{"id":153,"date":"2015-04-09T10:03:00","date_gmt":"2015-04-09T08:03:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.laby.es\/blog\/?p=153"},"modified":"2023-07-11T08:59:22","modified_gmt":"2023-07-11T06:59:22","slug":"introduccion-a-los-pen-drive-tarjetas-de-memoria-o-discos-duros-solidos-ssd-parte-2-memorias-flash","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/laby.es\/es\/recuperar-datos-perdidos\/introduccion-a-los-pen-drive-tarjetas-de-memoria-o-discos-duros-solidos-ssd-parte-2-memorias-flash\/","title":{"rendered":"Introducci\u00f3n a los Pen Drive, Tarjetas de Memoria o Discos Duros S\u00f3lidos (SSD) -Parte 2- Memorias Flash"},"content":{"rendered":"<p>En esta entrada queremos explicaros -sin profundizar demasiado- los diferentes tipos de memoria utilizados hoy en d\u00eda en los dispositivos flash.<\/p>\n<p>La idea, es hacer un repaso des de los or\u00edgenes cercanos hasta hoy en d\u00eda, explicando el funcionamiento, caracter\u00edsticas as\u00ed como puntos a favor y en contra.<\/p>\n<p>Una memoria flash -en t\u00e9rminos generales- podr\u00edamos describirlo como un amplio caj\u00f3n donde almacenar la informaci\u00f3n. Este caj\u00f3n estar\u00eda dividido en celdas o peque\u00f1os departamentos, donde la suma de estas celdas dar\u00eda lugar a un fichero.<\/p>\n<figure id=\"attachment_155\" aria-describedby=\"caption-attachment-155\" style=\"width: 600px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Separador_Cajon.jpg\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-155\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Separador_Cajon.jpg\" alt=\"Laby Recuperaci\u00f3n de Datos\" width=\"600\" height=\"600\"><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-155\" class=\"wp-caption-text\">Celdas dentro de un bloque de memoria<\/figcaption><\/figure>\n<p>\u00bfQu\u00e9 se almacena en estas celdas? En realidad, no se guarda la informaci\u00f3n tal como nos la imaginamos, sino que son peque\u00f1as cargas el\u00e9ctricas (Electrones) las que est\u00e1n guardadas dentro de las celdas. Dependiendo de la carga de la celda y de su posici\u00f3n, estas cargas equivaldr\u00edan a los famosos 0 y 1 del c\u00f3digo binario utilizado en cualquier sistema inform\u00e1tico.<\/p>\n<p>Para poder saber si esa celda contiene un 0 o 1, se aplica un voltaje entre la entrada y la salida. Si la celda contiene carga y est\u00e1 en una posici\u00f3n determinada en su interior mostrar\u00e1 un valor. Si la carga que tiene es peque\u00f1a y no est\u00e1 en la posici\u00f3n determinada, mostrar\u00e1 otro valor. Recordemos, siempre hablando de 0 y 1.<\/p>\n<p>La suma de estos 0 y 1 consecutivamente, dar\u00edan paso a lo que se conoce como un fichero convencional.<\/p>\n<p>Digamos que el funcionamiento es bastante m\u00e1s complejo, pero tampoco queremos profundizar demasiado. La idea, es tener una visi\u00f3n general.<\/p>\n<p>Las memorias m\u00e1s usadas en la era de los USB y tarjetas de memoria eran las llamadas TSOP 48. Son unos chips de dimensiones reducidas ancho (12mm) x largo (18,4mm) x grueso (0,5mm) y cuyas capacidades oscilaban entre los 128 MB y los 4 GB por chip aproximadamente.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/TSOP_48.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-157\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/TSOP_48.jpg\" alt=\"Laby Recuperaci\u00f3n de Datos\" width=\"777\" height=\"450\"><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Son llamados tambi\u00e9n los SLC (Single Level Cell) o su traducci\u00f3n Celdas de una sola capa.<\/p>\n<p>El SLC, podr\u00edamos hacer un s\u00edmil, con una tarta. Esta ser\u00eda de un solo piso.<\/p>\n<figure id=\"attachment_158\" aria-describedby=\"caption-attachment-158\" style=\"width: 1024px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/tarta_SLC.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-158\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/tarta_SLC.jpg\" alt=\"Laby Recuperaci\u00f3n de Datos\" width=\"1024\" height=\"682\"><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-158\" class=\"wp-caption-text\">Una sola capa<\/figcaption><\/figure>\n<p>El acceso a este tipo de memorias era &#8220;lento&#8221; para los est\u00e1ndares de hoy en d\u00eda y con poca capacidad de almacenamiento por bloque, adem\u00e1s de un coste elevado. Sin embargo era MUY fiable. A d\u00eda de hoy, muchos USB&#8217;s antiguos (Ej: 1 GB de capacidad) siguen funcionando sin problemas.