Nand sau nici ... ce memorie flash pentru a alege pentru proiect

Sincronizarea este un element important în orice sistem de conversie și transmitere a datelor. În mod obișnuit, sinteza unei rețele de frecvențe legată în fază față de frecvența de referință este utilizată. Și în multe cazuri este importantă nu numai formarea unei frecvențe date și stabile în timp, ci și asigurarea celui mai mic nivel posibil al zgomotului de fază. Zgomotul de sincronizare dă o incertitudine de prelevare a probelor în măsurători, reduce rezoluția, dă un rezultat mai rău în prelucrarea corelației. Deoarece zgomotul de sincronizare contribuie la toate componentele sistemelor - acest parametru este unul important pentru dezvoltator în procesul de proiectare a sistemului. National Semiconductor a introdus o nouă serie de sincronizatoare LMK0300x "Precision Clock Conditioner" pentru sincronizarea sistemului, care oferă zgomot redus de fază. Un grad ridicat de integrare a sintetizatoarelor, precum și utilizarea de carcase compacte simplifică dezvoltarea, reduce costul dispozitivului și reduce zona ocupată de componentele sintetizatorului.

Apariția celei mai recente generații de memorie dinamică DDR3 pe piață a permis creșterea performanțelor maxime ale acestui tip de memorie la 1,6 Gbit / s pe semnal de contact, cu o scădere a consumului de energie. Articolul ia în considerare principalele caracteristici și avantaje ale DDR3, precum și perspectivele de dezvoltare a pieței pentru o nouă generație de memorie. Sunt prezentate datele privind nomenclatorul cipurilor de memorie DDR3 SDRAM produse de unul dintre cei mai importanti producatori mondiali de catre Micron.

Protecția investițiilor: autentificarea și gestionarea funcționalității software-ului

Articolul examinează conceptul de autenticitate prin exemplul soluțiilor Maxim / Dallas, care oferă cipuri de memorie sigure pentru a asigura controlul securității și protecția informațiilor și soluții pentru astfel de sarcini, cum ar fi:
- protecția proprietății intelectuale;
- licențierea hardware-ului și a software-ului încorporat; - funcția "software protejat" și stabilirea statutului;
- dispozitive de stocare pentru stocarea datelor cu protecție împotriva copierii neautorizate.

momentul apariției în anii '70. ultimul secol, sisteme integrate de pe piață tot timpul așteptat caracterul de culise numit „memorie universală“, care vin în cele din urmă pe scenă și să înlocuiască întreaga memorie ierarhie moștenită de la mainframe-uri, minicalculatoare si calculatoare desktop.

Aceste așteptări s-au intensificat odată cu apariția calculatoarelor încorporate, mobile, portabile, iar candidații pentru rolul memoriei universale au apărut pe scenă. Unele caractere - cum ar fi EEPROM, EPROM, UV-EPROM, RAM feroelectric și alte variante de pseudo-RAM - au fost respinse. Au fost luați în considerare și alți candidați - de exemplu, RAM magneticieni, dar perspectivele acestora erau discutabile din mai multe motive economice și tehnice.

Memoria flash este cea mai practică soluție pentru astfel de sisteme, totuși cheia este alegerea tipului de memorie flash care se potrivește cel mai bine proiectului în curs de dezvoltare. Ce alegere va fi optimă?

Folosind memoria flash NAND ieftină, de mare capacitate, este necesară utilizarea unui sistem de gestionare a defectelor, ceea ce complică subsistemul de memorie. În plus, este necesar să se sprijine diferite tipuri de memorie și interfețe de la diferiți producători.

Un subsistem de memorie complet gestionat poate conține o interfață standard de memorie RAM (PSRAM sau SDR / DDR SDRAM). Un astfel de subsistem de memorie asigură integrarea cu procesorul gazdă și elimină necesitatea monitorizării memoriei din partea sistemului.

Memoria NOR a apărut înaintea memoriei NAND și este acum folosită pe scară largă în sistemele încorporate. Memoria NOR este utilizată atât pentru stocarea codului programului, cât și a datelor. Avantajul său principal este executarea directă a codului din memoria flash (execute-in-place - XIP). În plus, memoria NOR poate fi conectată direct la procesorul gazdă, ceea ce simplifică designul și reduce timpul de dezvoltare.

