Када инжењери процењују опције меморије за уграђене системе, нанд флеш се конзистентно појављује као један од најразговаранијих избора. Централно питање је да ли нанд флеш заиста може подржати захтеве за високобрзим складиштењем података у уграђеним окружењима, или да ли његове карактеристике стварају неприхватљиве компромисе. Кратки одговор је да nand флеш је погодан за високобрзу уграђену складиштење али само када су на месту исправна архитектура, логика контролера и конфигурација интерфејса. Разумевање како се нанд флеш понаша у стварним условима рада је од суштинског значаја пре него што се посвети дизајну.
Уграђени системи обухватају широк спектар примена, од индустријских контролера и аутомобилских ЕЦУ-а до потрошачких уређаја ИОТ-а и медицинских инструмената. Свака апликација поставља различите захтеве за нанд флеш у смислу читања и писања прометности, издржљивости, задржавања и поузданости. Добро одабрана компонента за нанд флеш може да се носи са агресивним оптерећењима података, али лоша селекција или неисправни дизајн интерфејса ће открити неодређене слабости технологије нанд флеш. Овај чланак испитује погодност нанд флеш за складиштење података високе брзине гледајући на његове основне могућности, практична ограничења и услове дизајна који омогућавају нанд флеш да функционише на најбољи начин.
Основне карактеристике перформанси НАНД флеш-а
Брзи читање и писање
На својој основи, нанд флеш постиже конкурентне брзине читања које га чине одрживним за многе високобрзе уграђене апликације. Модерни Нанд флеш уређаји могу да испоруче секвенцијални промет читања који прелази неколико стотина мегабајта у секунди када се спарају са одговарајућим интерфејсом хоста као што су SPI, QSPI или паралелне архитектуре аутобуса. Цикл читања на нанд флеш-у је генерално бржи од цикла писања, што значи да системи који су интензивни у читању највише директно имају користи од сирове перформансе на нанд флеш-у. За мешане радне оптерећења читања и писања, нанд флеш и даље функционише адекватно када компетентан слој фласх превода управља операцијама основних блокова.
Учинка писања у Нанд Фласху је по својој природи асиметрична. Nand флеш операција писања мора да ради на нивоу странице, док операције бришења функционишу на нивоу блока. То значи да писање нових података у нанд флеш захтева брисање читавог блока пре репрограмирања појединачних страница, што уводе латентност ако се не управља пажљиво. Уграђени системи који зависе од нанд флеш-а за високобрза писања морају да имплементирају стратегије буферирања и алгоритме за износ-нивелирање како би маскирали ово структурно кашњење и одржали доследан проток од нанд флеш уређаја.
Опције интерфејса које откључују брзина НАНД флеш
Интерфејс који повезује хост процесор са нанд флеш директно управља колико се потенцијалне брзине нанд флеш уређаја реализује. Серијске периферне интерфејс конфигурације омогућавају нанд флеш да ради на нижим бројем пин-а док се и даље постижу респектабилне брзине преноса. Квад-СПИ нанд флеш конфигурације помножавају опсег података користећи четири линије података истовремено, чинећи квад-СПИ нанд флеш пожељним избором у трошковама осетљивим уграђеним дизајнима који и даље захтевају значајну протокност. За апликације које захтевају највећу могућу перформансу, паралелни нанд флеш који је повезан преко посвећене меморијске шипке пружа најнижу латентност и највећи трајни просек доступан од нанд флеш архитектура.
Услови у којима се NAND Фласх најбоље испоручује
Склањање фирмавера и извршење кода
Један од најјачих случајева употребе Нанд Фласха у уграђеним системима је складиштење слика фирмавера и извршног кода. Када је нанд флеш комбинована са могућностима извршавања на месту или буфером сенке РАМ-а, процесор може брзо да прикупи инструкције из нанд флеш-а без вузлијих угласа који утичу на перформансе у реалном времену. Индустријске уграђене платформе често се ослањају на нанд флеш за одржавање оперативног система, загрузника и бинарних апликација, јер нанд флеш нуди повољну равнотежу густине складиштења, потрошње енергије и брзине приступа за ова релативно тешка радна оптерећења
За апликације за регистрацију података, нанд флеш се показује веома ефикасним када су записи секвенцијални и контролер за регистрацију интелигентно управља границама блокова. Схема секвенцијалног писања се природно усклађује са моделом странице-програме на Нанд Фласху, омогућавајући Нанд Фласху да одржи високе брзине писања без константних циклуса брисања-преписивања који фрагментишу перформансе. Аутомобилски снимачи црних кутија и индустријски регистар догађаја практични су примери где нанд флеш ефикасно и поуздано обрађује брзи последовавни запис током продужених оперативних периода.
