in ,

NAND hoặc NOR đáp ứng nhu cầu thực thi mã và hiệu suất dữ liệu cho ứng dụng Ô tô

Hiệu suất và độ tin cậy rất quan trọng trong các hệ thống sử dụng nhiều bộ nhớ như các cụm điều khiển và ADAS ô tô. Sử dụng flash NAND hoặc NOR độ tin cậy cao mang lại cho các nhà phát triển sự linh hoạt trong thiết kế, và cuối cùng mang lại khả năng lưu trữ tối ưu cho ứng dụng của họ.

Sự phát triển nhanh chóng của cụm điều khiển và hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS) trong các ứng dụng ô tô đã dẫn đến những thay đổi tương ứng — và những tiến bộ — trong công nghệ bộ nhớ. Thay vì chỉ hỗ trợ một vài mặt số và chỉ báo, các cụm điều khiển ngày nay sử dụng giao diện người dùng phức tạp sử dụng nhiều công nghệ sử dụng nhiều bộ nhớ, bao gồm đồ họa độ phân giải cao, video trực tiếp từ camera bên ngoài, công nghệ GPS, âm thanh phát trực tuyến, menu lồng nhau, màn hình cảm ứng và nhận dạng giọng nói.

Các hệ thống ADAS thậm chí còn gây áp lực lớn hơn đối với tài nguyên bộ nhớ với nhu cầu quay video thời gian thực, xác định đối tượng, phân tích dự đoán chuyển động và nhận thức về môi trường như đọc biển báo đường bộ và đánh giá tình trạng đường.

Những yêu cầu khắt khe về bộ nhớ này sẽ tăng lên theo thời gian. Các hệ điều hành như Linux tiếp tục trở nên phức tạp hơn và ngày càng mở rộng. Kích thước và độ phân giải màn hình đang tăng lên và ngày càng phổ biến với các phương tiện lái xe tự động Cấp 2+. Các cụm đồ họa đầy đủ cũng đang xuất hiện trên những chiếc xe hơi cao cấp và sẽ cần được giảm chi phí trước khi chúng có thể được áp dụng trên các loại xe thị trường đại chúng hơn.

Đối với các ứng dụng này, cần phải phân bổ đáng kể bộ nhớ điện tĩnh để lưu trữ mã, đồ họa, âm thanh và các loại dữ liệu khác. Flash thường là công nghệ bộ nhớ điện tĩnh được lựa chọn và các nhà phát triển có thể chọn giữa flash NAND và NOR.

Những cân nhắc chính trong việc lựa chọn công nghệ bộ nhớ bao gồm mật độ bộ nhớ, hiệu suất đọc/ghi và chi phí. Sự dễ dàng của thiết kế là một vấn đề khác. Cuối cùng, bởi vì đây là các hệ thống ô tô, trong đó, ngay cả những lỗi nhỏ về dữ liệu hoặc mã có thể dẫn đến thương tích hoặc tử vong, nên độ tin cậy là bắt buộc.

Mật độ, Hiệu suất và Chi phí

Một tế bào NAND nhỏ hơn một tế bào NOR và có giá mỗi bit thấp hơn bộ nhớ NOR. Do đó, mật độ cao hơn khả dụng trong flash NAND so với flash NOR. Nơi mà NOR thường có lợi thế là khả năng truy cập ngẫu nhiên vào bộ nhớ với thời gian đọc ngắn.

NAND flash truyền thống không thể hỗ trợ thực thi mã bootstrap qua các ranh giới trang, vì vậy các hệ thống lưu trữ mã trong NAND phải chuyển mã chương trình vào RAM, nơi hệ thống có thể thực thi nó. Điều này đã làm cho NOR trở thành lựa chọn phù hợp hơn cho hiệu suất thực thi mã, đặc biệt khi có thể đạt được Thực thi tại chỗ (XiP – Execute in Place) từ NOR.

Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong công nghệ NAND nhằm giải quyết sự thiếu hiệu quả liên quan đến việc thực thi mã có thể giúp người dùng vượt qua thách thức về chi phí khi thiết kế trong flash NOR mật độ cao hơn. Flash nối tiếp, chẳng hạn như LybraFlash của Macronix, giải quyết vấn đề thực thi mã bằng cách cung cấp cho người dùng trải nghiệm đọc NOR mà thiết bị NAND thông thường không thể hỗ trợ. Các sản phẩm như vậy cho phép đọc liên tục, trong khi các tính năng quản lý bộ nhớ như quản lý khối lỗi, cân bằng độ mòn và mã sửa lỗi (ECC) đạt được khả năng tương thích đọc và lưu giữ dữ liệu địa chỉ đến gần đúng flash NOR.

Hãy đi sâu hơn một chút về chủ đề đọc liên tục. Hoạt động đọc flash NAND thông thường dựa trên một “trang” mà MCU không thể đọc liên tục, điều này gây ra sự cố khi bộ tải khởi động ban đầu vượt quá kích thước trang. Điều này được giải quyết bằng cách thêm khả năng đọc trên các trang.

Vấn đề thứ hai liên quan đến việc đọc liên tục là NAND flash có khoảng 98% bit tốt và gặp thêm lỗi trong vòng đời của bộ nhớ. MCU dự kiến bộ nhớ chương trình sẽ tiếp cận và các trang (khối) xấu này dẫn đến mã bị phân mảnh.

Vì vậy, chế độ đọc liên tục, kết hợp với quản lý khối xấu (BBM) và mã sửa lỗi (ECC), cho phép NAND flash nối tiếp nâng cao thực thi mã một cách hiệu quả và đáng tin cậy. Khi lập trình ban đầu hoặc cập nhật thiết bị, BBM tích hợp đảm bảo tránh được các khối xấu. Một bản đồ ảo sắp xếp tất cả các khối mã để MCU đọc bộ nhớ sẽ truy cập mã dưới dạng các khối liền kề.

Quản lý khối xấu tích hợp (BBM) sắp xếp các khối mã sao cho MCU đọc bộ nhớ sẽ truy cập mã như các khối liền kề và tránh được các khối xấu

ECC (xem bên dưới) hoạt động song song với BBM trong việc duy trì độ tin cậy của bộ nhớ mã; nếu một lỗi hoặc các lỗi được phát hiện, ECC thường có thể sửa nó. BBM kết hợp với phần mềm dựa trên MCU sau đó di chuyển mã từ khối xấu sang khối tốt và cập nhật bản đồ ảo, do đó bảo toàn tính liên tục của các khối mã.

Với chế độ đọc liên tục, BBM và ECC, flash nối tiếp nâng cao có thể lưu trữ cả dữ liệu và mã một cách đáng tin cậy. Trên thực tế, flash nối tiếp nâng cao này có thể cung cấp hoặc ước tính mật độ, hiệu suất ghi và hiệu quả chi phí, cùng với khả năng thực thi mã của NOR.

Flash nối tiếp có thể ước tính mật độ, hiệu suất ghi, hiệu quả chi phí và khả năng thực thi mã của flash NOR

Các tính năng này cũng dẫn đến chỉ báo hiệu suất phím khởi động (Boot KPI) tốt hơn. KPI khởi động là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trải nghiệm của người lái. Cụm điều khiển ô tô và ADAS cần khởi động nhanh để tránh việc người lái phải chờ khởi động xe, bật radio và di chuyển. Khi nhiều tính năng hơn, thậm chí nhiều mã và đồ họa được thêm vào các hệ thống này, các nhà phát triển cần tiếp tục tăng tốc độ lưu lượng bộ nhớ hiệu quả để giữ cho KPI khởi động ở mức chấp nhận được.