Cu utilizarea în creștere a funcțiilor multimedia în sistemele încorporate, crește și necesitatea volumului de date și coduri de programe stocate. Pentru astfel de aplicații, utilizarea memoriei NOR de mare capacitate pentru stocarea codurilor și a datelor devine mai puțin rentabilă decât utilizarea memoriei NAND. În același timp, capacitatea maximă a memoriei NOR este în prezent limitată la 1 Gbit.

Memoria NAND este convenabilă pentru utilizarea în aplicații care necesită stocarea unui cod semnificativ (cum ar fi un sistem de operare (OS) sau o aplicație) și cantități mari de date, deoarece NAND-memoria nu este scumpă, iar capacitatea sa ajunge la 16 Gbit pe cristal. Spre deosebire de memoria NOR, memoria NAND nu suportă executarea directă a codului (XIP) sau prelevarea aleatorie. Ca urmare, în unele sisteme care utilizează memoria NAND, este necesară, de asemenea, o memorie NOR cu capacitate redusă pentru execuția codului de boot și de BIOS. În alte sisteme, funcția de bootstrap poate fi efectuată de controlerul de memorie NAND sau de ROM-ul de boot încorporat al procesorului gazdă. După ce sistemul NAND este pornit, codul este fie umbrit, fie pagingul de cerere este folosit pentru a executa codul. În cazul umbrire, toate sistemul de operare și aplicația sunt copiate din NAND-memorie RAM în sistem, în al doilea caz - sistemul de operare și aplicația sunt copiate în memoria RAM de sistem și executat de către părți, după cum este necesar.

Deși NAND-memorie este ieftin și are o capacitate mai mare decât NOR-memorie, este mai puțin fiabil și necesită o tehnologie defecte de control, inclusiv prin detecție și corecție a erorilor, precum și mecanismul de uzură nivelare (uzură nivelare) în multe aplicații. Pentru a implementa aceste funcții, gestionarea memoriei flash necesită hardware și software complexe. Figura 1 prezintă un sistem în care chipsetul de control (gazdă) este conectat la memoria NAND. Într-un astfel de sistem, funcțiile de control al erorilor trebuie să fie executate de acest chipset. Pornind de funcțiile de control de pe gazdă necesită nuanțarea software-ului și utilizarea CPU-gazdă și a resurselor de memorie, ceea ce reduce performanța generală a sistemului.

Nand sau nici ... ce memorie flash pentru a alege pentru proiect

Fig. 1. Un sistem format dintr-un chipset gazdă conectat la o memorie NAND autonomă

Odată cu scăderea normelor de proiectare lungime cod de corectare a erorilor pentru NAND-memorie cu celula-un singur nivel (celulă cu un singur nivel - SLC) a crescut de la 1 la 4 biți de sectorul 512 octeți și pentru celula NAND-memorie la mai multe niveluri (multi-level cell - MLC ) - de la 4 la 8 biți pe sector de 512 octeți. Dimensiunea paginii a crescut de la 512 la 4096 octeți. Sursa unor tipuri de SLC NAND-memorie cu reguli de proiectare reduse redus de la 100 mii la 50 de mii de cicluri de scriere, și pentru MLC NAND-memorie - (. În unele cazuri, până la trei mii de cicluri) .. 10 și 5 cicluri th ... Pentru a reduce numărul de elemente din sistem, mulți producători de memorie NAND controler-cip integrat, care este conectat direct la NAND memorie separată. Cu toate acestea, datorită unui lung ciclu de proiectare, este destul de dificil pentru producătorul de chipset-uri să urmărească modificările tehnologiei de memorie NAND. Prin urmare, funcționalitatea built-in NAND-memorie controler de chipset-ul va ține întotdeauna pasul cu tehnologia NAND-memorie.

