除了存儲玩家和操作數據之外，係統還需要存儲FPGA和/或MPU使用的遊戲算法圖像（見圖1）。此外

，還需要記錄操作執行狀態和係統堆棧。這些日誌中的數據對於保證賭場運營的安全完整性至關重要。

 

所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)共(gong)同(tong)為(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)帶(dai)來(lai)了(le)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)。必(bi)須(xu)安(an)全(quan)存(cun)儲(chu)大(da)量(liang)數(shu)據(ju)需(xu)要(yao)高(gao)密(mi)度(du)的(de)內(nei)存(cun)。此(ci)外(wai)，內(nei)存(cun)子(zi)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)快(kuai)
，以(yi)防(fang)止(zhi)斷(duan)電(dian)期(qi)間(jian)丟(diu)失(shi)數(shu)據(ju)。

 

非易失性存儲器

 

首先
，非易失性存儲器至關重要。傳統上，遊戲機使用電池供電的SRAM來有效保留內存。但是，這種方法不能提供足夠的可靠性。電池供電的SRAM需要多個組件
，並且比單獨的本地非易失性存儲芯片消耗更多的PCBmianji。tongchangzaihuiliugongyizhihouanzhuangdianchi，yibimianwenduguogaoyingxiangdianchi，yincizhehuizengjiazhizaochengben。dianchihaixuyaoanjihuajinxingweihuhegenghuan。zheyangdeweihuzengjialeyunyingfeiyong。ruguoyouxijicaiyongzhuruwengwengshenghuozhendongzhileidefankui
，zezhezhongzhendonghuidaozhijiangdianchiyishixiao。zuihou
，bufuheRoHS要求的電池給娛樂場經營者帶來了不必要的麻煩。

 

由於這些原因，製造商更喜歡使用無電池非易失性存儲解決方案來存儲記錄的信息。表1列出了幾種類型的非易失性存儲器。 EEPROM有限的耐用性並不適合必須連續運行數十年的遊戲機。

 

（表1：不同非易失性存儲器類型的比較。）

 

基於閃存的方法，即使像EEPROM這樣的有限耐用性計數
，也可以使用稱為損耗平衡的技術來延長存儲器的壽命。 MCUshangderuanjiancaiyongfuzadesuanfalaishibieheshishancunmosun，bingkaishiyudaochaochushezhiyuzhidecuowu。ranhou，suanfasousuolingyigeweimosundekuai
，bingjiangshujuyizhigaikuai。sunhaojunhengsuanfaqingxiangyuchangshizaiFlash設備中平均分配損耗。這使損耗均衡成為一個相當複雜的過程
，在提高可靠性的同時，最終增加了寫入操作的延遲。

 

Flashdexieruxingnenghuichanshengzhongdayingxiang。tongchang
，yaojiludeshujujiangbeibuhuobingshoujidaohuanchongquzhong，zhidaokeyixieruyigewanzhengdekuaiweizhi。jiexialai
，bixutongguohaosunpinghengsuanfalaishibieyaoxierudeneicunkuai，zhekenengshejizaidaxingshujubiaozhongjinxingjiyuruanjiandezhazhao。duiyuFlash
，必須先擦除該塊，然後才能將其寫入。最後，數據緩衝區被寫入內存。

 

實時捕捉

 

當(dang)電(dian)源(yuan)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)時(shi)

，係(xi)統(tong)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)時(shi)間(jian)做(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)。因(yin)此(ci)，為(wei)了(le)以(yi)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)存(cun)儲(chu)遊(you)戲(xi)數(shu)據(ju)，必(bi)須(xu)連(lian)續(xu)捕(bu)獲(huo)和(he)存(cun)儲(chu)數(shu)據(ju)。最(zui)壞(huai)的(de)情(qing)況(kuang)是(shi)在(zai)遊(you)戲(xi)事(shi)件(jian)期(qi)間(jian)發(fa)生(sheng)電(dian)源(yuan)故(gu)障(zhang)，因(yin)為(wei)這(zhe)是(shi)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)產(chan)生(sheng)最(zui)多(duo)的(de)時(shi)刻(ke)。

 

ruguozaishancunxieruguochengzhongderenheshijianfashengguzhang，zehuanchongquzhongdeshujujiangdiushi。xieruguochengyuechang，diushishujudefengxianjiuyueda，zheduiyulijiejiqiweiheguzhangyijijianliwanzhengxingcaozuozhiguanzhongyao。

 

為了最大程度地減少寫入時間並提高整體可靠性
，製造商正在轉向高度可靠的NVRAM解決方案，例如鐵電隨機存取存儲器（FRAM）。作為一種非易失性存儲技術
，FRAM相對於電池供電的SRAM
，EEPROM和閃存
，為數據記錄應用提供了許多優勢。FRAM具有極高的耐用性，可反複讀寫多達10 ^ 14個周期，對於記錄應用程序實際上是無限的。由於具有如此高的耐用性，因此無需進行磨損平衡，從而簡化了寫入過程。

 

