Kada inženjeri procjenjuju mogućnosti memorije za ugrađene sustave, nand flash dosljedno se pojavljuje kao jedan od najraspravljanijih izbora. Osnovno pitanje je može li nand flash doista podržati zahtjeve za brzim pohranjivanjem podataka u ugrađenim okruženjima ili njegove karakteristike stvaraju neprihvatljive kompromise. Kratak odgovor je da nand flash je pogodan za brzu ugrađenu pohranu ali samo kada je na mjestu prava arhitektura, logika upravljača i konfiguracija sučelja. Razumijevanje kako se nand flash ponaša u stvarnim uvjetima rada je od suštinskog značaja prije nego što se odluči za dizajn.
Ugrađeni sustavi obuhvaćaju širok spektar primjena, od industrijskih upravljača i automobilskih ECU-a do potrošačkih uređaja IoT-a i medicinskih instrumenata. Svaka aplikacija postavlja različite zahtjeve za nand flash u smislu protoka čitanja i pisanja, izdržljivosti, zadržavanja i pouzdanosti. Dobro odabrana komponenta nand flash može nositi agresivna opterećenja podataka, ali loš izbor ili nepravilan dizajn sučelja razotkrivat će inherentne slabosti nand flash tehnologije. Ovaj članak ispituje pogodnost nand flash-a za brzu pohranu podataka gledajući njegove osnovne mogućnosti, praktična ograničenja i uvjete dizajna koji omogućuju nand flash-u da izvrši najbolje.
Osnovne karakteristike performansi NAND Flash-a
Brzina čitanja i pisanja
U svojoj osnovi, nand flash postiže konkurentne brzine čitanja koje ga čine održivim za mnoge brze ugrađene aplikacije. Moderni nand flash uređaji mogu isporučiti sekvencijalni prolazni kapacitet od nekoliko stotina megabajta u sekundi kada su u paru s odgovarajućim interfejsom domaćina kao što su SPI, QSPI ili paralelne arhitekture busova. Nand flash čitanje ciklusa je općenito brže od svog ciklusa pisanja, što znači da sustavi koji su čitanje intenzivni najviše koristi izravno od Nand flash sirove performanse. Za mješovita opterećenja čitanja i pisanja nand flash još uvijek izvršava adekvatno kada kompetentni sloj flash translacije upravlja operacijama temeljnim blokovima.
Učinkovitost pisanja u nand flashu je inherentno asimetrična. Nand flash operacija pisanja mora raditi na razini stranice, dok operacije brisanja funkcioniraju na razini bloka. To znači da pisanje novih podataka u nand flash zahtijeva brisanje cijelog bloka prije preprogramiranja pojedinačnih stranica, što uvodi zakasnjenje ako se ne upravlja pažljivo. Ugrađeni sustavi koji zavise od nand flash-a za brze pisanje moraju implementirati buffering strategije i algoritme za raznolikost nošenja kako bi maskirali ovo strukturno kašnjenje i održali dosljednu propusnost od nand flash uređaja.
Opcije sučelja koje otključavaju brzinu NAND bljeskavanja
Interfejs koji povezuje procesor domaćina s nand flash direktno upravlja koliko se potencijalne brzine nand flash uređaja ostvaruje. Serial Peripheral Interface konfiguracije omogućuju nand flash da radi na nižim brojevima pinova, a istovremeno postiže ugledne brzine prijenosa. Četvorostruko-SPI nand flash konfiguracije množe propusnost podataka korištenjem četiri podatkovne linije istodobno, što čini četvorostruko-SPI nand flash omiljenim izborom u troškovno osjetljivim ugrađenim dizajnima koji i dalje zahtijevaju značajnu propusnost. Za primjene koje zahtijevaju najveću moguću učinkovitost, paralelni nand flash povezan putem namjenske memorijske špilje pruža najnižu latenciju i najveću održivu propusnost dostupnu od nand flash arhitektura.
Uvjeti u kojima NAND Flash najbolje radi
Uređivanje i upravljanje programskom opremom
Jedan od najjačih slučajeva uporabe nand flash-a u ugrađenim sustavima je pohranjivanje firmware slika i izvršnog koda. Kada je nand flash kombiniran s mogućnostima izvršavanja na mjestu ili sjenkom RAM-a, procesor može brzo preuzeti upute iz nand flash-a bez uskih grla koji utječu na performanse u stvarnom vremenu. Industrijske ugrađene platforme često se oslanjaju na nand flash za održavanje operativnog sustava, boot loader i aplikacijske binarne datoteke, jer nand flash nudi povoljnu ravnotežu gustoće pohranjivanja, potrošnje energije i brzine pristupa za ove relativno čitljive radna opterećenja.
