فاکتورهای کلیدی برای انتخاب یک حافظه فلش

بخشی جدایی ناپذیر از اینترنت اشیا (IoT) ، ماشین به ماشین (M2M) به فناوری های اتصال اشاره دارد که برنامه های محاسباتی جاسازی شده ، پردازنده ها ، حسگرها و سایر دستگاه ها را در همان زیرساخت ارتباطی امکان برقراری ارتباط با یکدیگر با حداقل نیروی انسانی را فراهم می کند. مداخله راه حل سیستم M2M شامل سخت افزار ، نرم افزار میزبان و سرویس های لازم برای توسعه آسان برنامه ها است. همچنین شامل دستگاه های ارتباطی سیمی و بی سیم ، ماژول ها و آداپتورها می باشد. علاوه بر این ، یک راه حل M2M خدمات مدیریت ، پیام رسانی و ذخیره سازی را فراهم می کند که دارایی های از راه دور ، برنامه های سازمانی و موارد دیگر را به هم متصل می کند.در محیط های پیچیده ، دستگاه های M2M دستگاه های مستقلی هستند که مجهز به یک رابط خاص (به عنوان مثال USB) ، پشته حافظه فرار و غیر فرار ، برنامه ها ، سیستم عامل و درایورهای دستگاه هستند. (شکل 1 را ببینید) به طور معمول ، دستگاه های M2M از نوعی حافظه فلش برای ذخیره کد و یک حافظه فرار مانند SRAM یا DRAM برای اهداف caching یا buffer استفاده می کنند. از آنجا که سرویس های M2M بسیار متنوع هستند ، استقرار آنها مستلزم استفاده از برنامه هایی در دستگاه میزبان است که قادر به مدیریت اطلاعات و ارتباطات M2M باشند و در بعضی موارد ، یک کانال ارتباطی امن برای برنامه هایی که با معاملات مالی مانند نقاط مختلف سرو کار دارند فراهم می کند پایانه های فروش (POS).این نوع محیط های سیستم ، پیچیدگی های مورد نیاز حافظه سیستم را اضافه می کنند. فناوری حافظه مهم است ، چه برای ذخیره سازی استفاده شود و چه برای پردازش انواع جدید داده ها برای بهبود کارایی و افزایش هوش در سیستم ها. عوامل مختلفی برای انتخاب مولفه های مناسب وارد فرایند تصمیم گیری می شوند و نمی توان یکی را فدای دیگری کرد. یک راه حل ارزان تر ممکن است به مشکلات طول عمر ، که برای محصولات M2M که طول عمر بیشتری دارند ، ضروری نیست. این مقاله بر روی چالش های انتخاب حافظه غیر فرار مناسب (NVM) برای برنامه های M2M و برخی از عوامل کلیدی مورد بررسی تمرکز دارد.ملاحظات حافظه Flash برای راه حلهای کوتاه برد M2Mراه حل های کوتاه برد M2M شامل سنسورها و دستگاه هایی در همان زیرساخت شبکه مانند شبکه محلی (LAN) یا شبکه شخصی (PAN) است. راه حل های میان برد شامل انبوهی از فن آوری های ارتباطات بی سیم از گزینه های اختصاصی مختلف گرفته تا گزینه های استاندارد مانند Wi-Fi ، بلوتوث ، Zigbee و Z-Wave است. این استانداردها برای مطابقت با الزامات ارتباطات M2M و پشتیبانی و اطمینان از قابلیت همکاری با لیست برنامه هایی که به طور مداوم در حال رشد است ، تکامل می یابند.حافظه تعبیه شده بر چشم انداز راه حلهای میان برد کوتاه M2M حاوی Wi-Fi ، بلوتوث ، Zigbee ، Z-Wave و سایر موارد غالب است. حافظه تعبیه شده باعث صرفه جویی در فضا ، زمان بوت شدن سریعتر را فراهم می کند و به بهبود کارایی Execute-in-Place (XiP) کمک می کند. با این حال ، معایبی وجود دارد که باید در توسعه سیستم به حساب بیاید.