques “rotos”, “olvidando” sus números en la tabla de direcciones o reemplazándolos por otros más “activos”.

Para que él haga este trabajo de rutina, necesita comida. Pero esto está lejos de ser el problema más importante y no responde a la pregunta de por qué es necesario cargar las unidades flash.

Para descubrirlo, debes profundizar aún más.

¿Cómo funciona el flash de estado sólido?

Las razones de la pérdida de datos radican, curiosamente, en las mismas leyes físicas que son responsables del almacenamiento a largo plazo de datos en unidades de estado sólido.

El principio de almacenamiento de información en la memoria flash utiliza un circuito estándar para almacenar carga en un condensador.

Riendo el trabajo de la célula de memoria

Implementado para que cada bit sea una celda de transistor de puerta flotante en la que se inyecta carga.

De hecho, es una de las placas de condensadores.

Las unidades flash modernas tienen una densidad de información muy alta, por lo que sus celdas son pequeñas y la capa límite del dieléctrico es muy delgada.

Una descripción un poco más detallada del funcionamiento de la celda.

Por lo tanto, la carga almacenada en ellos supera fácilmente los límites, lo que conduce a grandes corrientes de fuga.

Cuanto mayor sea la temperatura, más rápidos serán los electrones y mayor será la corriente de fuga. En consecuencia, cuanto más rápido se descarga la “celda del condensador”, que es la razón por la que se pierde la información.

En caso de pérdida de información, las celdas se pueden reutilizar si se vuelven a escribir datos en ellas. Sin embargo, solo hasta la expiración de su propio recurso y la pérdida total del cargo gratuito.

En este caso, un recurso se pierde seriamente: el proceso es algo similar a una batería completamente descargada, que debe ser “empujada” antes de su uso, cargándose con una corriente aumentada.

El controlador evita que se pierdan los datos. Pero no siempre

El esquema de trabajo con células desde el punto de vista del controlador.

El controlador almacena una tabla de todos los bloques de memoria flash en los que se encuentra el número de ciclos de reescritura de este bloque y cuándo se reescribió por última vez.

Si un bloque no se actualiza durante mucho tiempo durante el funcionamiento normal, entonces el controlador lee datos de él y lo mueve a otro bloque, y este lo marcará libre para escribir otros datos.

Cómo funciona el disco en términos de datos

La operación y el tiempo de espera dependen del controlador específico y de los microcircuitos de flash específicos, a discreción del fabricante.

Así es como se nivela el desgaste y se evita la pérdida de datos del usuario debido a la fuga de la celda.

Como resultado, con un controlador adecuado y algoritmos integrados, se minimiza la probabilidad de pérdida de datos debido a fugas de carga en las celdas de memoria flash.

Pero solo mientras el disco esté en funcionamiento o al menos conectado a la alimentación.

Entonces, ¿a dónde van los datos?

Tan pronto como una SSD o una unidad flash se deja sin energía durante mucho tiempo, la probabilidad de falla comienza a aumentar.

El hecho es que el reparticionamiento y la reescritura se realizan solo durante el tiempo de inactividad.

Además, cuanto más viejo y desgastado es el disco, más ciclos de escritura tiene y más fallas.

El proceso es independiente de los módulos de memoria utilizados, el año de fabricación y el tipo de disco. Incluso las unidades tolerantes a fallas del servidor pierden datos.

Vida útil de los datos en discos desgastados en relación con las temperaturas: funcionamiento y almacenamiento

Por cierto, hay un gran estudio analítico sobre ellos, que afirma que a altas temperaturas, los datos después de que se agota el recurso en algunos casos se almacenan solo durante un par de semanas.

Dime, ¿el artículo es antiguo? Pero desde entonces, los módulos de memoria se han vuelto más baratos, más simples y la densidad de sus celdas es mayor (puedes leerlo aquí). Por lo tanto, el proceso va aún más rápido.

Los SSD admiten el comando TRIM, que mejora la retención de datos. Las tarjetas de memoria SD y microSD tienen unidades USB analógicas, así como industriales.

Unidades flash baratas y formatos de tarjetas de memoria obsoletos (por ejemplo, CF) el chip no lo soporta, por lo que borran los datos solo al acceder al celular.

Y algunos de los bloques nunca se sobrescriben, “podridos”.

Aquí se muestra un sello de memoria esquemático. Tú mismo entiendes que las paredes no se hacen más gruesas

Se sabe que la memoria SLC almacena datos durante varias décadas, MLC durante varios años sin energía, TLC durante unos seis meses y QLC, que sufre mucho, puede perderlo todo en un par de semanas.

También hay un momento desagradable con respecto al desarrollo del recurso: los números reales son conocidos solo por el fabricante, y todas las pruebas y mediciones se llevan a cabo exclusivamente en los modos de funcionamiento.

Por tanto, el recurso puede ser de un orden de magnitud menor al esperado.

Qué debe hacer para evitar que las unidades flash pierdan datos

Entonces, ¿qué necesita para que los datos de las unidades no se pierdan? Nada especial: solo tienes que dejarlos en USB sin carga.

Copiamos los datos, trabajamos desde la unidad flash, la dejamos conectada a la computadora encendida durante al menos media hora.

Después de un tiempo, será posible notar que el disco se calentará y las lámparas, si están disponibles, se encenderán, como durante el funcionamiento.

Esto hablará sobre el trabajo del controlador para volver a marcar los datos. Aunque la serie insignia de unidades de estado sólido no traiciona estos procesos de ninguna manera.

Debe tenerse en cuenta que el trabajo lleva mucho tiempo, aproximadamente, como cuando se desfragmentan los discos duros.

Por lo tanto, los períodos de inactividad breves deben complementarse dejando el convertidor conectado durante la noche, por ejemplo.

¡No olvide cargar sus unidades flash!

iPhones.ru De lo contrario, no quedará nada de datos y unidades.

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