Eine Embedded Multi-Media Card (eMMC) ist eine Art fest verbauter Speicher, der dauerhaft auf die Hauptplatine tragbarer Geräte wie Mobiltelefone, Tablets oder kostengünstiger Laptops gelötet wird. Tragbare Geräte mit eMMC-Speicher verfügen außerdem über einen integrierten Controller, der sämtliche Lese- und Schreibvorgänge übernimmt. Dadurch wird die Central Processing Unit (CPU) entlastet und kann andere Aufgaben ausführen. eMMC wurde 2006 vom Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) und der MultiMediaCard Association ausdrücklich als offener Standard für die Mikroelektronik entwickelt.
Embedded Multi-Media Cards verwenden eine nichtflüchtige Speichertechnologie namens NAND-Flash (NOT-AND), die keine elektrische Energie benötigt, um die Daten eines Benutzers auf einem tragbaren Gerät zu speichern. NAND-Flash-Technologie wird auch in USB-Laufwerken (Universal Serial Bus), Secure-Digital-Karten (SD-Karten) und Solid-State-Laufwerken (SSDs) eingesetzt.
So funktioniert eMMC
Embedded Multi-Media Cards bestehen aus der MMC-Schnittstelle, dem NAND-Flash-Speicher und dem NAND-Flash-Controller. Die MMC-Schnittstelle stellt die Verbindung zu Hostgeräten wie Mobiltelefonen, Tablets, Digitalkameras, Geräten des Internets der Dinge (IoT) und kostengünstigen Laptops her. Der NAND-Flash-Controller verwaltet die im NAND-Flash des aufgelöteten eMMC-Chips gespeicherten Daten. Die eMMC-Chips nutzen NAND-Logikgatter, die Boolesche Algebra als Eingaben für den NAND-Flash-Controller verwenden. Dieser bestimmt, was im NAND-Flash-Speicher gespeichert wird. Ein Beispiel ist die Darstellung des NAND-Chips in Abbildung 1.
Da die Boolesche Logik nur die Zahlen 1 und 0 verwendet, gibt die NOT-AND-Logik nur dann den Wert „falsch“ (0) zurück, wenn beide Eingaben wahr sind. Das Konzept des NAND-Gatters ist verwirrend, weil es unserem menschlichen Denken widerspricht: Wenn zwei Eingabewerte wahr (1) sind, ist auch das Ergebnis wahr. Bei der NAND-Logik ist es genau umgekehrt. Das NAND-Gatter ist die logische Umkehrung eines AND-Gatters. Die NAND-Gatter verändern den NAND-Flash-Speicher, indem sie bedeutungsvolle digitale Einsen und Nullen speichern. Bei Bedarf werden die Einsen und Nullen in für Menschen interpretierbare Informationen umgewandelt. Eine NAND-Wahrheitstabelle finden Sie in Abbildung 2.
eMMC und SSD im Vergleich
Keine der beiden Speicherarten enthält bewegliche Teile – anders als ältere Festplatten, die auf einer rotierenden Magnetscheibe basierten. Daher verbrauchen Solid-State-Laufwerke und eMMC-Chips deutlich weniger Energie als ältere Festplatten.
Solid-State-Laufwerke sind schneller als Embedded Multi-Media Cards. Beide verwenden NAND-Flash-Speicher zum Lesen, Schreiben und Speichern von Daten. Solid-State-Laufwerke verfügen jedoch typischerweise über mehr NAND-Gatter als die fest verbauten eMMC-Speicherchips. Deshalb sind Solid-State-Laufwerke aufgrund der Anzahl der NAND-Gatter, die beim Lesen, Schreiben und Speichern von Daten zusammenarbeiten, deutlich schneller als eMMC-Chips, die nur ein einziges NAND-Gatter verwenden.
Die typische Speicherkapazität von SSDs reicht von 128 GB bis 2 TB, und SSDs lassen sich in Geräten problemlos austauschen, wenn mehr Speicherkapazität benötigt wird. Der Speicher kostengünstiger Laptops reicht typischerweise von 32 GB bis 256 GB, wobei 256 GB bei solchen Geräten schwer zu finden sein können. Außerdem lässt sich die Speicherkapazität kostengünstiger Geräte mit einer microSD-Karte erweitern.
Solid-State-Laufwerke werden für die dauerhafte Speicherung eingesetzt, während eMMC-Chips nicht für die langfristige Speicherung in tragbaren Geräten ausgelegt sind. Embedded Multi-Media Cards bieten höhere Übertragungsraten beim Abrufen kleiner Dateien, während SSDs beim Abrufen größerer Dateien deutlich besser abschneiden. Solid-State-Laufwerke werden in Computern und Laptops eingesetzt, die beim Ausführen von Geschäftsanwendungen mit großen Datenmengen höhere Datenübertragungsraten benötigen. Kostengünstige Laptops können große Datenmengen leider nicht gut verarbeiten.