<\/p>\n<p>Posteriormente aparecieron los MLC (Multi Level Cell). Como ya os podr\u00e9is imaginar, la principal diferencia entre los SLC y los MLC era el n\u00famero de capas en el mismo chip. En este caso se usaban dos capas de celdas, en el mismo formato (TSOP 48).<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/tarta-MLC.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-161\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/tarta-MLC.jpg\" alt=\"Laby Recuperaci\u00f3n de Datos\" width=\"605\" height=\"473\"><\/a>En este periodo de tiempo, aparecieron nuevos bloques de memoria denominados BGA.<\/p>\n<p>Bloques de memoria donde no tienen conexiones con &#8220;patitas&#8221; como los TSOP, m\u00e1s r\u00e1pidos y delgados.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/BGA-52.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-162\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/BGA-52.jpg\" alt=\"BGA 52\" width=\"450\" height=\"337\"><\/a>Estos chips van soldados directamente a la placa de los dispositivos mediante bolitas de esta\u00f1o, donde al aplicar un calor, estas se funden, y el &#8220;propio peso&#8221; del chip, hace que aplaste el esta\u00f1o fundido hasta quedar completamente unidos.<\/p>\n<p>El tener dos capas, permite almacenar mucha m\u00e1s informaci\u00f3n en un mismo espacio y adem\u00e1s leerla m\u00e1s r\u00e1pida. Adem\u00e1s contienen celdas de memoria de &#8220;reserva&#8221; por si se van estropeando algunas, poderlas reemplazar. Por otro lado permiten lecturas de las celdas con diferentes voltajes. A menor voltaje (dentro de unos par\u00e1metros) menos tasa de errores aunque m\u00e1s lentitud.<\/p>\n<p>Pero conlleva algunos problemas:<\/p>\n<p>Todos los chips de memoria Flash tienen una vida \u00fatil determinada. Es un tema f\u00edsico la propia tecnolog\u00eda usada y a d\u00eda de hoy, representa un quebradero de cabeza para los fabricantes. \u00bfEn qu\u00e9 se basa dicha limitaci\u00f3n?<\/p>\n<p>En ciclos de lectura y escritura. Las celdas, permiten unos ciclos de lectura y escritura, que pueden variar de 10.000 ciclos a m\u00e1s de un mill\u00f3n de ciclos. Todo depender\u00e1 del tipo de chip y de la calidad de \u00e9ste. (Y no olvidemos una cosa, el mercado demanda, alta velocidad, alta capacidad a bajo coste&#8230; en detrimento de la calidad del chip)<\/p>\n<p>De menor a mayor desgaste podr\u00edamos decir qu\u00e9 ser\u00eda la lectura (Aqu\u00ed hablamos de muchos millones de ciclos de lectura) y en mayor medida la escritura. El mayor desgaste se produce durante el ciclo de borrado por dos motivos. El primero es por el voltaje aplicado para realizar dicho proceso. Se necesita un voltaje sumamente alto para realizar el proceso de borrado. Adem\u00e1s por construcci\u00f3n no se permite el borrar solo una celda, si no que se borra en bloques consecutivos. Por este motivo (lo explicaremos en otro apartado) entenderemos que los fabricantes intenten por todos los medios el realizar el proceso de borrado.<\/p>\n<p>Imaginemos que queremos borrar el contenido de esta celda:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Cajon_borrar_celda.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-163\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Cajon_borrar_celda.jpg\" alt=\"Cajon_borrar_celda\" width=\"237\" height=\"206\"><\/a>En realidad, lo que se realiza es el siguiente proceso:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Cajon_Borrado.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-164\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Cajon_Borrado.jpg\" alt=\"Cajon_Borrado\" width=\"237\" height=\"206\"><\/a>(Previamente el controlador se ha encargado de mover el resto de informaci\u00f3n a otro lado).<\/p>\n<p>Por otro lado, nos encontramos con otro problema. Al haber muchas m\u00e1s celdas juntas en el mismo espacio f\u00edsico y a\u00f1adi\u00e9ndole otra capa por encima se producen errores. Los errores podr\u00edamos simplificarlos de la siguiente manera: Para guardar y\/o modificar la informaci\u00f3n de las celdas, se aplica un voltaje y las celdas dependiendo de si han de &#8220;contener&#8221; 0 o 1 coger\u00e1n o no ese voltaje. El problema es que pueden haber &#8220;interferencias&#8221; o saltos &#8220;de electricidad&#8221; entre celdas, por lo que una celda sin carga, podr\u00eda &#8220;absorber&#8221; carga de la celda contigua y quedar en un estado &#8220;raro&#8221; ni 0 ni 1.<\/p>\n<p>Esta celda dar\u00eda como resultado un error de lectura. \u00bfSe pueden evitar dichos errores? La respuesta es: En cierto modo s\u00ed.