Độ tin cậy và tính dễ thiết kế

Tính toàn vẹn dữ liệu là điều cần thiết trong các ứng dụng ô tô. Mặc dù cơ hội là rất nhỏ, các bit bộ nhớ có thể bị lật do nhiều nguyên nhân. Công nghệ ECC là một tiêu chuẩn công nghiệp được thiết kế để xác định và sửa một hoặc nhiều lỗi bit, tùy thuộc vào thuật toán ECC được sử dụng. Với ECC, các hệ thống miễn nhiễm với một số loại lỗi dữ liệu nhất định, đáng chú ý nhất là lỗi bit đơn. Điều này cho phép flash nối tiếp nâng cao như vậy để cung cấp tuổi thọ cần thiết cho các ứng dụng ô tô.

Trong các bộ nhớ flash nối tiếp nâng cao như LybraFlash, ECC được tích hợp vào bộ nhớ (còn được gọi là ECC “host-free”). Điều này đơn giản hóa thiết kế hệ thống vì bộ nhớ quản lý ECC của chính nó, một cách minh bạch với host MCU. Các nhà phát triển cũng có thể đặt ngưỡng lật bit ECC để điều chỉnh tuổi thọ của bộ nhớ tổng thể. BBM tích hợp cũng có thể đơn giản hóa thiết kế bằng cách giúp giảm tải quản lý khối xấu từ MCU.

Một vấn đề cần xem xét khi so sánh các bộ nhớ có ECC và BBM tích hợp với các bộ nhớ không có các tính năng này là tổng chi phí sở hữu (TCO). Khi tính toán TCO, các nhà phát triển cần tính đến bất kỳ tải nào trên host MCU dưới dạng trình điều khiển và phần mềm trung gian, cũng như tác động đến thông lượng và độ phức tạp tăng thêm trong thiết kế hệ thống tổng thể. Các yếu tố như khả năng đáp ứng của hệ thống (tức là thời gian khởi động) cũng có thể phát huy tác dụng khi chúng ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng (tức là khởi động hệ thống bị trì hoãn hoặc độ trễ không thể chấp nhận được).

Đối với các ứng dụng sử dụng loại flash nối tiếp nâng cao này để thực thi mã, sự kết hợp của việc đọc liên tục qua các ranh giới trang, BBM, ánh xạ ảo, cân bằng độ mòn và ECC đảm bảo rằng flash này sẽ duy trì mức độ tin cậy cao mà không yêu cầu lập trình chuyên biệt từ các nhà phát triển hoặc gánh nặng host MCU. Ngoài ra, bộ nhớ flash nối tiếp như vậy có sẵn với mật độ cao hơn, giúp tăng dung lượng bộ nhớ trong khi thu nhỏ diện tích bảng.

Tóm lược

Các hệ thống sử dụng nhiều bộ nhớ như cụm điều khiển ô tô và ADAS yêu cầu công nghệ bộ nhớ có thể mang lại hiệu suất và độ tin cậy theo yêu cầu của các ứng dụng này. Tính khả dụng của bộ nhớ NAND nối tiếp mật độ cao cho phép các hệ thống này lưu trữ cả mã và dữ liệu trong một thiết bị nhớ duy nhất với chi phí hệ thống thấp hơn.

Với tùy chọn sử dụng flash NAND hoặc flash NOR độ tin cậy cao, các nhà phát triển có thể linh hoạt hơn trong thiết kế. Cùng với nhau, các công nghệ bộ nhớ không linh hoạt này cho phép các nhà phát triển chọn các khả năng tối ưu cho ứng dụng của họ: NOR nếu cần truy cập ngẫu nhiên nhanh hơn hoặc NAND để có hiệu suất ghi nhanh hơn.

Electronic Design

Bản quyền thuộc về XecoV, đề nghị không sao chép cho mục đích thương mại!
Khi sao chép cho mục đích phi thương mại từ XecoV, đề nghị ghi rõ nguồn: "XecoV.Com". Xin Cảm Ơn!

Bạn nghĩ sao?

1.1k Points
Upvote Downvote
Hero

Được viết bởi Fields Nguyen

Đơn giản là viết - Kỹ thuật Ô tô!

Years Of MembershipUp/Down VoterContent Author

Bình luận

Leave a Reply