Intelligent Power Shield

Grundlagen

Während des Betriebs einer Solid State Drive (SSD) werden Daten temporär im DRAM Cache zwischengespeichert, um die Leistung der SSD zu steigern. Die SSD profitiert von den schnellen Reaktionszeiten des DRAM. Da der DRAM Cache flüchtig ist, wird eine externe Stromzufuhr benötigt, um die Daten im Zwischenspeicher zu halten oder ihn zu leeren.

Bei reibungslosem Abschalten der Stromzufuhr wird die Information vom Host an den Controller der SSD gegeben, dass der Strom in Kürze abgeschaltet wird. Der Controller schickt im folgenden Schritt eine Bestätigung zurück an den Controller und kopiert alle Daten, die bis dahin temporär im DRAM Cache gespeichert waren auf den NAND Flash. Siehe Abbildung 1.

Bei unerwartetem Ausfall der Stromzufuhr ohne vorherige Ankündigung und erneute Stromversorgung können die im DRAM befindlichen Daten jedoch weder auf den Flash geschrieben noch aus den Flashzellen gelöscht werden. In diesem Fall können besagte Daten ein Kompatibilitätsproblem, Datenverlust oder einen kompletten Ausfall des Geräts herbeiführen.

Gefahr des Datenverlusts bei Unterbrechung der Stromzufuhr

Im Falle einer unerwarteten Unterbrechung der Stromzufuhr besteht die Möglichkeit, dass Daten in einem der in Abbildung 2 abgebildeten Prozesse verloren gehen.

Transcends patentiertes Intelligent Power Shield (IPS) wurde dafür entwickelt, die Gefahr des Datenverlusts zu minimieren und ultimative Datensicherheit zu ermöglichen.

Was ist das Intelligent Power Shield?

Intelligent Power Shield (IPS) ist eine Technologie für 5V DRAM SSDs um sicherzustellen, dass Daten im Falle eines Stromausfalls bestmöglich geschützt sind. Durch den Einbau von Kondensatoren kann das IPS während der benötigten Bearbeitungszeit weiterhin die Stromversorgung in der SSD aufrecht erhalten, auch wenn auf der Geräteseite der Strom bereits ausgefallen ist. Solange das Gerät an der Stromzufuhr hängt, arbeiten die Kondensatoren als Batterien, die vom Strom des Computers gespeist werden. Während eines unerwarteten Stromausfalls können die aufgeladenen Kondensatoren der SSD weiterhin Strom zur Verfügung stellen und ermöglichen damit, den Schreibprozess der Daten zu beenden.

Wie funktioniert das IPS?

Die SSD hat einen Spannungssensor, der kontinuierlich die vom Host zur Verfügung gestellte Spannung überprüft. Im Falle eines plötzlichen Spannungsabfalls von 5V auf unter 4V meldet dies der Sensor unverzüglich dem IPS. An diesem Punkt stellt das IPS sicher, dass die im NAND abgelegten Daten nicht beschädigt werden. Die eingebauten Kondensatoren ermöglichen weiterhin eine ununterbrochene Stromzufuhr und die Daten können vom DRAM in den NAND Flash übertragen werden. Im Falle eines Spannungsabfalls auf unter 2.3V wechselt der NAND Flash in einen Schreibschutzmodus und verhindert, dass weitere Daten geschrieben werden können. Siehe hierzu Abbildung 3.

Stromausfall mit und ohne IPS

Indem die Zeit zwischen Stromausfall und Einsetzen des Schreibschutz-Modus stark verlängert wird, kann die SSD mehr Daten vom DRAM auf den NAND Flash überspielen. Siehe hierzu Abbildung 4.

Mit IPS hat die SSD mehr als 75 Millisekunden, um den Datenübertragungsprozess abzuschließen, bevor der NAND Flash bei 2.3V in den Schreibschutz-Modus wechselt. Ohne IPS stehen der SSD nur ca. 2 Millisekunden Zeit zur Verfügung.

Vorteile von Transcends IPS

Transcend hat das exklusive Patent für die IPS Technologie. Für noch bessere Performance verwendet Transcend die besten Komponenten wie z.B. einen fortschrittlichen Spannungssensor als Informationsquelle für das IPS. Zusätzlich verwendet Transcend zuverlässige Polymer-Tantal Kondensatoren, die hochbelastbar und schwingungsarm sind und somit hervorragend geeignet für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen. Siehe folgende Tabelle:

Um die hohe Zuverlässigkeit nachzuweisen verwendet Transcends IPS Technologie Ulink DriveMaster Power Hubs um die firmeneigene Stromausfallschutz-Technologie zu überprüfen. Jeder Prüflauf umfasst die folgenden Schritte::

  1. 1. Host schreibt Kommandos an den DRAM.
  2. 2. Ulink schaltet den Host ab. Wenn der Spannungssensor meldet, dass die Spannung auf 4V fällt, werden die Daten automatisch von DRAM auf den NAND Flash überschrieben.
  3. 3. Ulink schaltet den Host wieder an und vergleicht die Daten im Host mit den Daten im NAND Flash. Falls Unstimmigkeiten auftreten, wenden diese im Report als „nicht übereinstimmend“ angezeigt.

Transcends IPS hat 3.000 Testdurchläufe absolviert. Es wurden 0 “nicht übereinstimmende” Ergebnisse protokolliert.

Zusammenfassung

Transcends SSD Produkte bieten einen integrierten Stromausfall-Schutz-Mechanismus um eine zuverlässige Datenübertragung zu gewährleisten und die Wahrscheinlichkeit von Geräteausfällen im Zuge unerwarteter Stromausfälle zu minimieren.

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