智慧电源保护(IPS)

简介

当固态硬盘(Solid State Drive; SSD)运作时,数据会先被暂存于DRAM的高速缓存内。目的是为了利用DRAM快速反应时间的优势藉以提升SSD的效能。由于DRAM高速缓存为挥发性内存,需要外部电源来保留并写入数据。

在一个正常的电源关闭过程中,指令会从Host发送到SSD控制器告知电源很快即将中断,SSD控制器会送回确认信息给Host,然后再将暂存于DRAM快取的数据存入Flash内。如图1。

可是,当主机电源无预警中断时,在没有电源及没有事先通知的情况下,正在传输中的数据无法被保存也不会传输到Flash内。在此情况下,储存在SSD的数据无法被正确更新,这将导致数据不兼容的问题、数据损毁、甚至造成整个设备故障。

断电时的数据风险

在发生未预期的断电状态下,数据可能在下图(图2)中任何的情况下造成遗失。

创见的智慧电源保护(IPS)专利设计就是用来降低数据损毁的风险以及确保数据的完整性。

什么是智慧电源保护?

智慧电源保护(IPS)是一项专为具有DRAM 的SSD量身订作的技术,主机突然断电时,它能将电压维持在5V以确保数据传输的完整性。透过增加电容数量,IPS可以延长时间让资料完成传输。当电源重新被打开后,电容会扮演蓄电电池的角色透过计算机来充电。若电源意外中断,这些充好电的电容会持续供电给SSD,让数据可以完整的被写入。

IPS 如何运作?

SSD搭载了电压侦测器用以持续监控主机的电压电位。万一电压突然流失,从5V下降到4V时,电压侦测器会触动IPS系统。在这个状态下,IPS 会确保数据讯息完整地储存在内存内,内建的电容会持续提供足够的电力让数据从DRAM快取中储存到Flash内。当电压低于2.3V时,Flash会进入写入保护模式,届时数据将再也无法被写入内存。 如图3。

有/无搭载IPS的不正常断电情形

透过延长瞬间断电与SSD进入写入保护模式两者间隔的时间,IPS可以让更多暂存于DRAM快取的资料写入Flash内。 请详见图4

有搭载IPS的SSD,在电压降至2.3V写入保护模式之前,会有至少75毫秒的时间让数据写入Flash内。无搭载IPS的SSD仅有2毫秒的写入时间。

创见IPS的优势

创见取得了IPS的独家专利。且为求更高的效能表现,创见也选用更优质的零件,如:利用先进的电压侦测器来启动IPS。除此之外,创见使用钽质电容─高电荷负载及精巧尺寸的电容,让SSD能够在较严苛的环境下运作更加稳定。请详见以下表格

  IPS Without IPS
硬件 透过内建的电压侦测器(VDT)以及附加的钽质电容(Polymer Tantalum Capacitor; PTC), 在电压从4V降到2.3V前,IPS提供了更多的时间让数据从DRAM写入Flash内。 当电压降至4V时,电容会开始放电,接着SSD控制器将会停止接收新指令的写入
韧体 IPS一旦被启动后,韧体会自动地将数据从DRAM的快取内存入Flash。 SSD控制器停止接收新指令的写入

为了确保更高的可靠度,创见的IPS技术透过 Ulink机台搭配Ulink DriveMaster软件来检测电源中断的保护机制,每次测试循环都包含以下步骤:

  1. Host写入指令到DRAM
  2. Ulink关闭Host电源。当VDT侦测到电压降至4V,数据从DRAM的快取存入Flash
  3. Ulink将Host电源打开,对比主机内部数据与SSD Flash内部数据,如果有发现数据不一致,则显示“比对错误”的字样

创见的IPS经过3,000次的循环测试后,检测结果,资料不一致的次数为0。

总结

创见的SSD整合了电源中断保护机制,以确保数据传输的可靠度以及将意外断电而导致的设备损毁机率降至最低。

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