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Rodada de SSD sem DRAM de 11 unidades

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    Introdução e visão geral

    O que aconteceria se o seu SSD perdesse a memória? Ao contrário da crença popular, os SSDs sem DRAM não são novos. Os primeiros SSDs de consumo foram enviados sem um cache DRAM e tiveram um problema de gagueira, de modo que o setor abordou o desempenho lento com DRAM. Mais tarde, a SandForce lançou controladores que aproveitavam uma pequena quantidade de memória dentro do processador flash, uma técnica que ainda encontramos na maioria dos controladores SSD. Estamos examinando vários novos produtos de varejo sem DRAM, juntamente com dois modelos de próxima geração com NAND que nunca testamos antes. No final deste artigo, esperamos saber se os SSDs modernos sem DRAM nos levam de volta à estaca zero ou se esses produtos se estendem de onde o SandForce parou.

    Por diversos motivos, ao longo dos anos diversas empresas investiram em tecnologia para eliminar o cache DRAM. Algumas das empresas não fabricam memória volátil – apenas Samsung, Sk hynix e Micron (Crucial) fabricam NAND e DRAM. Os outros fabricantes de SSDs precisam comprar a memória de um concorrente que também está tentando vender SSDs. A DRAM também consome mais energia do que o flash, está sujeita a grandes oscilações de preço, às vezes está em falta e é um componente crítico que a maioria das empresas não controla.

    Seu computador mantém na memória os dados usados ​​com frequência e os dados de aplicativos, que você pode conhecer como SDRAM, DDR, DDR3 ou DDR4. Os SSDs usam a memória de maneira um pouco diferente, embora possa ser tão importante quanto. Os SSDs não armazenam dados da mesma forma que um HDD, principalmente porque o NAND tem uma vida útil limitada. Seu sistema operacional foi construído com base no pressuposto de que ele armazenaria dados em uma unidade de disco rígido, portanto, direciona os dados para locais específicos (endereços) para armazenamento.

    O controlador SSD embaralha os dados em diferentes endereços para garantir que o flash se desgaste uniformemente, mas o sistema operacional não está ciente da movimentação dos dados. O SSD também realiza operações de coleta de lixo para fornecer blocos livres suficientes para garantir alto desempenho, juntamente com várias outras tarefas em segundo plano que resultam em um conjunto completamente diferente de endereços de dados internos.

    Com efeito, o sistema operacional tem um mapa de endereços de dados onde acredita que os dados estão localizados, que o SSD considera o mapa lógico, enquanto o SSD tem seu próprio mapa físico que reflete onde os dados estão realmente localizados. O SSD mantém os dois mapas separados e faz referência ou atualiza os mapas sempre que o sistema operacional precisa acessar dados. A Flash Translation Layer (FTL) coordena todos os processos.

    Os SSDs manterão todo ou parte do mapa em DDR2 ou DDR3 (geralmente). A DRAM é muito mais rápida que a NAND, portanto, o SSD pode acessar o mapa rapidamente para aumentar o desempenho. A memória do tipo DDR perde dados quando não há energia, mas a NAND os armazena mesmo quando a energia acaba. O SSD mantém uma cópia do mapa na NAND para reduzir a chance de perder o mapa devido a uma perda de energia. (Tecnicamente, o SSD não perde os dados, apenas perde o mapa, então não consegue encontrá-lo).

    Existem algumas abordagens diferentes para eliminar a DRAM. Conhecemos apenas alguns porque o funcionamento interno profundo e os algoritmos tendem a ser segredos comerciais bem guardados. Um método comum é construir uma pequena quantidade de memória no controlador. O controlador Phison S11 que temos em nosso conjunto de testes possui 32 MB de SRAM embutido no controlador, mas é uma quantidade muito pequena de memória em comparação com um módulo externo. Outras técnicas incluem compactar o mapa da camada de tradução flash (essencialmente, é uma planilha complicada, portanto compacta facilmente) ou armazenar em cache uma parte do mapa na memória do sistema (HMB). O controlador SSD acessa apenas 8% do mapa com frequência, portanto, existem maneiras de reduzir a perda de desempenho.

    Infelizmente, os SSDs sem DRAM também têm um lado sinistro. Atualizar o mapa diretamente no flash requer pequenas gravações aleatórias, o que diminui a resistência do SSD. Este é um problema particularmente irritante com o flash NAND 2D TLC planar de baixa resistência. Na Computex em junho passado, um fornecedor de SSD nos contou sobre um SSD OEM 2D TLC que queimará a resistência nominal em pouco mais de um ano. O SSD tem que durar um ano por causa da garantia de um ano do notebook, mas qualquer coisa além de um ano de uso cabe ao usuário consertar. Táticas como essa são as forças motrizes por trás da colocação de SSDs sem DRAM baratos em notebooks de US$ 500.

    Especificações técnicas

    OCZ TL100 (120 GB)

    OCZ TL100 (240 GB)

    SanDisk SSD Plus (120 GB)

    Temos onze SSDs na rede. Além de nossas duas peças de design de referência de protótipo, as outras nove são vendidas on-line e em lojas de varejo. As peças de varejo vêm de quatro séries diferentes e três fabricantes diferentes. Vamos analisar cada modelo individualmente. Vamos começar com os produtos de desenvolvimento de ponta armados com 3D NAND antes de passarmos para os detalhes dos produtos de varejo.

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