深入解讀快閃存儲(chǔ)器，快閃存儲(chǔ)器磨損平衡技術(shù)講解!

快閃存儲(chǔ)器是電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器的一種形式，快閃存儲(chǔ)器允許在操作中多次擦或?qū)?，并具有非易失性，即單指保存?shù)據(jù)而言，它并不需要耗電。為增進(jìn)大家對快閃存儲(chǔ)器的認(rèn)識，本文將對快閃存儲(chǔ)器予以介紹。如果你對存儲(chǔ)器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

磨損平衡快閃存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)換層(FTL)是快閃存儲(chǔ)器控制器其中最重要的面向。透過將主機(jī)的邏輯位址轉(zhuǎn)換為快閃存儲(chǔ)器上的物理位址，可以使SSD磨損平衡。例如，如果主機(jī)系統(tǒng)在相同的位址更新數(shù)據(jù)，F(xiàn)TL會(huì)將該邏輯位址轉(zhuǎn)換為新的物理位址，以便在快閃存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器上均勻地分布磨損，大幅度地提高耐用性。

FTL映射邏輯到物理位址的粒度對性能和耐久性都有很大的影響。消費(fèi)類USB和SD卡等較簡單的快閃存儲(chǔ)器介質(zhì)使用基于區(qū)塊的映射，在區(qū)塊層級(大小為百萬位元)執(zhí)行映射。由于每個(gè)邏輯頁面都直接映射到固定的物理頁面，磨損平衡發(fā)生在區(qū)塊層級，因而在頁面層級無法產(chǎn)生優(yōu)化。

由于區(qū)塊的尺寸就是擦除操作的最小尺寸，所以這種映射實(shí)施起來非常簡單且負(fù)擔(dān)較低。但是，這種簡單的方法會(huì)導(dǎo)致大量的寫入擴(kuò)增，并縮短了元件的使用壽命。

基于頁面的映射通常用于現(xiàn)代SSD，它是將更細(xì)粒度的邏輯數(shù)據(jù)頁面(以千位元為單位)映射到數(shù)據(jù)的物理頁面。透過這種映射，邏輯頁面可以映射到區(qū)塊內(nèi)的任何物理頁面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)區(qū)塊級和頁面級的磨損平衡。但是，對于其他形態(tài)因數(shù)，SSD基于頁面的映射尚未被廣泛使用。

頁面映射等更細(xì)化的方法需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力，并且必須儲(chǔ)存更大的映射表。但是，不斷增大的粒度可以大幅度降低寫入擴(kuò)增。

斷電保護(hù)由于SSD磨損平衡算法的映射訊息通常儲(chǔ)存在易于流失的DRAM中，因此電源故障會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的訊息遺失和驅(qū)動(dòng)器損壞。為防止這種可能性出現(xiàn)，許多工業(yè)SSD會(huì)采用超級電容器來儲(chǔ)存?zhèn)溆秒娔?，以防備電源故障，使系統(tǒng)有時(shí)間把DRAM內(nèi)容轉(zhuǎn)存到不易流失的快閃存儲(chǔ)器中。

這種方法雖然可行，但并不理想。依靠超級電容的備用電能，這些SSD不但增加成本，而且還可能引入額外的故障點(diǎn)，因而影響系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。微型SD(μSD)等更小形態(tài)的設(shè)備根本不允許包括DRAM和電容器。

具備Hyperstone hyMap技術(shù)快閃存儲(chǔ)器控制器的儲(chǔ)存設(shè)備能夠直接在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)映射訊息，這不僅消除了DRAM和電容器的成本，而且在任何時(shí)間、任何情況下都能確保數(shù)據(jù)的安全。

糾錯(cuò)糾錯(cuò)是快閃存儲(chǔ)器儲(chǔ)存可靠性難題中的最后一關(guān)。

以前的快閃存儲(chǔ)器可以使用簡單的海明碼(Hamming-Code)糾錯(cuò)碼(ECC)，但新一代高密度MLC快閃存儲(chǔ)器則需要更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力?，F(xiàn)代MLC ECC必須能夠校正每個(gè)扇區(qū)的多個(gè)位元。

消費(fèi)類SSD可能會(huì)選擇使用品質(zhì)和成本較低的LDPC代碼來執(zhí)行這種類型的ECC，但工業(yè)級快閃存儲(chǔ)器具有更嚴(yán)格的要求，更傾向于采用BCH或其他更高可靠性的方法。使用96位元的BCH ECC，可以提供多位元糾錯(cuò)功能，而且毋需給I/O操作增加任何負(fù)擔(dān)。

遙控器為高可靠/長壽命關(guān)鍵構(gòu)建可靠的快閃存儲(chǔ)器充滿了挑戰(zhàn)。盡管固態(tài)儲(chǔ)存沒有可移動(dòng)元件，物理上比硬盤更可靠。但快閃存儲(chǔ)器單元有限的使用壽命、電源故障以及快閃存儲(chǔ)器的糾錯(cuò)等問題給數(shù)據(jù)的可靠性帶來了挑戰(zhàn)，特別是對于嵌入式和工業(yè)驅(qū)動(dòng)器等需要長壽命周期的應(yīng)用領(lǐng)域。

過去，只要購買SLC型快閃存儲(chǔ)器就足以保證一個(gè)相對可靠的系統(tǒng)。然而，隨著制程幾何尺寸的縮小和快閃存儲(chǔ)器密度的不斷提高，如今不同快閃存儲(chǔ)器介質(zhì)之間可靠性和錯(cuò)誤率的差異已經(jīng)沒有之前那么明顯，當(dāng)今儲(chǔ)存系統(tǒng)可靠性的最大決定因素反而是快閃存儲(chǔ)器控制器的設(shè)計(jì)。

對于要求高可靠性和使用壽命長的應(yīng)用，重要的是要選擇嵌入式工業(yè)市場的控制器為目標(biāo)，而不是那些以犧牲使用壽命或數(shù)據(jù)完整性為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)高性能的產(chǎn)品。透過先進(jìn)的磨損平衡技術(shù)、電源故障防護(hù)設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的ECC，基于Hyperstone控制器的儲(chǔ)存設(shè)備能夠確保實(shí)現(xiàn)高可靠度的解決方案。

以上便是此次小編帶來的存儲(chǔ)器相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對存儲(chǔ)器具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!