Уравњавање издржљивости и задржавања са потребама апликације
Прикладност нанд флеш-а за дату уграђену апликацију такође зависи од усаглашавања номинације издржљивости нанд флеш-а са стварним захтевима циклуса писања система. SLC nand flash, који чува један бит по ћелији, нуди највишу издржљивост и најбрже брзине програма међу nand flash варијантама. МЛЦ и ТЛЦ и флеш тргују одређеном издржљивошћу и брзином за већу густину складиштења по штампи, што их чини погодним за апликације у којима су циклуси писања умерени и цена по гигабајту је важна. Избор исправне варијанте нанд фласха није опционалан, већ је основна одлука о дизајну која одређује да ли нанд фласх може одржати захтеван проток података током предвиђеног трајања производа.
Практична ограничења НАНД флеш у дизајну високог брзине
ЕЦЦ и контролерски опред
Нанд флеш није по својој природи без грешке. Како се нанд флеш ћелије старе кроз циклусе програма и брисања, стопа битових грешка повећава. Варијације Nand флеш са високом густином су подложније битној грешци од SLC Nand флеш-а, што захтева јаче кодове за исправљање грешака како би се одржао интегритет података. Рачунарски опсег ЕЦЦ обраде може увести латентност у пут података, за који дизајнери уграђених система морају узети у обзир када одређују захтеве за перформансе и флеш. Правилно дизајниран контролер за нанд флеш са хардверским убрзањем ЕЦЦ-а минимизира овај опредход и одржава ефикасан нанд флеш проток близу номиналних спецификација уређаја.
Разматрања о снази и температури
Надавање на Нанд флеш је осетљиво на стабилност напона напајања и оперативну температуру. Флуктуације напона током операција писања или брисања на НАНД флеш-у могу изазвати оштећење података, што чини снажан дизајн напајања предуслов за поуздани НАНД флеш рад. У индустријским и аутомобилским уграђеним системима где су распони температуре широки, дизајнери морају потврдити да је одабрана компонента за нанд флеш означена за потпуну опсег оперативне температуре. Индустријски квалитетни делови за нанд флеш су спецификовани за продужене температурне опсеге и израђени су са строжим контролама процеса који помажу да се одржи поузданост нанд флеш-а у тешким условима.
Један добро сматра компонента пример у овом простору је нанд флеш компатибилна серијска флеш меморија доступна у паковању SOP8, која нуди компактно и снажно решење за уграђене дизајне који захтевају поуздано и брзо складиштење података у ограничењима простора плоча. Приликом снабдевања компонентама и флеш компонентама, верификација аутентичности ланца снабдевања и сертификација компоненти једнако су важне за постизање доследне перформансе система.
Често постављене питања
Да ли Нанд Фласх може да подржава записивање података у реално време у уграђеним системима?
Да, нанд флеш може подржавати писање података у реалном времену када уграђени систем користи флеш слој превода или хардверски контролер који управља програмирањем страница и брисањем блокова асинхронно. Стратегије буферирања омогућавају апликацији да пише на високој брзини док Nand Flash уређај управља унутрашњим операцијама у позадини, ефикасно одвајајући Nand Flash латенцију од пута података у реалном времену.
Која је разлика између СЛЦ и МЛЦ и флеш за уграђену употребу?
СЛЦ нанд флеш чува један бит по ћелији, пружајући брже брзине писања, већу издржљивост и боље задржавање података у поређењу са МЛЦ нанд флеш, који чува два бита по ћелији. За уграђене апликације које захтевају високобрза писања и дуг животни век, СЛЦ и флеш су преферирани избор. МЛЦ нанд флеш је погоднији за апликације које приоритетно узимају густину складиштења изнад максималне перформансе писања и издржљивости.
Како избор интерфејса утиче на перформансе флеш-а у уграђеним дизајнима?
Интерфејс хоста одређује колико брзо се преносе подаци између процесора и нанд флеш-а. Квад-СПИ Нанд флеш конфигурације нуде четири пута већи опсег података од стандардних једнобитних СПИ Нанд флеш веза, значајно побољшавајући проток читања и секвенцијалног писања. Паралелни и флеш интерфејси пружају још већи опсег, али захтевају више сигналних линија и пажљив распоред ПЦБ-а. Избор правог интерфејса за апликацију осигурава да компонента за нанд флеш ради на или близу своје номиналне брзине.
EN