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Wie schnell ist eMMC-Speicher?
Die aktuelle eMMC-Version 5,1 kann Daten mit Geschwindigkeiten von bis zu 400 Megabyte pro Sekunde übertragen. Das entspricht der Übertragungsrate von Solid-State-Laufwerken mit einer Serial-Advanced-Technology-Attachment-Verbindung (SATA). Während eMMC-Chips außerdem nur ein einziges NAND-Gatter verwenden, können Solid-State-Laufwerke bis zu 20 Gatter gleichzeitig einsetzen. Eine integrierte Firmware synchronisiert den Betrieb der NAND-Gatter, wodurch Solid-State-Laufwerke deutlich schneller sind.
Außerdem verwenden Solid-State-Laufwerke eine Firmware-Funktion namens Wear-Leveling. Sie stellt sicher, dass NAND-Chips bei Lese- und Schreibvorgängen gleichmäßig verwendet werden, um eine übermäßige Beanspruchung einzelner NAND-Chips zu verhindern. Eine weitere Firmware-Funktion namens TRIM verwaltet die Speicherkapazität, indem sie die Dateidaten löscht, sobald der Benutzer die Datei löscht. Durch das automatische Löschen der Daten aus den NAND-Chips werden diese für den nächsten Schreibvorgang freigegeben.
Kostengünstige Laptops, die für die Speicherung ausschließlich eMMC-Speicher verwenden, verfügen nicht über die ausgefeilte Firmware zur Verwaltung von Programmier-/Löschzyklen (P/E-Zyklen) und verschleißen daher tendenziell schneller als die NAND-Chips in Solid-State-Laufwerken.
Die wichtigsten Einsatzbereiche von eMMC-Chips
eMMC wird hauptsächlich in Smartphones, Tablets und hochwertigeren kostengünstigen Laptops eingesetzt. Nutzer haben wahrscheinlich nur beim Kauf eines Laptops die Wahl zwischen eMMC- und SSD-Speicher. Kostengünstige Laptops bieten zwar weniger Speicherplatz und können bei einigen Vorgängen langsamer sein, haben aber neben ihrem günstigen Preis zahlreiche berechtigte Vorteile. So können kostengünstige Laptops beispielsweise für Office-Dokumente, zum Surfen im Internet, zum Ansehen von YouTube-Videos oder für den Zugriff auf soziale Medien verwendet werden.
Außerdem verbrauchen Laptops mit ausschließlich eMMC-Speicher sehr wenig elektrische Energie und bieten eine längere Akkulaufzeit als Laptops mit Solid-State-Laufwerken oder Festplatten mit beweglichen Teilen.
Der Einstiegspreis für einen kostengünstigen Laptop liegt schließlich zwischen 180 und 380 US-Dollar. Damit sind diese Geräte für jeden Schulbezirk erschwinglich, der Tablets für den Fernunterricht einsetzen möchte.
Wann sich eine SSD statt eMMC empfiehlt
Bei der Wahl zwischen Geräten mit eMMC- oder SSD-Speicher sollten Unternehmen und Nutzer Letztere wählen, wenn künftig möglicherweise eine Erweiterung der Speicherkapazität erforderlich ist, da sich Solid-State-Laufwerke leichter austauschen lassen.
Für anspruchsvolle Anwendungen wie die Ausführung computergestützter Konstruktionsprogramme, die Produktion oder Bearbeitung von Musik oder Videos, die Nutzung von Adobe Creative Cloud zur Erstellung von Inhalten, Gaming oder besonders intensive Datenübertragungen sollte aufgrund der Speicher- und Geschwindigkeitsbeschränkungen eine SSD einem Gerät mit eMMC vorgezogen werden.
Fazit: eMMC-Speicher
Abgesehen von Smartphones wird eMMC-Speicher hauptsächlich in kostengünstigeren Laptops eingesetzt. Wenn Sie Ihren Laptop nur zum Abrufen von E-Mails, Streamen von Videos, Erstellen einfacher Dokumente oder für den Zugriff auf soziale Medien verwenden, ist ein Gerät mit eMMC-Speicher eine praktikable Option. Da eMMC-Speicher nicht austauschbar ist, kann ein steigender Speicherbedarf den Austausch des gesamten Geräts oder alternative Speicherlösungen erforderlich machen, etwa kostenlosen Cloud-Speicher wie Google Drive oder OneDrive oder eine externe Festplatte.
Kostengünstige Laptops eignen sich hervorragend für Studierende mit begrenztem Budget und Schulbezirke, die sich die Möglichkeit offenhalten möchten, bei Bedarf während des Social Distancing zu unterrichten. Solange Sie nicht regelmäßig riesige Dateien verschieben, Grafiken verarbeiten, komplexe mathematische Berechnungen durchführen oder Videos bzw. Bilder komprimieren müssen, kann ein kostengünstiger Laptop mit eMMC-Speicher die allgemeinen Anforderungen der meisten Nutzer erfüllen.
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