Unidades Flash Licona Gómez Miguel Ángel

¿Qué es una unidad Flash? Memoria que permite la lectura y escritura de múltiples posiciones de memoria en la misma operación. Es un tipo de memoria no volátil que elimina datos en unidades llamadas bloques. Un bloque almacenado en un chip de memoria flash debería ser borrado después de que la información pueda ser escrita al microchip.

Memorias flash? Puede retener los datos por un tiempo prolongado. Siguen la secuencia ROM, PROM, EPROM, EEPROM. Una memoria flash es un conjunto de bloques EEPROM. Pero también es un tipo distinto de EEPROM que puede ser programado y borrado en boques.

Que es un SSD? Es un dispositivo de almacenamiento no volátil que almacena datos persistentes en memoria flash de estado sólido. Actualmente no son discos duros en el tradicional termino. Un SSD tiene un arreglo de semiconductores de memoria organizada como una unidad de disco. Utiliza circuitos integrados en lugar de almacenamiento magnético.

Tienen menos latencia de accesos que los discos duros (ideales para lectura pesada y grandes cargas de trabajo) Pueden utilizar una interfaz estándar de disco duro como SATA

Diferencia entre USB y SSD Una de los principales diferencias son los puertos con los que se conectan USB 2.0: 480 Mb/sUSB 3.0: 5Gb/s SATA III : 600Mb/s Flash USB usualmente tiene una menor capacidad que un Flash SSD. El controlador de una USB, solo tiene un pequeño microcontrolador para una pequeña cantidad de ROM y RAM. El controlador de un SSD es mas complicado ya que tiene una cantidad mas grande de chips. El controlador es un procesador embebido que ejecuta factores importantes para un SSD. (ECC, Wear leveling, bad block M, Garbage collector, etc.)

Lectura, Escritura y borrado Una de las principals limitaciones de los SSD es que mientras pueden leer y escribir datos de una manera veloz. Sobre escribir datos es muy lento, esto es por que mientras el SSD lee datos a nivel de página (NAND) y puede escribir a nivel de página. Asumiendo a las celdas que están vacias, solo pueden borrar datos a nivel de bloque. Ya que borrar en NAND require una cantidad alta de voltaje que destaca las celdas individuales cercanas a las celdas que serán reescritas. Borrar datos a nivel de bloque ayuda a mitigar este problema.

NOR VS. NAND

NORNAND utiliza componentes no compartidos y puede conectar las celdas de memoria individuales en paralelo, habilitando accesos aleatorios a los datos Es mas compacto, con menos líneas de bits y cadenas junto a transistores “puerta flotante” para lograr una mayor densidad de almacenamiento.(es mejor en accesos seriales)

NORNAND Es rápido en lectura de datos pero es casi igual de lento que NAND en lectura y borrado. Datos de programas a nivel de byte Es más caro de producir que NAND y tiende a ser más utilizado en dispositivos embebidos. Datos de programas en páginas (más grandes que los bytes pero mas pequeños que los bloques) Es más adecuado para almacenamiento de datos en dispositivos del consumidor debido a su costo menor por bit para almacenar datos

NORNAND Operaciones: Lectura ns. Escritura 5 microsegundos X byte. Borrado 1milisegundo X bloque 64K. Alta fiabilidad. Sin bloques erróneos. Densidad de almacenamiento mayor. Operaciones: Lectura 10 microsegundos pág. 50 ns por byte. Escritura 200 microsegundos X pág. Borrado 2ms X bloque de 16K. Escasa fiabilidad. Existencia de bloques erróneos.

Sistemas de Archivos Flash

Funciones NAND que NOR no necesita. Funciones NOR que NAND no necesita. Por ejempo el “garbage collector” Condicionado por el rendimiento del borrado en NOR Además de que requiere una complejidad alta y limita las opciones del diseño del sistema de archivos. Limitaciones que no tienen sentido para NAND.

JFFS (Journaling Flash File System) JFFS2: Disponible para Linux Kernels 2.4 Permite nuevos tipos de nodo a ser definidos conservando la compatibilidad hacia atrás a través del uso de un esquema inspirado en las compatibilidad de mascaras de bit de ext2. Un nodo de este sistema de archivos contiene la longitud total del nodo, tipo de nodo, suma de comprobación de redundancia cíclica. Dentro del tipo de nodo se contiene una mascara de bits e los dos bits mas significativos que indica el comportamiento del kernel que no sea compatible con el tipo de nodo utilizado.

Funciona sobre dispositivos NAND Dos tipos de Nodos los : iNodos : metadatos, carga de datos (limitada a 4k). Dirent: entradas de directorio en donde cad auna guarda un nombre y numero de iNodo. Enlaces duros con diferente nombre pero con le mimo numero de iNodo. (0 es un no enlace). Se maneja en bloques rellenados con nodos de abajo a arriba. Bloque limpio: contiene nodos validos. Bloque sucio: contiene al menos un bloque obsoleto. Bloque libre: sin nodos. Recolector de basura: convierte bloque sucios en bloques libres.

Desventajas: Montaje muy lento. Problema con dispositivos de más de 1Gb de capacidad. El uso de ejecución en el lugar permite ejecutar programas desde le memoria flash sin copiar a RAM. ( compresión y gran esfuerzo)

YAFFS (Yet Another Flash File System) Es el primer sistema de ficheros específicamente para NAND (Aleph One). Tiene soporte para transacciones que provee wear leveling para prolongar la vida útil de las memorias Flash. Una variante YAFFS/Direct se utiliza cuando no hay S.O.

Prioriza: NAND como soporte fundamental. Robustez a través de estrategias de registro. Reducir la sobrecarga de RAM y los tiempos de inicio de JFFS. Datos de un fichero almacenados como un trozo consistentes con el tamaño de una página cada una de estas es marcada con un identificador de fichero y número de trozo. Cada página dentro de un bloque debe escribirse en orden secuencial y pág. por pág. Las páginas validas pueden ser copiadas a un solo bloque para que todo un bloque sucio sea objetivo del garbage collector

Versiones: 1: ficheros 512MiB como tamaño máximo de fichero 1GiB tamaño máximo del sistema de ficheros. 2: 8GiB tamaño máximo del sistema de ficheros 1GiB = Gb 1MiB = Mb

ExtFat (Extended File Allocation Table) Microsoft, adaptado para memorias flash presentado con Windows CE. Se utiliza cuando NTFS ya no es factible debido a la sobre carga de datos. Elimina las limitaciones de Fat32 como el no poder almacenar archivos de más de 4Gb y particiones de 8 T. Compatibilidad con otros S.O.

Fuentes: of-Solid-State-Drives-SSDs/854 of-Solid-State-Drives-SSDs/