Za aplikacije za evidentiranje podataka, nand flash dokazuje se vrlo učinkovit kada su zapisi uzastopni i kontroler za evidentiranje inteligentno upravlja granicama blokova. Sekvencijalni obrasci pisanja prirodno se usklađuju s Nand Flash-ovim modelom stranice-programa, omogućavajući Nand Flash uređaju da održi visoke brzine pisanja bez stalnih ciklusa brisanja-ponovo pisanja koji fragmentiraju performanse. U automobilama se koristiju uređaji za snimanje crnih kutija i industrijski zapisi događaja, a to su praktični primjeri u kojima nand flash učinkovito i pouzdano obrađuje brzo zapisivanje.
U skladu s zahtjevima primjene
U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sistem za upravljanje sustavom" znači sustav za upravljanje sustavom koji je opremljen s sustavom za upravljanje sustavom. SLC nand flash, koji pohranjuje jedan bit po ćeliji, nudi najveću izdržljivost i najbrže brzine programa među nand flash varijantama. MLC i TLC i flash razmjenjuju izdržljivost i brzinu za veću gustoću pohranjivanja po matrici, što ih čini prikladnim za primjene gdje su ciklusi pisanja umjereni i cijena po gigabajt je važna. Izbor ispravne varijante nand flash-a nije opcijski to je temeljna odluka o dizajnu koja određuje može li nand flash-u održavati potrebnu propusnost podataka tijekom predviđenog trajanja životnog vijeka proizvoda.
Praktična ograničenja NAND flash-a u brzim projektama
U skladu s člankom 4. stavkom 2.
Nand flash nije inherentno bez grešaka. Kako se nand flash stare kroz cikluse programa i brisanja, stopa bitnih grešaka raste. Varijante nand flash-a visoke gustoće osjetljivije su na bitne pogreške od SLC nand flash-a, što zahtijeva snažnije motore za ispravljanje pogrešaka kako bi se održao integritet podataka. Računarski nadopunjenost ECC obrade može uvesti zakasnjenje u putanju podataka, što dizajneri ugrađenih sustava moraju uzeti u obzir prilikom određivanja zahtjeva za performanse i flash. Odgovarajući dizajnirani nand flash upravljač s hardverskim ubrzanjem ECC-a minimizira ovaj nadopun i održava učinkovit nand flash propusnost blizu nominalnih specifikacija uređaja.
Razmatranja u pogledu snage i temperature
U slučaju da je to potrebno, sustav će se koristiti za izračun vrijednosti. Fluktuacije napona tijekom nand flash pisanja ili brisanja mogu uzrokovati kvar podataka, što čini robusnu konstrukciju napajanja preduslovom za pouzdan nand flash rad. U industrijskim i automobilskim ugrađenim sustavima gdje su rasponovi temperatura širok, projektanti moraju potvrditi da je odabrana komponenta nand flash osposobljena za punu opciju radne temperature. Industrijski razred dijelovi za nagibanje nagibanja specificirani su za produžene temperaturne rasponove i proizvedeni su s strožim kontrolama procesa koji pomažu održati pouzdanost nagibanja nagibanja nagibanja pod teškim uvjetima.
Jedan dobro cijenjen primjer komponente u ovom prostoru je nAND flash sOP8 pakiranje, koje nudi kompaktno i robusno rješenje za ugrađene projekte koji zahtijevaju pouzdano i brzo pohranjivanje podataka u ograničenim prostornim ograničenjima ploče. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.
Često se javljaju pitanja
Može li nand flash podržati pisanje podataka u stvarnom vremenu u ugrađenim sustavima?
Da, nand flash može podržati pisanje podataka u stvarnom vremenu kada ugrađeni sustav koristi Flash translacijski sloj ili hardverski kontroler koji upravlja asinkronnim programiranjem stranica i brisanjem blokova. Strategije bufriranja omogućuju aplikaciji pisanje na velikoj brzini dok Nand flash uređaj obrađuje unutarnje operacije u pozadini, učinkovito odvajajući Nand flash latenciju od putanja podataka u stvarnom vremenu.
Koja je razlika između SLC i MLC i flash za ugrađenu upotrebu?
SLC nand flash pohranjuje jedan bit po ćeliji, pružajući brže brzine pisanja, veću izdržljivost i bolje zadržavanje podataka u usporedbi s MLC nand flashom, koji pohranjuje dva bita po ćeliji. Za ugrađene aplikacije koje zahtijevaju brze pisanje i dug životni vijek, SLC nand flash je preferirani izbor. MLC nand flash je pogodniji za primjene koje daju prednost gustoći pohranjivanja nad maksimalnim učinkovitosti pisanja i izdržljivosti.
Kako izbor sučelja utječe na performanse i flash u ugrađenim dizajnima?
Interfejs domaćina određuje koliko brzo se podaci prenose između procesora i nand flasha. Četvorostruke SPI-nand flash konfiguracije nude četiri puta veću propusnost podataka od standardnih jednobitnih SPI-nand flash konekcija, značajno poboljšavajući propusnost čitanja i sekvencijskog pisanja. Paralelni nand flash interfejs pružaju još veću propusnost, ali zahtijevaju više signalnih linija i pažljiv raspored PCB-a. "Predmet" je "objekat" koji se koristi za proizvodnju električne energije ili električne energije.
EN
