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11 驱动器 DRAMless SSD 综述

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    简介与概述

    如果您的 SSD 丢失内存会怎样?与流行的看法相反,DRAMless SSD 并不新鲜。第一批没有 DRAM 缓存的消费级 SSD 出货时遇到了卡顿问题,因此业界解决了 DRAM 性能低下的问题。后来,SandForce 发布了利用闪存处理器内的少量内存的控制器,我们在大多数 SSD 控制器中仍然可以找到这种技术。我们正在研究几款新的零售 DRAMless 产品,以及两款采用我们以前从未测试过的 NAND 的下一代型号。在本文结束时,我们希望知道现代 DRAMless SSD 是否让我们回到原点,或者这些产品是否从 SandForce 停止的地方延伸。

    由于各种原因,多年来,有几家公司投资于消除 DRAM 缓存的技术。一些公司不生产易失性存储器——只有三星、Sk hynix 和美光(Crucial)同时生产 NAND 和 DRAM。其他 SSD 制造商必须从也试图销售 SSD 的竞争对手那里购买内存。DRAM 也比闪存消耗更多功率,价格波动剧烈,有时供应短缺,并且是大多数公司无法控制的关键组件。

    您的计算机将经常使用的应用程序数据保存在内存中,您可能将其称为 SDRAM、DDR、DDR3 或 DDR4。SSD 使用内存的方式略有不同,尽管它可能同样重要。SSD 存储数据的方式与 HDD 不同,主要是因为 NAND 的使用寿命有限。您的操作系统是基于将数据存储在硬盘驱动器上的假设而构建的,因此它将数据引导到特定位置(地址)进行存储。

    SSD 控制器将数据移动到不同的地址以确保闪存均匀磨损,但操作系统不知道数据移动。SSD 还执行垃圾收集操作以提供足够的空闲块以确保高性能,以及其他几个导致完全不同的内部数据地址集的后台任务。

    实际上,操作系统有一张它认为数据所在的数据地址映射,SSD 将其视为逻辑映射,而 SSD 有自己的物理映射来反映数据的实际位置。SSD 维护着两个独立的映射,每次操作系统需要访问数据时都会引用或更新映射。Flash 转换层 (FTL) 协调所有过程。

    SSD 会将地图的全部或部分保留在 DDR2 或 DDR3 中(通常)。DRAM 比 NAND 快得多,因此 SSD 可以快速访问地图以提高性能。DDR型内存在没有电源的情况下会丢失数据,但NAND即使在断电时也会存储它。SSD 在 NAND 上保留一份地图副本,以减少因断电而丢失地图的机会。(从技术上讲,SSD不会丢失数据,它只是丢失了地图,因此找不到它)。

    有几种不同的方法可以消除 DRAM。我们只知道一些,因为深层的内部运作和算法往往是保密的商业机密。一种常见的方法是在控制器中构建少量内存。我们在测试池中使用的 Phison S11 控制器具有内置于控制器中的 32MB SRAM,但与外部模块相比,这是非常小的内存量。其他技术包括压缩闪存转换层映射(本质上,它是一个复杂的电子表格,因此很容易压缩)或将映射的一部分缓存在系统内存 (HMB) 中。SSD 控制器频繁访问低至 8% 的地图,因此有办法减少性能损失。

    不幸的是,DRAMless SSD 也有阴险的一面。直接在闪存上更新地图需要小的随机写入,这会消耗 SSD 的耐用性。对于低耐用性平面 2D TLC NAND 闪存来说,这是一个特别令人烦恼的问题。在去年 6 月的 Computex 上,一家 SSD 供应商向我们介绍了一款 OEM 2D TLC SSD,它将在一年多一点的时间内耗尽额定耐用性。由于笔记本电脑的保修期为一年,SSD 必须使用一年,但超过一年的使用价值由用户自行修复。像这样的策略是将廉价的 DRAMless SSD 放入 500 美元的笔记本电脑的驱动力。

    技术规格

    OCZ TL100 (120GB)

    OCZ TL100 (240GB)

    闪迪 SSD Plus (120GB)

    我们在网格上有 11 个 SSD。除了我们的两个原型参考设计部件外,其他九个部件都在网上和零售店销售。零售零件来自四个不同的系列和三个不同的制造商。我们将分别检查每个模型。让我们先从配备 3D NAND 的尖端开发产品开始,然后再讨论零售产品的细节。

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