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11-Laufwerke DRAMless SSD-Zusammenfassung

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    Einführung & Überblick

    Was würde passieren, wenn Ihre SSD ihren Speicher verlieren würde? Entgegen der landläufigen Meinung sind DRAMless SSDs nicht neu. Die ersten Verbraucher-SSDs, die ohne DRAM-Cache ausgeliefert wurden, hatten ein Stotterproblem, sodass die Industrie die langsame Leistung mit DRAM ansprach. Später veröffentlichte SandForce Controller, die eine kleine Menge an Speicher im Flash-Prozessor nutzten, eine Technik, die wir immer noch in den meisten SSD-Controllern finden. Wir untersuchen mehrere neue DRAMless-Produkte für den Einzelhandel sowie zwei Modelle der nächsten Generation mit NAND, die wir noch nie zuvor getestet haben. Am Ende dieses Artikels hoffen wir zu wissen, ob uns moderne DRAMless-SSDs wieder auf den Anfang bringen oder ob diese Produkte dort weitermachen, wo SandForce aufgehört hat.

    Aus verschiedenen Gründen haben im Laufe der Jahre mehrere Unternehmen in Technologie investiert, um den DRAM-Cache zu eliminieren. Einige der Unternehmen stellen keine flüchtigen Speicher her – nur Samsung, Skhynix und Micron (Crucial) stellen sowohl NAND als auch DRAM her. Die anderen SSD-Hersteller müssen den Speicher von einem Konkurrenten kaufen, der ebenfalls versucht, SSDs zu verkaufen. Der DRAM verbraucht auch mehr Strom als Flash, unterliegt heftigen Preisschwankungen, ist manchmal knapp und eine kritische Komponente, die die meisten Unternehmen nicht kontrollieren.

    Ihr Computer speichert häufig verwendete und Anwendungsdaten im Arbeitsspeicher, den Sie vielleicht als SDRAM, DDR, DDR3 oder DDR4 kennen. SSDs verwenden den Speicher etwas anders, obwohl er genauso wichtig sein kann. SSDs speichern Daten nicht auf die gleiche Weise wie eine Festplatte, hauptsächlich weil NAND eine begrenzte Lebensdauer hat. Ihr Betriebssystem wurde auf der Annahme aufgebaut, dass es Daten auf einer Festplatte speichern würde, also leitet es Daten zur Speicherung an bestimmte Speicherorte (Adressen).

    Der SSD-Controller verschiebt die Daten an verschiedene Adressen, um sicherzustellen, dass der Flash gleichmäßig abgenutzt wird, aber das Betriebssystem ist sich der Datenbewegung nicht bewusst. Die SSD führt auch Garbage Collection-Operationen durch, um genügend freie Blöcke bereitzustellen, um eine hohe Leistung zu gewährleisten, zusammen mit mehreren anderen Hintergrundaufgaben, die zu einem völlig anderen Satz interner Datenadressen führen.

    Tatsächlich hat das Betriebssystem eine Karte von Datenadressen, an denen sich die Daten seiner Meinung nach befinden, die die SSD als logische Karte betrachtet, während die SSD ihre eigene physische Karte hat, die widerspiegelt, wo sich die Daten tatsächlich befinden. Die SSD verwaltet die beiden separaten Karten und referenziert oder aktualisiert die Karten jedes Mal, wenn das Betriebssystem auf Daten zugreifen muss. Der Flash Translation Layer (FTL) koordiniert alle Prozesse.

    SSDs behalten die gesamte oder einen Teil der Karte in DDR2 oder DDR3 (normalerweise). DRAM ist viel schneller als NAND, sodass die SSD schnell auf die Karte zugreifen kann, um die Leistung zu steigern. DDR-Speicher verlieren Daten, wenn kein Strom vorhanden ist, aber NAND speichert sie auch dann, wenn der Strom ausfällt. Die SSD behält eine Kopie der Karte auf dem NAND, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sie die Karte durch einen Stromausfall verliert. (Technisch gesehen verliert die SSD keine Daten, sie verliert nur die Karte, sodass sie sie nicht finden kann).

    Es gibt ein paar verschiedene Ansätze, um DRAM zu eliminieren. Wir kennen nur wenige, weil die tiefen inneren Abläufe und Algorithmen in der Regel streng gehütete Geschäftsgeheimnisse sind. Eine übliche Methode besteht darin, eine kleine Speichermenge in den Controller einzubauen. Der Phison S11-Controller, den wir in unserem Testpool haben, verfügt über 32 MB SRAM, die in den Controller integriert sind, aber das ist eine sehr kleine Speichermenge im Vergleich zu einem externen Modul. Andere Techniken umfassen das Komprimieren der Karte der Flash-Übersetzungsschicht (im Wesentlichen handelt es sich um eine komplizierte Tabelle, sodass sie sich leicht komprimieren lässt) oder das Zwischenspeichern eines Teils der Karte im Systemspeicher (HMB). Der SSD-Controller greift häufig auf nur 8 Prozent der Karte zu, sodass es Möglichkeiten gibt, den Leistungsverlust zu reduzieren.

    Leider haben DRAMless SSDs auch eine finstere Seite. Das Aktualisieren der Karte direkt auf dem Flash erfordert kleine zufällige Schreibvorgänge, die die Ausdauer der SSD beeinträchtigen. Dies ist ein besonders ärgerliches Problem bei planarem 2D-TLC-NAND-Flash mit geringer Lebensdauer. Auf der Computex im vergangenen Juni erzählte uns ein SSD-Anbieter von einer OEM-2D-TLC-SSD, die die Nenndauer in etwas mehr als einem Jahr durchbrennen wird. Die SSD muss aufgrund der einjährigen Garantie des Notebooks ein Jahr halten, aber alles, was über die einjährige Nutzung hinausgeht, muss der Benutzer reparieren. Taktiken wie diese sind die treibenden Kräfte hinter dem Einbau billiger DRAMless-SSDs in 500-Dollar-Notebooks.

    Technische Spezifikationen

    OCZ TL100 (120 GB)

    OCZ TL100 (240 GB)

    SanDisk SSD Plus (120 GB)

    Wir haben elf SSDs im Grid. Abgesehen von unseren zwei Prototyp-Referenzdesignteilen werden die anderen neun online und in Einzelhandelsgeschäften verkauft. Die Retail-Teile stammen aus vier verschiedenen Serien und drei verschiedenen Herstellern. Wir gehen jedes Modell einzeln durch. Beginnen wir mit den hochmodernen Entwicklungsprodukten, die mit 3D-NAND ausgestattet sind, bevor wir uns den Details der Einzelhandelsprodukte zuwenden.

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