Există mai multe soluții, cum ar fi memoria NAND, care permit îmbunătățirea performanței și a funcționalității memoriei standard NAND. De exemplu, memoria flash OneNAND este un fel de memorie NAND care combină memoria RAM și memoria NAND SLC separată într-un singur dispozitiv pentru a asigura încărcarea inițială și a crește rata de eșantionare. Memoria OneNAND necesită un cod de corectare a erorilor de 1 biți pentru fiecare sector de 512 octeți și funcții de control implementate fie pe chipset, fie folosind un controler separat.
Un alt NAND-memorie de tip - OrNAND-memory cuprinde MirrorBit NOR-memorie cu interfață NAND-memorie, care reduce timpul de înregistrare, în comparație cu convenționale NOR-memorie. OrNAND-memorie necesită, de asemenea, utilizarea sistemului de corectare a erorilor, cu o lungime de 1 biți cod, implementat într-un chipset sau un controler separat pentru a se asigura de pornire de încredere. În plus, capacitatea maximă a memoriei OrNAND este în prezent limitată la 1 Gbit, care este inferioară capacității memoriei NAND.

Datorită capacităților limitate ale controlerului NAND încorporat, mulți dezvoltatori de sisteme utilizează soluții bazate pe memoria NAND gestionată. Unii producători au oferit produse bazate pe memoria NAND gestionată, ceea ce poate reduce complexitatea subsistemului obișnuit de memorie din aplicația încorporată. Gestionate opțiuni de memorie NAND includ iNAND, GBNAND, moviNAND, Gestionat NAND și NANDrive. Ele sunt folosite în principal pentru stocarea datelor. Aceste soluții pot reduce complexitatea sistemului prin gestionarea eficientă a memoriei NAND cu controlerul încorporat și sistemul de fișiere flash (FFS), așa cum se arată în figura 2.

Fig. 2. Sistem cu memorie NAND controlată pentru stocarea datelor

Aceste dispozitive utilizează interfețe standard, de exemplu, Secure Digital (SD), MultiMediaCard (MMC) sau ATA (Advanced Technology Attachment). De exemplu, iNAND și GBNAND utilizează interfața SD, interfața moviNAND și Managed NAND - MMC și interfața NANDrive - ATA. Aceste dispozitive nu acceptă executarea directă a codului (XIP), prin urmare memoria NOR este necesară pentru a asigura încărcarea în astfel de sisteme.

Utilizarea memoriei NAND gestionate elimină nevoia de a implementa funcții complexe de gestionare a memoriei pe gazdă. Ca rezultat, producătorii de chipseturi nu trebuie să monitorizeze în mod constant modificările tehnologiei de memorie NAND.

Deoarece memoria NAND administrată nu oferă posibilitatea de a porni sistemul, dezvoltatorii trebuie să utilizeze memorie NOR mai scumpă pentru aceasta. Cu toate acestea, recent au apărut soluții hibride, de exemplu, memoria flash mDOC H3. În astfel de sisteme hibride, memoria RAM și memoria NAND gestionată este utilizată într-un singur dispozitiv, ceea ce simplifică construcția sistemului, așa cum se arată în Figura 3.

Fig. 3. Un sistem cu un dispozitiv de memorie hibrid care conține memorie RAM și memorie NAND gestionată

Pe de altă parte, hibrid NAND-memorie are un portbagaj mai mare, pentru că trebuie să copiați codul de boot din RAM NAND-memorie pentru pornirea după o putere în sus. În plus, hibrid NAND-memorie este mai complicată, este dificil să se integreze în sistem, și de a lucra cu el este necesar sistem de operare care acceptă alocarea de pagini la cerere (cerere de paginare) pe gazdă.
Flash memorie mDOC H3 foloseste NOR-tip bus pentru comunicarea cu procesorul gazdă și oferă citire mai rapid decât NAND-memorie, și de înregistrare mai rapid decât NOR-memorie. Datorită vitezei superioare de scriere, aceste dispozitive sunt potrivite pentru stocarea datelor multimedia.

