Kingston 産業用カードの特徴のご紹介

不良ブロック管理

不良ブロックは、データの信頼性が1ビット以上の失われたブロックを指します。不良ブロックには、製造工程中に発生するもの（初期不良ブロック）とカードの寿命が終わるまでに発生するもの（後発不良ブロック）があります。どちらの不良ブロックも発生を避けられないため、NAND フラッシュデバイスのエラーを管理する不良ブロック管理が必要になります。不良ブロック管理では、不良ブロックの識別とフラグ付けを行い、空いている予備の容量を使用して無効なブロックを置換します。これにより不良ブロックにデータが書き込まれることがなくなり、製品の信頼性が強化されます。不良ブロックにデータがある場合、データを正常なブロックに移動してデータ損失を防ぎます。

ECC エンジン

データがホスト PC から、フラッシュコントローラを経由して、NAND ストレージに移動する時、NAND フラッシュメモリはデータの整合性を維持する必要があります。ホストからカードへのデータ転送について話す場合、実際に NAND フラッシュストレージに書き込まれる前のデータを「飛行中のデータ (Data in flight)」あるいは「転送中のデータ (Data in transit)」と呼ぶことがよくあります。フラッシュコントローラには、エラー修正コード（別名 ECC（Error Correction Code））が組み込まれており、このデータ転送の流れで、データに影響を与える可能性のある大部分のエラーを検出し、訂正します。フラッシュメモリチップには、書き込むデータの各ブロックごとに追加エラー訂正情報が含まれています。この情報によって、フラッシュコントローラは、データブロックの読み取りと同時に、エラーを訂正できます。NAND フラッシュメモリはハードディスクドライブと同じように、通常の動作中にビットエラーが発生した場合に、ECC データで直ちに訂正します。NAND デバイスのデータブロックでエラーが多過ぎる場合、そのブロックには「不良ブロック」のマークが付けられ、使用停止されます。不良ブロックと交替に、スペアブロックが稼働を開始しますこのプロセスでは、必要に応じて ECC を使用してデータが修正されます。「スペアブロック」の使用により、SSD の耐用年数および耐久性が向上します。

電源喪失保護

停電は避けられないものであり、適切なハードウェアが使用されていない場合には、業務環境に大混乱をもたらします。データ損失予防には電源喪失保護が必要です。この機能をサポートするホストデバイスは、電力低下を検知した場合、カードにコマンドを送信してすべての操作を停止します。操作を停止することで、カードに現在書き込み中のデータを、電源喪失時までに保存する時間ができます。

自動更新読み取り分散保護

自動更新機能では、データの読み出し頻度の非常に少ない場所を含むフラッシュメモリのデータを読み取り、必要に応じて、読み取り中断エラーやデータ保持エラーなどによって生じたデータ損失を防止するために、自動的にエラーを訂正します。自動更新機能はバックグラウンドで実行されますので、訂正処理中でもコマンドへの応答は遅延しません。

動的データ更新

動的データ更新は、読み取り専用操作中に多数のエラーのあるブロックを除去して、次回使用するために更新できるかを確認するために使用されます。それぞれの読み取りコマンドの処理中に、コントローラは３段階のチェックを実行します。

• 第１段階は、「更新が必要」マークのチェックです。
• 第２段階は、現在存在しているエラービット数のチェックです。
• 第３段階は、現在存在している再試行回数のチェックです。

ガーベージコレクション

ガーベージコレクションは、NAND フラッシュの耐久性と速度を維持するために重要です。NAND フラッシュベースのデバイスは、既存のデータを上書きできません。すでに使用済みのデータブロックに書き込むには、プログラム／消去のサイクルを実行する必要があります。NAND フラッシュコントローラは最初にすべての有効データ（まだ使用中のもの）をコピーして、異なるブロックの空いているページに書き込みます。その後、現在のブロックのすべてのセルを消去（有効および無効の両方のデータ）してから、新しく消去したブロックへの新規データの書き込みを開始します。このプロセスをガーベージコレクションといいます。

ウェアレベリング

Kingston のフラッシュストレージデバイスには、フラッシュメモリすべてのブロックでプログラム/消去 (P/E） サイクル数を均等に配分する高度なウェアレベリング技術を活用する、コントローラが内蔵されています。データを保存するブロックが必要な場合、消去回数のもっとも少ない空のブロックが使用されます。ウェアレベリングはこのようにして、フラッシュメモリの使用可能期間を延長します。