【经验】先进的算法来实现闪存产品的全局磨损均衡，以确保闪存产品在其使用寿命内得到最大程度的使用
NAND闪存单元排列到页面和块中。 数据写在页面上，但是最小擦除单位是块。 由于闪存的特性，每个编程和擦除（P / E）周期都会使单元磨损，从而使闪存只能在有限的时间内可用。
过去，闪存的预期寿命在很大程度上取决于其类型。 每个单元仅存储1 bit的单层单元（SLC）被认为是最可靠，寿命最长的单元。 多层单元（MLC）（每个单元存储2 bits）的等级接近SLC。 三层和四层单元TLC / QLC仅适用于消费类使用，其低耐久性不能满足企业和工业应用的需求。
得益于技术的巨大进步，闪存的发展已经取得了长足的进步，这主要归功于强大的闪存控制器，可实现更高的可靠性和更长的产品使用寿命。
在本文中，我们讨论了最常见的闪存控制器功能之一，可帮助最大限度地提高闪存的预期寿命。
磨损均衡
磨损均衡机制允许闪存设备在所有块之间平均分配P / E周期。 它可以防止过度使用的块过早磨损，因此可以最大程度地使用所有块。 磨损均衡可延长使用寿命，并提高存储设备的可靠性和耐用性。
图1.带和不带磨损均衡的存储设备的图形表示
磨损均衡有三种类型
动态– 确保仅在擦除次数最少的块上写入数据。 不利的一面是，磨损均衡仅限于“热”或频繁修改的区域，因此那些很少访问的静态数据的块不包括在可用空间池中，从而限制了通过磨损均衡的块的数量。
静态–包括磨损均衡过程中的静态数据或“冷”块。 如果块包含静态或很少访问的数据，则其写入/擦除计数很低。 数据从“冷”块移至“热”块，并将释放的块添加到可用空间池中，以备将来使用。 重新分配静态数据是一个更复杂的过程，因为它涉及多个操作以移动静态数据。 虽然在延长闪存寿命方面更有效，但静态磨损均衡仅覆盖单个闪存芯片。
全局–通过包括可用空间和带有静态数据的块，可以像静态磨损均衡一样工作，但是主要区别在于其覆盖范围扩展到整个闪存设备。
下图说明了执行区域的差异：
动态磨损均衡
单芯片
仅空闲块
静态磨损均衡
单芯片
空闲块+用户数据块
全局磨损均衡
多个芯片，整个设备
空闲块+用户数据块
图2.动态、静态和全局磨损均衡的执行区域差异。 图片参考：嵌入式计算
ATP增强的磨损均衡
ATP使用先进的算法来实现其闪存产品的全局磨损均衡，该算法执行动态和静态磨损均衡，以确保闪存产品在其使用寿命内得到最大程度的使用。
ATP增强型磨损均衡将一个驱动器中的所有NAND闪存组件作为统一的内存管理单元进行处理和管理。 磨损均衡由闪存控制器执行，并且独立于主机系统，从而将对系统性能的影响降至最低。
这个怎么运作：
“增强的磨损均衡”机制有四个主要步骤：
1、建立并更新链路表，该表用于将主机的逻辑地址转换为闪存的物理地址。
2、记录一个区域中所有块的“擦除计数”，并将它们保存到磨损均衡表中。 该表由控制器中的RAM寄存器单元维护。 该表会将每个块的“擦除计数”保留在闪存IC中。
3、查找静态块（擦除计数为“ 0”）并将该块地址保存在磨损均衡指针中。 该指针用于选择要交换的下一个可用块。
4、从备用池中取出一个块时，请检查“擦除计数”。 如果过计数块大于备用块，则将静态备用块替换为过计数块。 “过多计数”表示该块的擦除计数已经高于磨损计数寄存器，因此应尽快交换该块。
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