SSD為車載信息娛樂系統(tǒng)提供緊湊耐久的存儲選項(xiàng)
如果汽車音響系統(tǒng)可以播放多張CD,這樣的車載娛樂系統(tǒng)就曾經(jīng)是先進(jìn)系統(tǒng)配置。如今的車載信息娛樂系統(tǒng)是復(fù)雜的嵌入式子系統(tǒng),它們把MP3音樂播放、GPS導(dǎo)航、語音識別、免提蜂窩連接、DVD視頻甚至互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等等如此多樣的功能集于一身。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/196837.htm隨著車載信息娛樂系統(tǒng)進(jìn)入更廣泛的多媒體應(yīng)用領(lǐng)域,它的存儲子系統(tǒng)正起著日益關(guān)鍵的作用。必須存儲并快速訪問音樂與視頻文件。必須快速搜索并顯示3D GPS系統(tǒng)的大型地圖數(shù)據(jù)文件,并且需要合成與存儲語音識別用音頻文件。
目前使用的多數(shù)信息娛樂系統(tǒng)都依靠加固型硬驅(qū)來存儲數(shù)據(jù)。這些裝置一般提供40GB至50GB容量。作為一種穩(wěn)固成熟的技術(shù),硬驅(qū)提供了若干有吸引力的優(yōu)勢。按照每GB價(jià)格看,它們?yōu)樵O(shè)計(jì)者呈獻(xiàn)了一種合算的解決方案。在那些能克服硬驅(qū)固有的尋道與旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間(例如,多數(shù)讀訪問都是順序式的)的應(yīng)用中,硬驅(qū)能在短時(shí)間內(nèi)輸送大量數(shù)據(jù)。但在目前日益復(fù)雜的車載信息娛樂系統(tǒng)中,在存儲子系統(tǒng)的挑選方面,其它因素起著日益重要的作用。
在許多應(yīng)用中,硬驅(qū)上可用的龐大數(shù)據(jù)存儲空間幾乎沒有為車載信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供任何好處,這是因?yàn)槎鄶?shù)系統(tǒng)僅需要4GB至8GB存儲器就足以滿足目前的多媒體應(yīng)用了。而且,汽車業(yè)對可靠性的期望很高,對加固性的要求很苛刻,這導(dǎo)致它強(qiáng)烈偏愛一些對沖擊、振動、高溫和濕氣有很高承受力的存儲子系統(tǒng)。
緊湊的封裝
鑒于這些趨勢,新一代工業(yè)級小尺寸固態(tài)驅(qū)動器(SSD)為車載信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供了一種非常有吸引力的存儲選項(xiàng)。這些產(chǎn)品提供集成版或分立版。SST公司NANDrive產(chǎn)品線等等集成式NAND模塊把集成式ATA控制器與一顆或多顆NAND閃存晶粒組合在單一封裝中。這些器件提供完整的IDE閃盤驅(qū)動器功能與兼容型,并采用緊湊的12mm x 18mm x 1.4mm BGA封裝。設(shè)計(jì)者只須簡單地把BGA安裝在系統(tǒng)主板上。引導(dǎo)時(shí),系統(tǒng)經(jīng)由ATA或IDE接口把該器件視作系統(tǒng)驅(qū)動器。
作為一種完全基于硅且不含任何機(jī)械運(yùn)動零件的存儲解決方案,這些驅(qū)動器為設(shè)計(jì)者提供了更好的機(jī)會來滿足汽車業(yè)的嚴(yán)格沖擊與振動規(guī)范。從性能角度看,小尺寸SSD不僅消除了磁盤存儲系統(tǒng)必須執(zhí)行的尋道過程(平均需要13ms),而且提供了高達(dá)30Mbps的讀寫性能。當(dāng)前這代NANDrive器件質(zhì)量合乎工業(yè)溫度范圍的要求,并提供多達(dá)8GB存儲空間,未來可提供更高密度。
更小的尺寸
小尺寸SSD的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是尺寸更小,性能高。過去十年,汽車制造商向汽車中引入了越來越多的電子子系統(tǒng),因此縮小電子設(shè)備尺寸成了一件日益優(yōu)先的工作。例如,目前的普通汽車集成了30至50個(gè)基于微控制器的系統(tǒng)。盡管硬驅(qū)制造商在縮小產(chǎn)品尺寸方面不斷取得進(jìn)展,但與替代產(chǎn)品相比,目前的驅(qū)動器仍需要大得多的空間。例如,標(biāo)準(zhǔn)尺寸40GB硬驅(qū)是70mm x 100mm x 9.5mm,而工業(yè)級版本NANDrive則是12mm x 24mm x 1.4mm。在減輕的重量方面,僅重0.8g的NANDrive還不到硬驅(qū)重量的百分之一。
改善的數(shù)據(jù)完整性
數(shù)據(jù)完整性和延長的IC耐久性是最關(guān)鍵的存儲子系統(tǒng)考慮因素。如今的小尺寸SSD提供多種適合這些要求的特性。例如,為了補(bǔ)償使用NAND閃存時(shí)可能會出現(xiàn)的隨機(jī)讀誤差,SSD提供嵌入式誤差檢驗(yàn)與校正(ECC)電路,旨在保證數(shù)據(jù)在進(jìn)入和離開存儲器時(shí)的準(zhǔn)確度。例如,NANDrive提供一種8位硬件 ECC引擎。
壞塊管理(Bad-block management)帶來了另一個(gè)挑戰(zhàn)。與NOR閃存不同的是,NAND IC的設(shè)計(jì)允許若干壞塊。為了管理這些缺陷,基于固件的壞塊管理功能在小尺寸SSD初始化時(shí)被激活,確定這些壞塊的位置,并把它們映射到存儲陣列之外。固件然后指揮控制器,不讓它使用這些指定的塊。當(dāng)發(fā)現(xiàn)額外的壞塊時(shí),固件更新映射,來保證這些塊不被使用。
MLC體系架構(gòu)
寫操作耐久性構(gòu)成了汽車市場中使用小尺寸SSD的另一個(gè)障礙。閃存IC會遭遇寫操作耐久性方面的限制:在反復(fù)的擦除和寫周期之后,存儲器不再保留數(shù)據(jù)。IC體系結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,存儲單元尺寸越小,IC的耐久性就越低。
例如,單級單元(single-level-cell,SLC)閃存器件一般規(guī)定在100,000個(gè)周期。使用更復(fù)雜的多級單元(multi-level cell,MLC)體系結(jié)構(gòu)的器件,比如目前常用于便攜式消費(fèi)設(shè)備中的器件,一般規(guī)定在10,000個(gè)周期。小尺寸SSD制造商已開始在面向汽車市場的 SSD中只使用SLC閃存,以此減輕這一風(fēng)險(xiǎn)。
另外,通過在器件的固件中采用磨損均衡功能,可以延長耐久性。磨損均衡算法把年齡計(jì)數(shù)器與閃存介質(zhì)上的邏輯與物理扇區(qū)映射圖匹配起來,由此按塊或頁來跟蹤存儲器使用情況。對于每次寫和擦除動作,年齡計(jì)數(shù)器都會遞增。這些復(fù)雜的算法指揮控制器,讓它把存儲器寫動作轉(zhuǎn)到使用量較小的塊,由此自動平衡存儲器使用量。該技術(shù)利用了閃存的所有扇區(qū),使它們同時(shí)達(dá)到寫極限,由此使SSD耐久性最大化。
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