Выбор хранилища для промышленного приложения

(Источник:Hyperstone)

Флэш-память - это вездесущий компонент практически в каждом электронном устройстве вокруг нас. При покупке он может рассматриваться как товарный товар. Однако реальность далека от того, когда это требуется для использования в промышленном оборудовании. Не зная всей картины с точки зрения сценария использования, легко попасть в ловушку, полагая, что вся память одинакова, и принимать решение исключительно исходя из цены за гигабайт. Многим инженерам-конструкторам может быть трудно отличить высококачественную флэш-память от низкокачественной. Более новая флэш-память большей емкости обычно не означает большей надежности.

Еще одно наблюдение на системном уровне заключается в том, что контроллер флэш-памяти так же важен, как и выбор самой памяти. Вместе контроллер и вспышка определяют качество системы. Следовательно, и то и другое следует рассматривать как единое целое. В этой статье мы собираемся исследовать, почему не все формы подсистем памяти, SSD или USB-накопители созданы равными, и некоторые из критических факторов, которые инженеры должны учитывать при принятии решения о покупке промышленного оборудования.

Температура

Для бытовой электроники рабочие температуры могут незначительно отличаться. Тем не менее, в большинстве случаев мы будем использовать наш компьютер, например, при температуре окружающей среды ниже 20 ° C. Для бытовой электроники допустимый диапазон температур обычно составляет от 0 ° C до 40 ° C, а иногда и до 60 ° C. Однако в промышленной сфере температура и величина ее изменения могут быть более экстремальными. Заявленный промышленный диапазон температур составляет от -40 ° C до + 85 ° C.

Хотя все компоненты и модули, предназначенные для использования в промышленности, будут соответствовать расширенному диапазону рабочих температур, важно помнить, что указанные температуры относятся к окружающей среде. Внутри на стыке температура будет намного выше. Тестирование этих устройств при температуре окружающей среды, скажем, 125 ° C, дает большую уверенность в их надежности. Чтобы смягчить воздействие высоких температур окружающей среды, инженеры должны стремиться выбирать компоненты с более низкой рабочей мощностью. Это поможет поддерживать низкую внутреннюю температуру и окажет положительное влияние на системном уровне.

Попытка использовать флэш-память и контроллер при температурах, для которых они не предназначены, вызовет опасения по поводу возможного сбоя на любом этапе. Неудача - не популярный термин среди промышленных инженеров. Остановка производства и перезапуск может оказаться дорогостоящим. Внезапный выход оборудования из строя неконтролируемым образом может также привести к значительному ущербу, ремонт которого требует больших затрат, и может привести к дальнейшему простою.

Вы можете спросить, почему бы вам не купить USB-накопитель на 32 ГБ, скажем, за 10 долларов в розничном магазине, а вместо этого купить другой, очень похожий, за 30 долларов? Мы постараемся ответить на этот вопрос более подробно, но вы уже можете заметить, что для промышленных приложений каждый модуль тестируется с учетом более требовательных сценариев использования и обеспечения постоянного высокого качества продукции в течение длительного срока службы.

Промышленная надежность начинается с разработки конструкции .

Обеспечение того, чтобы система памяти выдерживала промышленные температуры, возможно, является концом долгого процесса проектирования, который начинается с промышленных качеств, лежащих в основе оборудования. Например, в Hyperstone наши контроллеры флэш-памяти разработаны для промышленных приложений уже на уровне блоков интеллектуальной собственности (IP). Подход к проектированию IP намного более строгий, чем для потребительских устройств, в отношении надежности и отказоустойчивости.

Проверенные методы тестирования применяются для стресс-тестирования IP. Это гарантирует, что конструкция включает запас прочности в отношении критических аспектов, таких как синхронизация и синхронизация. Например, применяется анализ падения напряжения, который помогает определить промышленное качество.

Когда температура является одним из основных факторов, очень важны такие факторы, как время работы оборудования. Это требует времени на разработку и, возможно, площади микросхемы, чтобы убедиться, что микросхема надежно работает при различных температурах. Многолетний опыт привел к эволюции характеристик продукта и его надежности. Каждый новый контроллер продолжает включать в себя отраслевые знания о сценариях использования и поддержку конкретных приложений, накопленную за многие годы.