<\/p>\n<p>La mayor\u00eda de MLC, en cada sector (agrupaci\u00f3n de celdas por llamarlo as\u00ed) reservan un peque\u00f1o espacio debajo con un c\u00f3digo ECC. El c\u00f3digo ECC es el resultado de aplicar un algoritmo al contenido del sector dando un valor. Por tanto, realizando la operaci\u00f3n inversa, podr\u00edamos conseguir el valor original.<\/p>\n<p>Dicho de forma m\u00e1s sencilla:<\/p>\n<p>Imaginemos que dentro del sector tenemos el contenido cuyo valor es el n\u00famero <strong>2. <\/strong><\/p>\n<p>Al realizar una operaci\u00f3n matem\u00e1tica obtenemos un ECC cuyo valor es el <strong>6.<\/strong><\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Sector_ECC.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-166\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Sector_ECC.png\" alt=\"Sector_ECC\" width=\"800\" height=\"467\"><\/a>Si sabemos la operaci\u00f3n aritm\u00e9tica realizada, podremos devolver el contenido original del sector defectuoso.<\/p>\n<p>x*3=y<\/p>\n<p>2*3=6<\/p>\n<p>si el contenido del sector es 1,8 porqu\u00e9 algunas celdas est\u00e1n da\u00f1adas, podr\u00edamos devolver el contenido original al aplicar la operaci\u00f3n inversa:<\/p>\n<p>X=y\/3<\/p>\n<p>x=6\/3 -&gt; 2 (Que era el contenido original del sector).<\/p>\n<p>Obviamente esto es una simplificaci\u00f3n muy grande del funcionamiento real. Y hay que entender que no solo est\u00e1 el n\u00famero 2 dentro del sector, sin\u00f3 que hay muchos (generalmente unos 512 bytes) y el ECC generalmente es de unos (12-24-52bytes). Por tanto, si un sector est\u00e1 COMPLETAMENTE da\u00f1ado no se puede recuperar con el ECC. Dependiendo del tama\u00f1o del ECC se podr\u00e1 recuperar mayor o menor cantidad de datos del sector.<\/p>\n<p>Hay que tener en cuenta tambi\u00e9n, que a mayor tama\u00f1o del ECC, menor espacio para almacenar datos en los sectores. Por tanto, una forma de estar muy seguros que no habr\u00eda problemas con los sectores y su informaci\u00f3n, ser\u00eda creando un ECC muy grande, pero a costa de mermar el espacio disponible, por tanto de un pen drive de 16 GB podr\u00edamos utilizar unos 10 o 12 para espacio.<\/p>\n<figure id=\"attachment_168\" aria-describedby=\"caption-attachment-168\" style=\"width: 954px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Rusolut_ECC.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-168\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/Rusolut_ECC.png\" alt=\"Rusolut NAND FLASH READER SOLUTION\" width=\"954\" height=\"380\"><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-168\" class=\"wp-caption-text\">Rusolut NAND FLASH READER SOLUTION<\/figcaption><\/figure>\n<p>Aqu\u00ed se puede apreciar un sector le\u00eddo con error CRC y posteriormente el mismo sector le\u00eddo y corregido mediante el ECC.<\/p>\n<p>El CRC quiz\u00e1s os suene al haber intentado copiar alg\u00fan fichero (windows \/ mac \/ linux) y ha salido un mensaje de Error de Redundancia C\u00edclica.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Por otro lado tendr\u00edamos la TLC (La evoluci\u00f3n de las MLC) (Tripe Level Cell), es decir, tres capas en el mismo espacio.<\/p>\n<p>\u00bfQu\u00e9 se consigue con las TLC? M\u00e1s velocidad y m\u00e1s capacidad a costa de mayor tasa de errores y menores ciclos de lectura.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/tarta_TLC.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-170\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/tarta_TLC.jpg\" alt=\"tarta_TLC\" width=\"3264\" height=\"2448\"><\/a>Los pines est\u00e1n m\u00e1s focalizados en el n\u00facleo de las celdas, para intentar evitar p\u00e9rdidas y producir ru\u00eddos electr\u00f3nicos.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/TLC.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-172\" src=\"http:\/\/www.laby.es\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/04\/TLC.jpg\" alt=\"TLC\" width=\"307\" height=\"277\"><\/a>Como las MLC permiten diferentes voltajes de lectura para reducir el ruido electr\u00f3nico y por tanto evitar la tasa de errores. No obstante, tienen unos ciclos de vida bastante limitados en lo referente a escritura \/ borrado de celdas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>En esta entrada queremos explicaros -sin profundizar demasiado- los diferentes tipos de memoria utilizados hoy en d\u00eda en los dispositivos flash. La idea, es hacer un repaso des de los or\u00edgenes cercanos hasta hoy en d\u00eda, explicando el funcionamiento, caracter\u00edsticas as\u00ed como puntos a favor y en contra. 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