KOMPLEKSOWE MECHANIZMY POZIOMOWANIA ZUŻYCIA DLA PRZEMYSŁOWYCH KART SD I microSD SP

1. WPROWADZENIE

W przypadku współczesnych urządzeń NAND flash, głównym ograniczeniem jest żywotność Program/Erase (liczba cykli P/E). Kluczowym rozwiązaniem dla tego ograniczenia jest zarządzanie wskaźnikiem zużycia w całym urządzeniu NAND flash, tak aby każdy blok był równomiernie rozłożony. Dlatego też, aby zmaksymalizować żywotność urządzenia NAND flash, wymagane jest efektywne zarządzanie zużyciem całych bloków. Aby to osiągnąć, jedną z metod jest zarządzanie cyklem P/E każdego bloku indywidualnie, co pomoże w ich regularnym rozłożeniu i uniknięciu nakładania się na niektóre bloki. Metoda ta nazywana jest wear leveling. Istnieją dwa podstawowe mechanizmy wear leveling wbudowane w warstwę translacji pamięci flash (FTL) - statyczny i dynamiczny.

2. FTL I WYRÓWNYWANIE ZUŻYCIA

Wear leveling jest zaimplementowany w warstwie translacji flash (FTL), która jest mechanizmem pośredniczącym między systemem plików a urządzeniem NANDflash. FTL zapewnia reguły mapowania z adresowania logicznego na fizyczne. Wyrównywanie zużycia pomoże zmniejszyć zużycie bloków w stosunku do reguł mapowania. Jak pokazano na rysunku 1.

3. ZARZĄDZANIE BLOKAMI PAMIĘCI FLASH

Urządzenie NAND flash można podzielić na trzy części. Blok danych jest zarezerwowany dla pojemności logicznej, wolny blok jest przypisany do wyrównywania zużycia i zarządzania pulą złych bloków, a blok systemowy jest przypisany do tabeli mapowania, bloku pamięci podręcznej itp. Jak pokazano na rysunku 2.

4. POZIOMOWANIE ZUŻYCIA

4-1 DYNAMICZNY POZIOM ZUŻYCIA

Istnieją dwa rodzaje podzbiorów danych w urządzeniu NAND flash: dane statyczne i dane dynamiczne. Dane statyczne to informacje, które są rzadko używane i rzadko zmieniane w blokach fizycznych. Z drugiej strony, dane dynamiczne często się zmieniają i są stale przeprogramowywane. Dynamiczne wyrównywanie zużycia przydziela dane dynamiczne do wolnych bloków, które miały najmniej cykli P/E. Łatwiej jest wdrożyć tę metodę, ale aby całkowicie zoptymalizować całe urządzenie flash, nie jest to kompleksowa technika. Jak pokazano na rysunku 3.

4-2 STATYCZNE POZIOMOWANIE ZUŻYCIA

Statyczne poziomowanie zużycia uwzględnia całą matrycę NAND flash, w tym puste obszary i bloki, które zostały już zapisane. Statyczne wyrównywanie zużycia przydziela statyczne dane do wolnego bloku; jako takie umożliwia płynność urządzenia flash. Może to zmienić wąskie gardło ogólnego wyrównywania zużycia i uzyskać bardziej efektywne wykorzystanie macierzy pamięci, maksymalizując w ten sposób żywotność urządzenia flash. Jak pokazano na rysunku 4.

4-3 GLOBALNE POZIOMOWANIE ZUŻYCIA

W przeciwieństwie do statycznego poziomowania zużycia, które działa tylko na pojedynczej matrycy NAND flash, zakres globalnego poziomowania zużycia obejmuje całe urządzenie. Zapewnia to, że zapis odbywa się w blokach, które są rzadziej zapisywane w całym urządzeniu. Równowagę tę osiąga się poprzez podzielenie urządzenia flash na kilka stref. Jeśli host wielokrotnie uzyskuje dostęp do tej samej strefy, strefa ta prawdopodobnie zużyje się szybciej. Globalne niwelowanie zużycia interweniuje, aby temu zapobiec, ponownie przydzielając dostęp i zapewniając równomierny poziom zużycia. Jak pokazano na rysunku 5.

5. OFERTA SP INDUSTRIAL DLA PRZEMYSŁOWYCH KART SD I microSD

Seria kart SD SDI730/530/330 i seria kart microSD SDT730/530/330 firmy SP Industrial są kompleksowo wyposażone we wszystkie te mechanizmy: globalny poziom zużycia, statyczny poziom zużycia i dynamiczny poziom zużycia. Ten wieloaspektowy system zarządzania różnymi stanami zużycia pamięci flash zapewnia najlepszą wytrzymałość i najwyższą niezawodność, optymalizując wydajność pamięci NAND flash. Seria kart microSD SDT550/350 firmy SP Industrial jest wyposażona w mechanizmy statycznego i dynamicznego niwelowania zużycia. Oferuje opcję większej pojemności dzięki 3D TLC, ale bez kompromisów w zakresie wytrzymałości cyklu P/E. Karty z tej serii są powszechnie stosowane w krytycznych aplikacjach, w tym do nagrywania wideo z kamer samochodowych i systemów telematycznych dla dostawców motoryzacyjnych tier-1, systemów rejestrowania danych dla telekomunikacyjnych stacji bazowych 4G/5G oraz rejestrowania danych pacjentów dla sprzętu medycznego do respiratorów na szpitalnych oddziałach intensywnej terapii.