بزرگترین نقطه ضعف این است که حافظه تعبیه شده چگالی کمتری دارد و خطر کم شدن بیت ها را برای مطابقت با آخرین ویرایش های نرم افزار فراهم می کند. بنابراین ، برای اطمینان از وجود بیت های کافی برای کد برنامه و حفظ تصویر از نسخه قبلی در صورت قدرت ، احتیاط لازم برای طراحی حافظه خارجی مانند حافظه داخلی 128 مگابایتی سری NOR یا 1Gb – 2Gb NAND Flash است. شکست هاحافظه تعبیه شده در چرخه های نوشتاری نیز محدود است و ممکن است برای ذخیره پارامتریک مناسب نباشد ، به خصوص در برنامه هایی که در طول عمر برنامه نیاز به چندین بار بارگذاری داده های پارامتر سیستم دارند. گرچه می توان با حافظه پنهان این محدودیت را برطرف کرد ، اما این امر به هزینه اضافی سیستم انجام می شود. آخرین بررسی نیاز به منظور افزایش توان سیستم فعال برای به روزرسانی های Flash و دستیابی به بازده کلی سیستم در طول دوره های پاک کردن و نوشتن است.ملاحظات حافظه Flash برای راه حلهای M2M با برد بلندراه حل های دوربرد M2M برای اتصال حسگرها و دستگاه های موجود در زیرساخت های بزرگ که از چندین مرز شبکه عبور می کنند ، به اتصال همیشه روشن نیاز دارند. فناوری تلفن همراه رایج ترین کاربرد برای این راه حل ها است. ماژول های تلفن همراه M2M در نسخه های 2G و 3G / 4G در دسترس هستند. شبکه های 3G بر اساس استاندارد جهانی دسترسی سریع بسته های سرعت بالا (HSDPA) ساخته شده اند که با معماری های واحد ریز پردازنده (MPU) سازگار است و تجربیات مرور چندرسانه ای و لحظه ای غنی را امکان پذیر می کند. شبکه های 3G همچنان به عنوان یک انتخاب بین المللی محبوب نسبت به شبکه های کندتر 2G شناخته می شوند و همچنان مشترکان را اضافه می کنند.پیش بینی می شود طی سه سال آینده تعداد اتصالات اینترنت اشیا-مبتنی بر تلفن همراه تقریباً دو برابر شود. ارائه دهندگان تلفن همراه بر روی ارتقا به شبکه های 4G LTE متمرکز شده اند تا خدمات داده با ظرفیت بالا را به طور موثرتری در خود جای دهند. اپراتورهای شبکه تلفن همراه (MNO) که سرویس های درآمدزای M2M را به کار می گیرند از شبکه های 3G و 4G استفاده می کنند تا از منابع شبکه استفاده کنند. در نتیجه ، تأمین کنندگان ماژول M2M ماژول های دارای گواهینامه 2G را از طرح های جدید خارج نمی کنند تا با راه حل های جدیدتر و تولید پیشرفته سازگار شوند. بنابراین ماژول های 3G M2M در نقطه شیرین رشد بازار قرار دارند و انتظار می رود تا سال 2016 تقریبا نیمی از اتصالات M2M تلفن همراه را اشغال کنند.ملاحظات عملکرد ، تراکم ، هزینه و بسته بندیشکل 3 یک ماژول M2M سلولی معمولی ، شامل پشته نرم افزار را نشان می دهد. نیازهای حافظه فلش از 32 مگابایت در ماژول های تلفن همراه 2G تا 4 گیگابایت در ماژول های تلفن همراه 4G متغیر است. ماژول های سلولی 2G سرعت مودم کمتری دارند و از ردیابی حافظه 32 مگابایت / 64 مگابایت برای کد ارتباط مهم برخوردار هستند. در اینجا ، NOR Flash حافظه انتخابی است. معماری آن در محل کار (XiP) امکان اجرای کد از حافظه Flash را فراهم می کند و فقط به 16 مگابایت - 32 مگابایت PSRAM در حافظه فعال یا حافظه پنهان کشیده شده نیاز دارد. ماژول های سلولی 3G / 4G عملکرد و چگالی بیشتری دارند. کد مهم ارتباطی بسیار بالاتر است و سیستم باید نسخه ای از تصویر نرم افزار و نسخه های میان افزار جاوا را ذخیره کند. این امر باعث افزایش تراکم موردنیاز تا 4 گیگابایت حافظه NAND Flash می شود. از نظر هزینه ، SLC NAND گزینه خوبی برای تراکم 1 گیگابایت و بالاتر است.تغییر در NAND Flash به این معنی است که کد نمی تواند مستقیماً از Flash اجرا شود. در عوض ، برای اجرا باید در RAM بارگیری شود. این به عنوان ذخیره و بارگیری (SnD) یا محاسبه معماری حافظه شناخته می شود و باعث می شود که مورد نیاز DRAM خارجی برای سایه و اجرای کد به طور قابل توجهی افزایش یابد. با این حال ، حتی با افزایش DRAM ، راه حل کلی حافظه با یک راه حل NOR Flash و یک DRAM با دانسیته پایین تر ، برابر است.