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Fotografia Digitale e SD Card : Cosa succede quando formattiamo una Card

28/11/2017
BASIC KNOWLEDGE

Le SD Card utilizzate ormai universalmente nelle fotocamere digitali e negli smarphone sono costruite con la tecnologia FLASH, una tecnologia basata sulla criticità delle pagine della NAND Memory e su complessi algoritmi di correzione errore e ricollocazione delle informazioni.

Quanto Vivono le celle delle SD Card

Le celle di memoria delle SD Card sono estremamente deboli, in quanto per definizione e per tecnologia accumulano errori costantemente, ed hanno una vita decisamente breve: circa 100000 cicli di scrittura per poi collassare definitivamente.
E' infatti noto che il vero problema della tecnologia FLASH sia la scrittura mentre vengono considerate immortali per le semplici letture.
I valori di collasso delle celle devono inoltre essere associati alla scrittura per blocco tipica della NAND Flash.

Esempio:

Se il nostro computer scrive un solo singolo settore su una SD Card , questa ultima subirà una scrittura di Pagina * Blocchi per pagina e spostamento del blocco.
Quindi la scittura impatterà sul nuovo blocco e su quello vecchio rendendo 100.000 cicli una entità minima.

Cosa pensano i fotografi professionali e non

I Fotografi, anche se usato tali dispositivi quotidianamente, non hanno alcuna percezione del funzionamento interno e dello stato critico delle SD Card, a tal punto che le formattano ad ogni utilizzo pensando che sia una pratica efficace ed utile: nulla di più errato e pericoloso, in quanto la vita della nostra SD Card viene notevolmente ridotta.

Cosa avviene nelle celle di memoria delle flash memory

Ogni flash memory è costituita da pagine ( PAGES ) raggruppate in blocchi ( BLOCKS ) ed in gruppi di blocchi.
Nella tecnologia flash non esiste la scrittura come negli hard disk, in cui un settore viene localizzato e sovrascritto, ma la scrittura avviene su un intero blocco il quale viene prima cancellato e poi scritto, un processo molto lento.
Per aumentare le prestazioni, sono stati concepiti gli FTL ( flash transation layer ), un sistema di remap a tempo reale del numero logico del blocco.

Esempio:

La nostra fotocamera Deve scrivere l'immagine jpg DCM0001.jpg sul file system FAT della card.

  1. Il sottosistema di scrittura gestito dal controller flash riceve l'istruzione di scrittura per il settore x o gruppo di settori x + y.
  2. Il sottosistema localizza le celle interessate dalla scrittura assegna i nuovi dati ad un nuovo blocco e lo colloca al posto di quello esistente
  3. Successivamente il vecchio blocco viene cancellato con una operazione asincrona per non creare ritardi a livello operativo.
  4. La SD Card contiene al settore x la rimappatura logica del nuovo gruppo di blocchi

La correzione degli errori nella tecnologia FLASH

Le pagine delle Flash Memories sono costruite e gestite con un importante utilizzo della OOB Area ( out over band ) una zona specifica per ogni pagina dove vengono memorizzati i bit di correzione ECC.
Gli algoritmi di correzione ECC utilizzati sono ReedSolomon e BCH normalmente.
Per ognigruppo di bytes nella pagina singola, esempio 512 bytes (un settore logico) vengono corretti gli errori e memorizzate le informazioni di ECC nella OOB Area.

Esempio:

Una pagina tipica di una nand flash gestita da controller SM:

  1. PageSize 528
  2. Dati 512 Bytes
  3. OOB Area 528 - 512 (  costituita da un intero da 16 byte per il riconoscimento del blocco ) e ECC di correzione

Come utilizzare in modo corretto le SD Card per non incorrere in una perdita di dati

E' evidente dunque che il limite delle SD card è la scrittura e che durante un utilizzo di una SD card in una Fotocamera vengono sovrascritte e corrette centinaia di migliaia di pagine FLASH.
Per consentire una vita maggiore alla nostra SD Card, evitiamo formattazioni complete della card ed optiamo per una formattazione veloce.
Inoltre tenere sempre in mente, che la vita di una card è limitata e forse 40 / 50 servizi fotografici completi sono sufficienti per un esaurimento della capacità di gestire errori di una SD Card.
Un indicatore di danneggiamento imminente è certamente il rallentamento delle prestazioni. Se la SD Card è molto lenta è certo che il controller sta eseguendo un lavoro enorme di correzione ECC e che la card è da sostituire.

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