ЖУРНАЛ «СТА» №4/2007

68 СТА 4/2007 АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ФЛЭШПАМЯТЬ www.cta.ru Ч АСТЬ 2 П РИРОДА ОШИБОК NAND- ПАМЯТИ Память NAND использует уникаль- ный метод для организации хранимых данных, который не позволяет им быть доступными посредством стандартных вызовов файловой системы. Помимо этого, различные технологии в мень- шей или большей степени подвержены разного рода ограничениям, умень- шающим время жизни накопителей и снижающим общую производитель- ность. С внедрением новых техноло- гий, таких как NAND с плотностью 4 бита на ячейку, эти ограничения ста- новятся экспоненциально более слож- ными, чем при переходе от SLC (1 бит на ячейку) к MLC (2 бита на ячейку). Цикл записи/стирания Перед записью новых данных на нако- питель ранее записанные данные долж- ны быть стёрты для освобождения места. Этот процесс известен как цикл запи- си/стирания. Так как уменьшаются раз- меры производимых кристаллов с целью размещения большего их количества на каждой подложке и увеличивается плот- ность ячеек, то возрастает вероятность ошибок, что требует более сложной орга- низации цикла записи/стирания. Всё это в итоге приводит к более быстрому рас- ходованию ресурса накопителя и увели- чению потребления энергии. Инверсия битов Иногда во флэшпамяти отдельный бит может быть ошибочно инвертиро- ван или определён как инверсный. В ряде случаев, например при просмотре фотографий или прослушивании му- зыки, одна такая инверсия обычно оказывается несущественной: пользо- ватель даже не заметит её. Однако если инверсия бита произошла в операци- онной системе, конфигурационных файлах или в другой важной информа- ции, это может привести к ошибкам в системе и полному зависанию. По- вторное чтение при определении ошибки может помочь решить пробле- му. Но если бит инвертирован факти- чески, то должен быть применён спе- циальный алгоритм определения и коррекции ошибок (EDC/ECC). Парное соединение битов В MLC NANDпамяти возможна та- кая ситуация, когда два бита из разных файлов могут быть записаны в одну ячейку. Как и в любой энергонезависи- мой памяти, одиночный бит может быть искажён по различным причи- нам, включая электрические помехи при записи или программные ошибки. Когда искажается один бит, то парный ему по ячейке бит тоже искажается. Рассмотрим пример. ОС записывает бит своего кода в ячейку MLC. Днём позже при операции записи в другой бит этой же ячейки искажается мало- значащий бит из файла мультимедиа. Последствия такого искажения для файла мультимедиа не носят принци- пиальный характер и, как правило, ос- таются незаметными для пользователя, но при этом искажается ранее записан- ный парный бит, принадлежащий коду ОС, и цена такой ошибки может ока- заться очень высокой. Без технологии управления, такой как TrueFFS, эффект от парного со- единения битов в одной ячейке может привести к различным проблемам, на- пример непредсказуемым изменениям в файлах, пропаданию записной книжки в мобильном устройстве или даже зависанию ОС. Усугубляет ситуа- цию то, что схемы парного соедине- ния отличаются у различных постав- щиков NANDпамяти и даже у раз- личных поколений памяти от одного поставщика. Ошибки сохранения данных Ячейки флэшпамяти должны под- держивать стабильность уровня напря- жения для обеспечения сохранения данных в момент обращения в соответ- ствии с требованиями приложения. В процессе записи или стирания утечка через плавающий затвор стремится медленно изменить напряжение ячей- ки на уровень, отличный от начально- го. Изменённый уровень может быть ошибочно интерпретирован как другое логическое значение. Твердотельные диски — надёжное решение для ответственных применений Альберт Баишев В статье проведён сравнительный анализ эффективности применения накопителей информации на твердотельных и жёстких дисках, сделан обзор существующих форматов твердотельных дисков. Описаны проблемы, характерные для NAND-памяти, и показано, как на основе программного обеспечения TrueFFS ® можно справиться с этими проблемами, сделав достоинства NAND-памяти по ёмкости, производительности, надёжности и цене доступными для потребителей.