此外

，FRAM是shi一yi種zhong隨sui機ji訪fang問wen技ji術shu
，不bu需xu要yao緩huan衝chong區qu，可ke以yi直zhi接jie在zai非fei易yi失shi性xing存cun儲chu單dan元yuan中zhong執zhi行xing寫xie操cao作zuo，而er無wu需xu先xian進jin行xing單dan獨du的de擦ca除chu周zhou期qi。這zhe意yi味wei著zhe在zai收shou集ji數shu據ju時shi，可ke以yi立li即ji將jiang其qi存cun儲chu在zai非fei易yi失shi性xing存cun儲chu器qi中zhong。隨sui機ji訪fang問wen還hai消xiao除chu了le與yu內nei存cun分fen頁ye相xiang關guan的de延yan遲chi。因yin此ci，與yu閃shan存cun使shi用yong緩huan衝chong區qu所suo需xu的de相xiang對dui較jiao長chang的de窗chuang口kou相xiang比bi，可ke以yi“立即”寫入已記錄的數據（參見圖2）。

 

（圖2：在緩衝區中捕獲數據並僅在緩衝區已滿時才將其寫入Flash的延遲使關鍵數據處於危險之中。如果在此期間發生電源故障，則會丟失重要的取證數據。）隨機訪問捕獲的數據可以立即寫入FRAM。這消除了EEPROM的寫入等待時間

，從而最大限度地減少了風險和數據丟失的時間。

 

為了提供更高的可靠性，F-RAM存儲器包括片上錯誤代碼校正（ECC），以檢測和校正位錯誤。此外，FRAM讀取具有破壞性。因此，當讀取數據時，FRAM陣列中的任何位翻轉都會被檢測到並通過ECC進行校正，並將校正後的數據寫回到該陣列中。這確保了更高的可靠性，並提高了FRAM的使用壽命。

 

F-RAM通過串行接口（如SPI）連接到標準存儲控製器。與電池供電的SRAM使用的並行接口相比，串口的使用可釋放處理器引腳，從而使開發人員可以選擇更緊湊的MCU封裝，減少總線走線並減小電路板尺寸。

 

例如Infineon Technologies的Excelon FRAM，可用於工業和汽車級，以確保在極端工作條件下的高可靠性。工業F-RAM在最高溫度為85°C時可以存儲長達10年的數據
，而在60°C時可以存儲到151年。這些存儲器還具有高性能的108 MHZ Quad SPI接口，使它們能夠提供與並行電池供電的SRAM相當的性能。

 

數據和代碼

 

由於其連續，隨機訪問的性質，單個FRAM器件可用於數據記錄和代碼存儲。實際上

，單個存儲器可以代替ROM和RAM設備，因為FRAM同時提供SRAM和Flash的功能。在單個存儲設備中組合數據和代碼可以簡化係統設計並降低總體成本。此外，將算法代碼存儲在FRAM中會自動保留係統在發生故障時使用的代碼映像，這在故障取證過程中非常有用。

 

為了滿足遊戲機等應用程序對內存的可靠需求
，FRAM具有高密度特性，目前最高可達8 Mbit，2021年初將推出16 Mbit產品。

 

當今的賭場運營商需要高度可靠的遊戲機來保護自己的利益
，以防萬一機器在不適當的時間出現故障或斷電。當前的電池供電的SRAM係(xi)統(tong)缺(que)乏(fa)物(wu)理(li)魯(lu)棒(bang)性(xing)，增(zeng)加(jia)了(le)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)
，並(bing)產(chan)生(sheng)了(le)持(chi)續(xu)的(de)維(wei)護(hu)費(fei)用(yong)。基(ji)於(yu)閃(shan)存(cun)的(de)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)在(zai)斷(duan)電(dian)期(qi)間(jian)保(bao)留(liu)數(shu)據(ju)
，但(dan)也(ye)可(ke)以(yi)丟(diu)失(shi)其(qi)緩(huan)衝(chong)區(qu)，緩(huan)衝(chong)區(qu)具(ju)有(you)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)數(shu)據(ju)，對(dui)於(yu)了(le)解(jie)遊(you)戲(xi)係(xi)統(tong)為(wei)何(he)以(yi)及(ji)如(ru)何(he)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。通(tong)過(guo)與(yu)FRAM協xie作zuo
，開kai發fa人ren員yuan可ke以yi創chuang建jian數shu據ju記ji錄lu係xi統tong，該gai係xi統tong通tong過guo在zai捕bu獲huo數shu據ju時shi寫xie入ru數shu據ju來lai提ti供gong最zui高gao的de可ke靠kao性xing，從cong而er確que保bao賭du場chang運yun營ying商shang擁yong有you建jian立li證zheng據ju鏈lian並bing確que保bao可ke以yi成cheng功gong獲huo得de取qu證zheng分fen析xi所suo需xu的de數shu據ju。

 

（作者：Shivendra Singh是賽普拉斯高級應用工程師；Karthik Rangarajan是Infineon的高級產品營銷工程師。）