Intelligent Power Shield и Power Shield

Вступление

Для повышения общей производительности твердотельного накопителя (SSD) во время работы устройства данные временно записываются в DRAM-кэш, который отличается минимальными задержками при считывании и записи. Поскольку память DRAM является энергозависимой, то для сохранения и копирования данных требуется внешний источник питания.

Во время нормального процесса выключения накопителя хост выдает команду-предупреждение контроллеру твердотельного накопителя о том, что питание может быть отключено в любой момент. В ответ контроллер отправляет подтверждение получения и затем переписывает все временно хранимые в оперативной кэш-памяти данные в флэш-память накопителя.

Тем не менее, в случае непредвиденного отключения питания, данные, которые не хранятся во флеш-памяти и не были переписаны из кэша, будут утеряны. В этом случае сохранная на твердотельном накопителе информация не будет обновлена, что приводит к проблемам несовместимости данных, повреждения данных или даже отказу накопителя.

Неожиданное отключение питания несет угрозу сохранности данных

В случае неожиданного отключения питания потеря данных может произойти по ряду причин:

Запатентованная Transcend технология Intelligent Power Shield (IPS) была создана для минимизации риска повреждения данных и обеспечения их целостности.

Что такое Intelligent Power Shield?

Intelligent Power Shield (IPS) — это технология для твердотельных накопителей, выполненных с применением микросхем DRAM, работающих при напряжении питания 5 В, которая позволяет обеспечить целостность данных при внезапном отключении электропитания. За счет дополнительных конденсаторов, в случае незапланированного отключения питания, IPS помогает продлить время работы устройства для завершения процесса копирования данных в энергонезависимую флэш-память. При включенном питании компьютера эти конденсаторы заряжаются, чтобы в критический момент сыграть роль батареи. После внезапного отключения питания заряженные конденсаторы продолжают питать твердотельный накопитель, что позволяет нормально завершить текущие процессы записи данных во флэш-память.

Как работает IPS?

Твердотельный накопитель имеет встроенный детектор напряжения, который постоянно отслеживает текущее напряжение обеспечиваемого хостом питания. В случае внезапного отключения питания, детектор задействует технологию IPS, при снижении напряжения со стандартных 5 В до 4 В. На этом этапе IPS позволяет избежать повреждения данных, которые хранятся во флэш-памяти NAND. Встроенные конденсаторы обеспечивают достаточное напряжение питания для копирования всех данных из DRAM-кэша во флэш-памяти NAND. Когда напряжение падает ниже 2,3 В, флэш-память NAND переходит в режим защиты от записи, и дальнейшая запись данных становится невозможна.

Сбой питания с и без использования IPS

Продлевая период между моментом внезапного отключения питания и переходом флэш-памяти в режим защиты от записи, твердотельный накопитель может выполнить большее количество операций копирования данных из DRAM-кэша во флэш-память NAND.

При использовании IPS у твердотельного накопителя остается 75 миллисекунд на завершение копирования данных, прежде чем напряжение питания снизится до 2,3 В, и будет задействован режим защиты от записи флэш-памяти NAND. Без IPS у твердотельного накопителя на это есть только 2 миллисекунды.

Что такое Power Shield (PS), и как эта технология отличается от IPS?

Power Shield (PS) — это базовая технология, которая поддерживается всеми встроенными твердотельными накопителями Transcend и позволяет предотвратить потерю данных во флэш-памяти NAND в случае непредвиденного отключения питания. Встроенная схема измерения напряжения (VDT) контроллера постоянно отслеживает параметры внешнего источника питания. В случае падения напряжения питания с 5 до 4 В или же с 3,3 до 2,7 В срабатывает схема VDT, которая запускает механизм PS. Когда происходит внезапное отключение питания, включается схема Power Shield, предотвращающая выполнение контроллером новых команд записи. Выполнение операций записи прекращается, чтобы защитить хранимые во флэш-памяти NAND данные и прошивку накопителя от возможных повреждений. В отличие от IPS, функция PS не продлевает работу устройства для сохранения данных из временного буфера накопителя во флэш-памяти NAND.

Преимущества разработанных Transcend технологий IPS и PS

Transcend имеет эксклюзивные патентные права на технологию IPS. Для повышения производительности Transcend применяет улучшенные компоненты, такие как усовершенствованный детектор напряжения, который включает функцию IPS. Кроме того, Transcend использует полимерные танталовые конденсаторы, отличающиеся повышенной мощностью и низкопрофильными корпусами и способные стабильно функционировать в наиболее сложных условиях эксплуатации.

Более простая и не требующая дополнительных конденсаторов технология PS позволяет накопителю отслеживать параметры питания. При внезапном отключении электропитания падает напряжение, и интегрированный в твердотельный накопитель детектор задействует функцию PS, которая останавливает операции записи во флэш-память NAND, предотвращая, таким образом, возможное повреждение данных.

  IPS PS
Аппаратная часть Благодаря встроенному детектору напряжения (VDT) и дополнительным полимерным танталовым конденсаторам (PTC), технология IPS продлевает работу накопителя при падении напряжения с 4 до 2,3 В и позволяет сохранить данные из временного DRAM-буфера во флэш-память NAND. При падении внешнего напряжения питания до определенного уровня встроенная схема детекции напряжения (VDT) контроллера запускает механизм PS. Контроллер твердотельного накопителя прекращает принимать новые команды записи во флэш-память.
Прошивка Сразу после срабатывания функции IPS прошивка автоматически выполняет запись данных из DRAM-кэша во флэш-память NAND. Контроллер твердотельного накопителя прекращает принимать новые команды записи от хоста, что позволяет обеспечить целостность данных, которые хранятся во флэш-памяти NAND.

Для повышения надежности работы технологии Transcend IPS проводит испытания разработанных компанией механизмов защиты от сбоев в результате отключения питания с использованием оборудования Ulink DriveMaster. В ходе каждого цикла тестирования выполняются следующие шаги:

  1. Хост выдает команду записи контроллеру.
  2. Контроллер перемещает данные в DRAM-кэш.
  3. Ulink отключает питание хоста. Когда напряжение опускается до 4 В, происходит перезапись данных из DRAM кэш в NAND флеш.
  4. Ulink включает питание хоста и сравнивает данные, которые хранит хост, с информацией, записанной во флэш-памяти NAND. В случае несоответствия данных в отчете создается запись об ошибке сравнения.

Устройства, выполненные с использованием разработанной Transcend технологии IPS, прошли через 3000 циклов испытаний. В результате отчеты не содержали ни одной записи об ошибках.

Итоги

Твердотельные накопители Transcend имеют встроенный механизм защиты от внезапного отключения питания, который обеспечивает целостность данных при их пересылке, а также минимизирует вероятность выхода накопителя из строя в результате неожиданного выключения электропитания.

Если вы уже разрешили использование файлов «cookie», вы можете отозвать свое согласие в любой момент времени. Дополнительные сведения можно найти в документе «Положение о файлах «cookie». Изменить настройки

Если вы уже отклонили использование файлов «cookie», вы можете дать свое согласие в любой момент времени. Дополнительные сведения можно найти в документе «Положение о файлах «cookie». Изменить настройки