Ein intelligenterer Speicher für IoT-Geräte

Im Allgemeinen bin ich so aufgeregt wie jeder andere, wenn ich höre, dass jemand einen neuen 8-Bit-Flash-Speicherchip auf den Markt bringen wird … also überhaupt nicht. Hin und wieder kommt jedoch etwas, das mich denken lässt:„Wow! Das ist doch clever!“

Bei herkömmlichen 8-Bit-Flash-Speicherchips sind zwei wichtige Dinge zu beachten. Erstens sind sie überall und tauchen im Internet der Dinge (IoT), Industriellen IoT (IIoT), Smart Metering, Heimautomatisierung, Unterhaltungselektronik und medizinischen Überwachungsgeräten auf, um nur einige zu nennen. Zweitens sind sie ziemlich dumm im Schema der Dinge.

Beide Aspekte haben die cleveren Jungs und Chappinnen von Adesto Technologies dazu inspiriert, ihre FusionHD-Geräte vorzustellen. FusionHD-Chips bringen nicht nur das Konzept des Ultra-Low-Power-Speichers auf die nächste Stufe, sondern verfügen auch über eine Reihe intelligenter Funktionen, um die Anforderungen von Produkten der nächsten Generation zu erfüllen.

Die kleinen Racker programmieren
Herkömmliche 8-Bit-Flash-Speichergeräte sind in der Regel als Datenblöcke von 4 Kilobit (kb) Größe organisiert. Um auch kleine Datenmengen zu programmieren, muss ein ganzer Speicherblock geändert werden. Dies beinhaltet das Einlesen des 4-kb-Blocks in einen temporären Cache, das Modifizieren der Daten im Cache und das Löschen des 4-kb-Blocks im Flash (dies dauert sehr lange und die CPU muss das Flash-Gerät ständig zur Überwachung polieren Fortschritt).

Der letzte Schritt ist die Neuprogrammierung des 4-kb-Blocks, wobei die Programmierung jeweils mit 128 Bit oder 256 Bit ausgeführt wird. Das bedeutet, dass 32 × 128-Bit-Seiten oder 16 × 256-Bit-Seiten geschrieben werden müssen, um den 4-kb-Block neu zu programmieren. Die CPU muss jedes Seitenprogrammereignis initiieren und überwachen, was bedeutet, dass sie während der Programmierung wach bleiben muss und Prozessorzyklen brennt, anstatt in den Ruhezustand zu gehen oder nützlichere Aufgaben auszuführen.

Im Vergleich dazu reduzieren FusionHD-Chips die Anforderungen an die CPU-Überwachung drastisch. Wir beginnen mit der Tatsache, dass FusionHD in der Lage ist, entweder eine 128-Bit-Seite oder einen 4-KB-Block zu löschen und zu programmieren, wodurch wertvolle Zeit und Energie für kleine Datenpakete gespart werden. Ergänzt wird dies durch einen Read-Modify-Write-Befehl, wodurch mit einem einzigen Befehl bis zu 128 Bit Daten gespeichert werden können. Dieser Vorgang erfolgt vollautomatisch und erfordert kein Eingreifen der CPU.

Dies ist nun eines der wirklich cleveren Bits (kein Wortspiel beabsichtigt), denn eines der Dinge bei 8-Bit-Flash-Speichergeräten ist, dass die Funktionen der Pins definiert sind. Vier der Pins werden von der SPI-Schnittstelle belegt, die für die bidirektionale Kommunikation von Befehlen und Daten zwischen der CPU und dem Flash-Speicher verwendet wird. Nun, die Jungs und Mädels von Adesto haben sich einen gerissenen Plan ausgedacht (einen Plan, der so gerissen ist, dass man ihn mit einem Schwanz festnageln und ihn ein Wiesel nennen könnte). Sobald die CPU den Befehl zum Einleiten des Schreibens der Daten in den Speicher gesendet hat, programmiert sie einen ihrer SPI-Schnittstellenpins neu, um als flankengetriggerter Interrupt zu fungieren, woraufhin sie entweder andere Aufgaben ausführen kann, wodurch Zeit gespart wird, oder schlafen, wodurch Strom gespart wird. Wenn der Flash-Chip seinen Schreibvorgang abgeschlossen hat, löst er den Interrupt aus, um die CPU darauf aufmerksam zu machen, dass sie für neue Anweisungen bereit ist.

Flexibler SRAM-Puffer
Jeder Flash-Speicher verfügt über einen internen SRAM-Puffer, der verwendet wird, um die Geschwindigkeit des internen Flash-Speicher-Arrays von der Geschwindigkeit des externen Speichers zu entkoppeln. Wenn Daten in diesen Puffer geladen werden, werden sie automatisch in das Flash-Array geschrieben.

Das Problem hierbei ist, dass der Flash-Speicher verschleißt, da jeder Lösch- und Programmierzyklus winzige Schäden an den Flash-Speicherzellen verursacht. Als Ergebnis kann eine Flash-Speicherzelle nach ~100.000 Lösch- und Programmierzyklen ausfallen.

Die Antwort von FusionHD auf dieses Rätsel ist ein flexibler SRAM-Puffer, in den Daten geschrieben werden können, ohne dass der Programmzyklus automatisch gestartet wird. Das bedeutet, dass die CPU neue Daten hinzufügen kann ….[mehr]