深入了解存储器：快闪存储器介绍(下)

存储器是现代不可缺少的器件之一，也是各个设备不可缺少的器件。为增进大家对存储器的认识，本文将对快闪存储器予以介绍。如果你对存储器、快闪存储器或是对本文内容具有兴趣，不妨和小编一起来继续认真地往下阅读哦。

磨损平衡快闪存储器转换层(FTL)是快闪存储器控制器其中最重要的面向。透过将主机的逻辑位址转换为快闪存储器上的物理位址，可以使SSD磨损平衡。例如，如果主机系统在相同的位址更新数据，FTL会将该逻辑位址转换为新的物理位址，以便在快闪存储器驱动器上均匀地分布磨损，大幅度地提高耐用性。

FTL映射逻辑到物理位址的粒度对性能和耐久性都有很大的影响。消费类USB和SD卡等较简单的快闪存储器介质使用基于区块的映射，在区块层级(大小为百万位元)执行映射。由于每个逻辑页面都直接映射到固定的物理页面，磨损平衡发生在区块层级，因而在页面层级无法产生优化。

由于区块的尺寸就是擦除操作的最小尺寸，所以这种映射实施起来非常简单且负担较低。但是，这种简单的方法会导致大量的写入扩增，并缩短了元件的使用寿命。

基于页面的映射通常用于现代SSD，它是将更细粒度的逻辑数据页面(以千位元为单位)映射到数据的物理页面。透过这种映射，逻辑页面可以映射到区块内的任何物理页面，同时实现区块级和页面级的磨损平衡。但是，对于其他形态因数，SSD基于页面的映射尚未被广泛使用。

页面映射等更细化的方法需要更强大的计算能力，并且必须储存更大的映射表。但是，不断增大的粒度可以大幅度降低写入扩增。

特别是对于工业、嵌入式或物联网应用而言，较小的随机I/O操作是常态，粒度、页面映射可以大大降低写入扩增，并延长设备的使用寿命。

断电保护由于SSD磨损平衡算法的映射讯息通常储存在易于流失的DRAM中，因此电源故障会导致灾难性的讯息遗失和驱动器损坏。为防止这种可能性出现，许多工业SSD会采用超级电容器来储存备用电能，以防备电源故障，使系统有时间把DRAM内容转存到不易流失的快闪存储器中。

这种方法虽然可行，但并不理想。依靠超级电容的备用电能，这些SSD不但增加成本，而且还可能引入额外的故障点，因而影响系统的可靠性和使用寿命。微型SD(µSD)等更小形态的设备根本不允许包括DRAM和电容器。

具备Hyperstone hyMap技术快闪存储器控制器的储存设备能够直接在非易失性存储器中存储映射讯息，这不仅消除了DRAM和电容器的成本，而且在任何时间、任何情况下都能确保数据的安全。

纠错纠错是快闪存储器储存可靠性难题中的最后一关。

以前的快闪存储器可以使用简单的海明码(Hamming-Code)纠错码(ECC)，但新一代高密度MLC快闪存储器则需要更强的纠错能力。现代MLC ECC必须能够校正每个扇区的多个位元。

消费类SSD可能会选择使用品质和成本较低的LDPC代码来执行这种类型的ECC，但工业级快闪存储器具有更严格的要求，更倾向于采用BCH或其他更高可靠性的方法。使用96位元的BCH ECC，可以提供多位元纠错功能，而且毋需给I/O操作增加任何负担。

遥控器为高可靠/长寿命关键构建可靠的快闪存储器充满了挑战。尽管固态储存没有可移动元件，物理上比硬盘更可靠。但快闪存储器单元有限的使用寿命、电源故障以及快闪存储器的纠错等问题给数据的可靠性带来了挑战，特别是对于嵌入式和工业驱动器等需要长寿命周期的应用领域。

过去，只要购买SLC型快闪存储器就足以保证一个相对可靠的系统。然而，随着制程几何尺寸的缩小和快闪存储器密度的不断提高，如今不同快闪存储器介质之间可靠性和错误率的差异已经没有之前那么明显，当今储存系统可靠性的最大决定因素反而是快闪存储器控制器的设计。

对于要求高可靠性和使用寿命长的应用，重要的是要选择嵌入式工业市场的控制器为目标，而不是那些以牺牲使用寿命或数据完整性为代价来实现高性能的产品。透过先进的磨损平衡技术、电源故障防护设计和强大的ECC，基于Hyperstone控制器的储存设备能够确保实现高可靠度的解决方案。

以上就是小编这次想要和大家分享的有关的存储器的内容，希望大家对本次分享的内容已经具有一定的了解。如果您想要看不同类别的文章，可以在网页顶部选择相应的频道哦。