Еще одним важным элементом является разработка прошивки. К нему нужно подходить с таким же промышленным мышлением и работать параллельно с проектированием аппаратного обеспечения, тесно связанным с ним. Прошивка, используемая во флэш-контроллерах, должна обеспечивать гибкость в будущем. Промышленные системы имеют типичный срок службы десять или более лет, как правило, в очень сложных условиях. Следуя методикам разработки, которые гарантируют, что микропрограммное обеспечение разработано высоко структурированным образом, вы получите больший охват кода во время проверки. Это, в свою очередь, обеспечивает более качественное микропрограммное обеспечение, такое же надежное, как и оборудование, на котором оно работает.

Наконец, тестирование - это фундаментальная часть доставки систем, которые соответствуют сложным промышленным условиям. В дополнение к циклическому изменению температуры, тесты на внезапные перебои в подаче электроэнергии являются частью интенсивной схемы для проверки того, что продукты работают должным образом. Тест на внезапный сбой питания имитирует полную потерю питания. Чтобы сохранить целостность данных, при резервном копировании системы вы должны быть уверены, что данные не были потеряны. В Hyperstone, например, мы тестируем каждый новый продукт и прошивку путем интенсивного отключения и включения питания.

Еще одним важным фактором при использовании флэш-памяти является сохранение данных, которое сильно зависит от рабочей температуры. Данные со временем теряются из флэш-памяти, и чем выше температура окружающей среды, тем выше скорость потери данных. Потеря происходит вне зависимости от того, работает оборудование или нет - еще одна причина, по которой температура является важным фактором. Обычно характеристики сохранения данных для флэш-памяти указаны при 25 ° C. В промышленных условиях довольно часто можно увидеть оборудование, работающее с температурой 60 ° C или около того, и это оказывает сильное влияние на сохранение данных. Например, если вы увеличите температуру системы памяти с комнатной до 60 ° C, скорость сохранения данных, вероятно, снизится в 20 раз. Звучит много. Это очень много. Данные могут быть потеряны через 6 месяцев вместо 10 лет. Выбор флэш-памяти, а также функции обновления, управляемые контроллером, могут защитить ваши данные.

Обеспечение долгосрочной поддержки продукта

Лишь немногие поставщики действительно готовы предоставить долгосрочную поддержку продукции. Выбранный вами поставщик модулей памяти и контроллеров должен быть с вами на каждом этапе пути, от первоначальной концепции дизайна до продукта в эксплуатации. Этот последний момент особенно важен для промышленных приложений, где срок службы может составлять десять или даже двадцать лет, а не два или, возможно, максимум пять лет для потребительских товаров. Например, стремление Hyperstone к долговечности подтверждается тем, что по-прежнему поддерживает контроллеры CF-карт, представленные в 2003 году.

Поставщикам необходимо как можно раньше взаимодействовать с заказчиком, чтобы разрабатывать проекты, наилучшим образом отвечающие требованиям их приложений. Например, в компании Hypestone наш первый вопрос может быть таким:« Какой у вас вариант использования?» Вместе с клиентами мы можем использовать такие инструменты, как наш Use Case Tracker, чтобы точно оценить, как приложение обращается к носителю и нагружает его. Мы можем определить конкретные параметры, такие как шаблоны доступа, скорость записи и чтения, частоту доступа, которые необходимы для оптимизации прошивки, выбрать правильную конфигурацию и емкость и тем самым максимизировать надежность и оптимизировать затраты.

Позже в течение срока службы продукта могут возникнуть проблемы, которые может проанализировать только поставщик контроллера. Отладочные интерфейсы и функции протокола, интегрированные в контроллеры и архитектуру микропрограмм, помогают таким поставщикам, как Hyperstone, анализировать сбои в случае их возникновения. В 99,9% случаев мы можем увидеть, что произошло, и принять меры, чтобы это не повторилось. Попробуйте сделать это с помощью обычного флэш-контроллера!

Заключение

При рассмотрении флеш-накопителя, который должен удовлетворять строгим требованиям промышленной среды, инженеры могут захотеть обратить особое внимание на температуру, промышленные уровни тестирования, поддержку в течение всего срока службы и долгосрочную доступность. Согласование конфигурации с вариантом использования с системой может сэкономить деньги и сэкономить головную боль. В противном случае вы можете получить отличное решение, которое не подходит для вашего приложения