КОМПЛЕКСНЫЕ МЕХАНИЗМЫ УРОВНЯ ИЗНОСА ДЛЯ КАРТ SD И MICROSD ОТ SP INDUSTRIAL

1. ВВЕДЕНИЕ

Для современных NAND флэш-устройств основным ограничением является срок службы циклов записи/стирания (количество циклов P/E). Ключевым решением для преодоления этого ограничения является управление уровнем износа во всем устройстве NAND флэш, чтобы каждый блок изнашивался равномерно. Таким образом, требуется эффективное управление износом во всех блоках для максимизации срока службы устройства NAND флэш. Для достижения этой цели существует метод управления циклом P/E каждого блока индивидуально, что поможет их регулярному распределению и предотвратит их наложение на некоторые блоки. Этот метод называется уровнем износа. Существует два основных механизма выравнивания уровня износа - статический и динамический.

2. FTL и выравнивание износа

Выравнивание износа реализовано на уровне трансляции флэш-памяти (FTL), который является промежуточным механизмом между файловой системой и флэш-устройствами NAND. FTL обеспечивает правила сопоставления логической и физической адресации. Выравнивание износа поможет снизить износ блоков по правилам картографии. Как показано на рисунке 1.

3. Управление Flash-блоками

Устройства флэш-памяти NAND можно разделить на три части. Блоки данных зарезервированы для логической емкости, свободные блоки выделяются для выравнивания износа и управления пулом плохих блоков, а системные блоки выделяются для таблиц сопоставления, блоков кэша и т. д. как показано на рисунке 2.

4. УРОВЕНЬ ИЗНОСА

4-1 Динамическое выравнивание износа

Существует два типа подмножеств данных в устройстве NAND flash: статические данные и динамические данные. Статические данные - информация, которая редко используется и мало меняется в физических блоках. С другой стороны, динамические данные часто меняются и постоянно перезаписываются. Динамическое выравнивание износа распределяет динамические данные в свободные блоки с наименьшим количеством циклов P/E. Этот подход проще реализовать, но он не является комплексным методом, позволяющим полностью оптимизировать все flash-устройство. Как показано на рисунке 3.

4-2 Статическое выравнивание износа

Статическое выравнивание износа учитывает всю матрицу NAND flash, включая пустые области и блоки, которые уже были записаны. Статическое выравнивание износа распределяет статические данные в свободный блок; таким образом, она обеспечивает распределение flash-накопителя. Это устраняет общие проблемы выравнивания износа и более эффективно использует массивы памяти, увеличивая срок службы флэш-устройств. Как показано на рисунке 4.

4-3 Глобальное выравнивание износа

В отличие от статического выравнивание износа, которое работает только на одной матрице NAND flash, область глобального выравнивания износа охватывает всё устройство. Это гарантирует, что запись происходит в блоках, которые редко записываются по всему устройству. Этот баланс достигается за счет разделения флэш-устройства на несколько областей. Если хост продолжает многократно обращаться к одной и той же зоне, эта зона может быстрее износиться. Глобальное выравнивание износа предотвращает это, перераспределяя доступ и обеспечивая равномерный износ. Как показано на рисунке 5.

5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ SP INDUSTRIAL ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ КАРТ SD И microSD

Серии SD-карт SDI730/530/330 и microSD-карт SDT730/530/330 от SP Industrial полностью оборудованы всеми этими механизмами: глобальное выравнивание износа, статическое выравнивание износа и динамическое выравнивание износа. Благодаря многостороннему охвату управления различными состояниями использования флэш-памяти достигается максимальная долговечность и высочайшая надежность флэш-памяти NAND, гарантируя оптимальную производительность. Карты microSD SP Industrial серии SDT550/350 оснащены статическими и динамическими механизмами выравнивания износа. Это дает возможность увеличить производительность с помощью 3D TLC без ущерба для долговечности цикла P/E. Эта серия продуктов широко используется в критически важных приложениях, включая запись видео с камер наблюдения в автомобиле, системы удаленной автомобильной связи для автомобильных поставщиков первого уровня, системы регистрации данных для базовых станций телекоммуникаций 4G/5G, а также регистрацию данных пациентов для оборудования искусственной вентиляции легких в отделениях интенсивной терапии больниц.