Erfahre mehr über die Funktionen der Kingston Karten für industrielle Anwendungen

Bad Block Management

Fehlerhafte Blöcke enthalten ein oder mehrere Bits, die nicht mehr zuverlässig sind. Die fehlerhaften Blöcke treten während des Herstellungsprozesses (Early Bad Blocks) oder während der Nutzung der Karte (Later Bad Blocks) auf. Beide Arten von fehlerhaften Blöcken sind unvermeidlich, wodurch Bad-Block-Management zu einer Notwendigkeit wird, um Fehler in NAND-Flash-Geräten korrekt handzuhaben. Das Bad-Block-Management identifiziert und kennzeichnet fehlerhafte Blöcke und nutzt dann die freie zusätzliche Kapazität, um die ungültigen Blöcke zu ersetzen. Dadurch wird verhindert, dass Daten in die fehlerhaften Blöcke geschrieben werden, womit die Zuverlässigkeit des Produkts gesteigert wird. Wenn der fehlerhafte Block Daten enthält, werden die Daten in einen gültigen Block verschoben, um Datenverluste zu vermeiden.

ECC-Engine

NAND-Flashspeicher müssen dafür sorgen, dass die Integrität der Daten während der Übertragung vom Host-PC auf den NAND-Speicher erhalten bleibt. Dies erfolgt über den Flash-Controller. Daten, die vom Host auf die Karte übertragen werden, bevor sie letztendlich auf den NAND-Flashspeicher geschrieben werden, bezeichnet man auch oft als „Daten in Transit“. Flash-Controller verfügen über eine integrierte Technik zur Fehlerkorrektur (ECC genannt, was für Error Correction Code steht), mit der die große Mehrheit von Fehlern erkannt und korrigiert wird, die Daten auf dieser Route behindern können. Flashspeicherchips enthalten zusammen mit jedem geschriebenen Datenblock zusätzliche Fehlerkorrekturinformationen. Diese Informationen ermöglichen es dem Flash-Controller, Fehler gleichzeitig mit dem Lesen eines Datenblocks zu korrigieren. NAND-Flashspeicher stoßen im Normalbetrieb, genau wie Festplatten, auf Bit-Fehler, die sie mit ihren ECC-Daten während des Transfers korrigieren. Wenn ein NAND-Gerät in einem Datenblock eine übermäßig hohe Anzahl Fehler aufweist, wird dieser Block als fehlerhafter Block, „Bad Block“, gekennzeichnet, in den Ruhezustand versetzt und dann durch einen freien Block ersetzt. Während dieses Prozesses werden die Daten bei Bedarf mit ECC korrigiert. Die Verwendung von freien Blöcken verlängert die Nutzungsdauer und Langlebigkeit von SSDs.

Stromausfallschutz

Stromausfälle sind unvermeidlich und können in einer Arbeitsumgebung verheerende Folgen haben, wenn nicht die richtige Hardware verwendet wird. Der Schutz vor Stromausfällen ist notwendig, um Datenverluste zu vermeiden. Ein unterstütztes Host-Gerät kann einen Befehl an die Karte senden, der den Betrieb der Karte anhält, sobald es einen Stromausfall feststellt. Dadurch hat die Karte Zeit, alle Daten zu speichern, die gerade zum Zeitpunkt des Stromausfalls geschrieben werden.

Auto-Refresh Read Distribution Protection

Die Auto-Refresh-Funktion liest die Daten im Flashspeicher, einschließlich derjenigen, die nur selten ausgelesen werden, und führt bei Bedarf eine automatische Fehlerkorrektur durch, um Datenverluste durch Lesestörungen, Datenhaltefehler und andere Fehler zu vermeiden. Die Auto-Refresh-Funktion wird im Hintergrund ausgeführt, weshalb sie auch während des Korrekturvorgangs nur eine geringe Verzögerung bei der Reaktion auf Befehle verursacht.

Dynamic Data Refresh

Dynamic Data Refresh stellt sicher, dass bei reinen Lesevorgängen Blöcke mit einer hohen Anzahl von Fehlern entfernt und für die nächste Verwendung aktualisiert werden können. Bei jedem Lesebefehl führt der Controller eine dreistufige Prüfung des Zielblocks durch:

• Die erste Stufe besteht darin, zu prüfen, ob die Markierung „Aktualisierung erforderlich“ vorhanden ist.
• In der zweiten Stufe wird die Anzahl der aktuell vorhandenen Fehlerbits geprüft.
• In der dritten Stufe wird die Anzahl der aktuellen Wiederholungsversuche überprüft.

Garbage Collection

Garbage Collection ist entscheidend für die Langlebigkeit und die Erhaltung der Geschwindigkeit des NAND-Flash. Geräte auf der Basis von NAND Flash können keine bereits bestehenden Daten überschreiben. Sie müssen einen Programmier/Löschzyklus durchlaufen, um einen bereits verwendeten Datenblock zu beschreiben. Ein NAND-Flash-Controller würde zunächst alle gültigen Daten (die noch in Gebrauch sind) kopieren und sie in leere Seiten eines anderen Blocks schreiben. Anschließend werden alle Zellen des aktuellen Blocks gelöscht (sowohl gültige als auch ungültige Daten), um dann mit dem Schreiben neuer Daten in den neu gelöschten Block zu beginnen. Dieses Verfahren wird Garbage Collection genannt.

Wear Leveling

In Flashspeicher von Kingston sind Controller integriert, die hochentwickeltes Wear Leveling zum gleichmäßigen Verteilen der P/E-Zyklen (Programmier-/Löschzyklen) auf dem Flashspeicher verwenden. Wenn ein Block zum Speichern von Daten benötigt wird, wird der leere Block mit der niedrigsten Löschzahl verwendet. Wear Leveling verlängert somit die Lebensdauer einer Flashspeicherkarte.