به دلیل ضریب شکل کوچک ماژول های M2M ، بسته های چند تراشه ای (MCP) ترجیح داده می شوند زیرا در مقایسه با اجزای جداگانه Flash و DRAM ، صرفه جویی قابل توجهی در فضای برد ایجاد می کنند. شکل 5 نمونه ای از محلول 1Gb NAND / 512Mb LPDRAM MCP را در بسته بندی 8 9 9 1 1 میلی متر نشان می دهد که به خوبی در ماژول 3G / 4G M2M جای می گیرد.ماندگاری محصولحافظه NOR Flash سابقه بهتری نسبت به NAND Flash در پشتیبانی از برنامه های خودرویی ، صنعتی و پزشکی دارد که با چرخه های عمر طولانی مشخص می شوند و متوسط ​​طول عمر ماژول M2M معمولاً 10+ سال است. NOR Flash همچنین در مدیریت همه توابع حافظه خود کافی است ، در حالی که NAND برای مدیریت عملکردهای حافظه از جمله قابلیت ECC ، مدیریت بلوک بد و تسطیح سایش به پردازنده وابسته است. این امر می تواند گسترش پشتیبانی در طول عمر محصول و کاهش فناوری NAND را دشوار کند زیرا اطمینان از اینکه مشخصات NAND از طریق تغییرات هندسه بدون تغییر باقی می ماند دشوار است.از سناریوهای Case استفاده کنیدقابلیت به روزرسانی حافظه درون سیستم یکی از مزیت های کلیدی فلش مموری است که به برنامه های جاسازی شده ای که معمولاً به تقریباً 100000 دوره PROGRAM و ERASE و حداقل 10 سال نگهداری اطلاعات نیاز دارند ، ارائه می دهد. NOR حافظه Flash به طور سنتی از طریق چندین نسل کوچک شدن هندسه این نیاز را برآورده می کند. در مورد حافظه NAND Flash ، مشخصات با کاهش لیتوگرافی تغییر می کند. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است ، که در آن نیازهای ECC به طور قابل توجهی افزایش می یابد و چرخه های PROGRAM و ERASE برای برنامه های جاسازی شده محدود می شوند ، این اثر در فن آوری های زیر هندسه 30 نانومتری حتی بیشتر نمایان است.سناریوی مورد استفاده به یک عامل مهم در انتخاب حافظه فلش مموری تبدیل می شود که برای برنامه خاص مناسب تر باشد. به عنوان مثال ، برنامه هایی که از معماری SnD استفاده می کنند ، جایی که کد در هنگام فعال سازی و به روزرسانی در DRAM کپی می شود ، می توانند از مزایای هزینه NAND Flash بهره ببرند ، به ویژه هنگامی که میزان تراکم کد بیش از 1 گیگابایت حافظه باشد. از طرف دیگر ، ارزیابی دقیق تری از سناریو مورد استفاده برای برنامه های M2M مورد نیاز است که در آن کدها و به روزرسانی های مکرر اطلاعات ، چرخه برنامه و ERASE را فراتر از محدودیت های فناوری افزایش می دهد.نتیجه گیریدستگاه های M2M مکان های جدید - مانند تولید کف ، شبکه های انرژی ، امکانات بهداشتی و سیستم های حمل و نقل - را به اینترنت متصل می کنند. وقتی یک شی object بتواند خودش را به صورت دیجیتالی نشان دهد ، می توان آن را از هرجایی کنترل کرد. این اتصال به معنای داده های بیشتر است که از مکان های بیشتری جمع آوری می شود ، با روش های بیشتر برای افزایش کارایی و بهبود ایمنی و امنیت. تقاضای داده افزایش یافته بیت های مورد نیاز برای ذخیره سازی و اجرای اقدامات را به عنوان مورد نیاز داده به صورت نمایی درایو می کند. عملکرد ، چگالی ، هزینه ، بسته بندی ، طول عمر ، سناریوهای مورد استفاده از عوامل اصلی در انتخاب راه حل مناسب حافظه برای محصولات M2M شما هستند.