Folosirea memoriei NAND gestionate sau chiar a hibridului administrat NAND cu capacitatea de a boot-a sistemului nu face posibilă simplificarea în mare măsură a construcției subsistemului de memorie. Dezvoltatorii trebuie să ia în considerare diferite tipuri de memorie și interfețe de la diferiți producători și alte caracteristici ale sistemului. Astfel de tipuri de subsisteme de memorie necesită deseori utilizarea mai multor componente cu un număr mare de ieșiri, dezvoltarea de hardware și software complexe. Acest lucru crește costul sistemului, zona plăcilor de circuite imprimate, timpul de dezvoltare și consumul de energie. În plus, complexitatea controlerului de memorie externă din procesorul gazdă crește. Sistemele moderne necesită subsisteme de memorie complet gestionate ușor de utilizat pentru stocarea datelor și codificarea cu o magistrală standard și o memorie RAM integrată într-un singur dispozitiv.

Dezvoltatorii au nevoie în subsistemul de memorie, care oferă spațiu de stocare de cod sute Mbps, cu punerea în aplicare directă (XIP), și, de asemenea, satisface cererea tot mai mare de stocare a datelor multimedia. Un astfel de sistem ar trebui să combine avantajele NOR-memorie (citire rapidă), NAND-memorie (cost redus și capacitate mare) și RAM (manipulare confortabilă pe autobuz). Această soluție ar trebui să fie, de asemenea, ușor de utilizat și nu este dificil de proiectat. Un astfel de sistem necesită o dezvoltare suplimentară minimă a hardware-ului și a software-ului, are o interfață standard cu chipset-ul sau procesorul gazdei fără a folosi o logică suplimentară și oferă același acces simplu și convenabil ca și SRAM.
Controlerul integrat al acestui subsistem de memorie trebuie să furnizeze corecții de eroare, gestionarea blocurilor de eroare și nivelare la uzură a memoriei NAND. Controlorul ar trebui să poată gestiona, de asemenea, toată memoria încorporată (NOR, NAND și RAM) pentru a elibera complet sistemul gazdă de la îndeplinirea acestor funcții.

Fig. 4. Un exemplu de sistem într-un singur caz, constând dintr-un controler de memorie cu memorie NOR încorporată, NAND-RAM și RAM: a) diagrama bloc, b) alocarea memoriei

bloc RAM este împărțit în două părți, care sunt accesibile din gazdă și pot fi configurate de către utilizator: un cache pentru pseudo-NOR memorie (PNOR) și RAM pentru sistemul gazdă. Blocul de memorie NAND este utilizat pentru stocarea de date non-volatile pentru zona PNOR și afișarea în memoria discului ATA NAND. Blocul PNOR configurabil emula funcția NOR utilizând memoria cache RAM și memoria NAND. Deoarece NAND-memorie este utilizat ca memoria unitate de bază non-volatilă, această soluție oferă o suficient de mare cod de stocare-XIP și poate înlocui în mod eficient soluția tradițională bazată pe mai scumpe NOR-mare capacitate de memorie. Folosind un protocol standard pe o memorie RAM standard de autobuz ATA (PSRAM sau SDR / DDR SDRAM), această soluție oferă o capacitate suficientă pentru stocarea datelor în aplicații multimedia care utilizează interfața ATA. În plus, memoria RAM cache PNOR-bloc crește, de asemenea, resursa de memorie flash, și codul de stocare a datelor și fiabilitatea prin minimizarea NAND-memorie citit cicluri / scriere.

Deoarece dispozitivul este oferit într-un pachet compact, această memorie de control subsistem este capabil de a simplifica construcția interfeței și a sistemului, reduce timpul de dezvoltare, reduce costul total al soluției și îmbunătățește calitatea și fiabilitatea. Alte avantaje includ o memorie pseudo NOR configurabilă de utilizator pentru stocarea codului XIP; sistem fiabil pentru detectarea și corectarea erorilor de memorie MLC și SLC NAND și capacitatea de a scala sistemul pentru a crește capacitatea memoriei. Nu necesită cheltuieli serioase pentru dezvoltarea hardware și software, un astfel de subsistem de memorie poate deveni acel personaj mult așteptat din jocul lui Beckett.

1. Angajatul unei memorii flash adecvate în designul dvs., Vijay Devadiga // www.embedded.com.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare