毫無疑問，單片集成半導體微電子技術的發明、隨后的完善和持續進步至少在過去五年中塑造了我們的世界。雖然對碳納米管等新材料的研究有可能徹底改變該行業，但在可預見的未來，傳統的半導體技術（可能很快就會被稱為）可能會繼續占據主導地位。

我們對半導體的熟悉和依賴基于很多因素，但其中最重要的是它們的可靠性。半導體行業竭盡全力在每個新工藝（仍受摩爾定律驅動）成為主流之前對其進行全面描述。這意味著集成設備在現場發生故障的情況極為罕見。如果使用得當，它們本質上是健壯且極有彈性的。

不能對大容量存儲進行同樣的假設，這是一個不幸的事實，但卻被廣泛理解和接受。它簡單地歸結為所涉及的物理學；由于磁性存儲包括移動部件，因此它自然會根據使用水平具有有限的預期壽命。但是，由于固態存儲器沒有明顯的移動部件，因此它的使用壽命可能并不那么明顯，它也具有有限的壽命，這也取決于使用情況。

非易失性、可擦除存儲器（如閃存）背后的基本原理是浮動柵極的概念。當然，傳統晶體管有一個柵極，而柵極上的電位會影響通過溝道從源極到漏極的電荷流動。在閃存中，柵極上的電位指示單元的二進制狀態；0 或 1（或者，在多級單元的情況下，為 00、01、10、11）。在斷電后保持這種狀態定義了閃存的非易失性，并且在斷電后添加可以存儲電荷的浮動柵極是閃存功能的基礎。不幸的是，在浮柵上設置電位的過程對于基板來說是相對艱巨的，這意味著它會經歷類似于硬盤驅動器中的運動部件磨損的疲勞。

接受閃存會磨損并可能發生故障這一點很重要，因此減輕潛在故障的影響也很重要且明智。然而，挑戰的一部分是，即使在相同的條件下，并非所有的內存都會以相同的速度耗盡。使這一事實更加復雜的是一個嚴酷的現實，即從來沒有兩個應用程序以完全相同的方式使用內存，所以即使它是可預測的，它也會受到許多因素的影響，其中一些可能是未知的。

這就是高級監控和診斷工具可以提供幫助的地方。由于了解了閃存磨損的性質，因此可以采取預防措施來防止故障的影響，并使用收集到的信息來對要設計的閃存類型做出更明智的設計決策。但是，通常工具無法提供對隱藏在文件系統和 FTL 后面的物理級別的洞察。

了解您的用例

除了在高層次上如何設計系統外，低層次上功能的相互依賴性會動態地改變它的運行方式。這就是固件工程師的技能和經驗發揮作用的地方，因為它能夠以可靠的方式對外部條件和刺激做出反應，這確實決定了任何系統的操作。

當然，這種幾乎隨機的性質意味著使用大容量存儲的方式實際上取決于系統級別的用例，這使得預測這種行為特別困難。深入了解系統在低級別的確切功能，包括訪問內存的頻率、編程/擦除周期的頻率以及由此導致的長期耐用性，這對于幫助預測內存的整體壽命非常有用子系統。

Hyperstone 開發了在實際應用程序中記錄這種低級別活動的方法，并使用由此生成的數據來準確分析內存的使用情況。這種分析有助于設計人員了解他們自己的特定用例以及所選內存類型如何影響整體系統性能，以及預測何時可能發生故障。

Hyperstone 開發的健康監測技術作為 hySMART 工具提供（見下文）。使用標準存儲卡可以捕獲在主機和閃存控制器之間傳遞的事務。這將包括數據傳輸的類型，例如順序或隨機讀取、寫入或讀取的數據量以及傳輸的數據量。該數據的性質將定義客戶的特定用例，但數據的內容仍然對工具隱藏。

了解存儲

Hyperstone 用于執行用例分析的主要工具之一是其專有工具 hySMART。這是對行業標準 SMART（自我監控、分析和報告技術）的擴展，它嵌入在大多數（如果不是全部）硬盤驅動器中，并使用 ATA 命令進行訪問。

雖然 SMART 最初是為了分析硬盤驅動器的健康狀況而開發的，但它已被固態驅動器制造商和現在的 NAND 閃存廣泛采用，原因大致相同。許多命令都適用于這兩種技術，并且現在得到大量 Hyperstone 閃存控制器系列的支持。

使用 SMART ATA 命令進行的分析非常廣泛。Hyperstone 支持 ATA 標準命令以及特定于供應商的命令。通常，發出命令會以 ASCII 字符串或原始十六進制數據的形式返回數據。解釋這些數據的工作落到了 hySMART 工具上，該工具將數據解碼并以更有用的格式呈現，可以幫助開發人員了解所連接內存的運行狀態。

hySMART 工具實際上是一個 GUI，可用于解釋從連接到主機的驅動器收集的 SMART 數據。通過收集驅動器提供的日志數據，它可以以圖形方式表示有關驅動器的關鍵信息，例如備用塊。此外，它還提供有關塊擦除次數的數據，并使用它來預測壽命。ECC 錯誤信息也以圖形方式呈現為 ECC 錯誤直方圖，包括可糾正和不可糾正的錯誤。

結論

閃存是所有現代系統的基本組成部分，因為生成的數據量每天都在增加。物聯網和大數據時代在很大程度上依賴于存儲設備的耐用性，在可以看到系統預期壽命內重復編程/擦除周期的操作條件下。

Hyperstone 開發的高級分析工具變得越來越重要，因為它們使設計團隊能夠更好地了解他們的設計如何使用閃存以及該用例對所選內存的長期影響。

通過與 Hyperstone 密切合作，制造商可以獲得他們現在需要的幫助和支持，以開發更可靠的產品，在其預期的生命周期內提供更高的性能。

審核編輯：郭婷