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1、认识SSD固态硬盘,主控芯片和闪存芯片详解SSD是何物SSD是英文Solid State Disk缩写,中文名为固态硬盘,就是有闪存芯片替代传统碟片制造出来的硬盘。尽管固态硬盘在接口规范、产品尺寸上与机械硬盘相同。但正是因为固态硬盘没有传统硬盘中哪些电机、磁头等机械部件,所以其抗震性能很好,完全没有噪音,还降低了功耗与发热量。主控芯片和闪存芯片是SSD中最为重要的两个原件,也是影响SSD性能的主要因素。其中主控芯片是SSD的大脑,而闪存芯片则是SSD的数据仓库。所以要走进SSD的内部世界,我们就要详细了解主控芯片和闪存芯片的作用。固态硬盘拆解图固态硬盘中的“CPU”在SSD中,主控看上去只是一
2、颗躲在某个角落、并不起眼的小芯片。有句老话叫“秤砣小,压千斤”,这用来形容主控芯片一点也不为过,除了存储部分由闪存芯片负责之外,固态硬盘的功能、规格、工作方式等正是由这颗小小的芯片控制的。主控芯片在SSD中的作用就跟CPU一样,主要是面向调度、协调和控制整个SSD系统而设计的。主控芯片一方面负责合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,另一方面承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。除此之外,主控还负责ECC纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等一系列的功能。典型SSD架构,主控占据了相当重要的位置由于SSD主控的技术含量不低,能玩得转的其实没几家,主要有Marvell、
3、英特尔、三星、OCZ、SandForce、Jmicro等几个厂商。主控性能的好换主要取决于这些主控厂商的技术实力,以及拥有什么样的绝技。例如不同厂商推出的主控芯片在数据处理能力、算法、对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上差距高达数十倍。所以在挑选SSD,首先得挑选主控,这是SSD性能的基础。另外再多说一句,主控性能的发挥也和firmware固件有关,后者相当于SSD的“操作系统”,而固件更新能给性能带来大幅的提升。最典型的例子就是美光M4以及OCZ Vertex 4,两款SSD固件升级之后,性能立马猛增。这相当于免费的午餐,SSD用户遇上固件升级可不要拒绝
4、哦。数据的仓库在SSD中,另一个重要角色就是闪存芯片了。它的作用简单来说就是SSD的数据仓库,反正“老大(主控)”交待存放的东西都要往这里装。对于闪存芯片,新手们最需要掌握的知识点是分清闪存芯片的种类。别被SLC和MLC弄晕闪存芯片主要有两类,即SLC(Single Layer Cell 单层单元)闪存芯片和MLC(Multi-Level Cell多层单元)闪存芯片。SLC的特点是寿命长,理论上极限擦写次数可以达到10万次,因此SLC是目前可靠性最高的闪存芯片,一直是企业级SSD的首选。不过高可靠性也带来了高成本,采用SLC闪存芯片的SSD最大的问题在于价格偏高。相比之下,MLC的编程/擦除次
5、数较少,每单元2位的闪存编程擦除次数是1万次,每单元3位的闪存擦除次数是30005000次,但MLC胜在成本低,通常作为消费级SSD使用。英特尔25nmMLC闪存颗粒三星的TLC闪存颗粒值得关注的是,厂商们一直在努力改进MLC、使用各种技术来提供MLC的可靠性,在这基础上厂商们推出了“企业级MLC”(eMLC)。其实消费级MLC及企业级MLC闪存都是在同一片晶圆上所制造出的闪存颗粒,只不过数据可靠性有很大的差异,这些颗粒都经过挑选,以符合比标准MLC测试程序更加严苛的服务器组件测试流程,通过这些测试的芯片称之为“eMLC闪存”。这些eMLC 的编程/擦除周期通常比标准MLC的30,000次高3
6、倍左右,可提供更高可靠性。同步闪存与异步闪存我们顺便谈一下同步闪存与异步闪存。同步闪存、异步闪存并不是闪存的两种类型两者主要区别是工作模式不一样。同步模式是ONFI(Open NAND Flash Interface)2.0标准引入的新功能,通过加入同步时钟发生器,主控可以通过发送同步指令激活闪存上的同步时钟信号,以实现更大的带宽。打个比方,如果异步模式闪存的带宽为50MB/s,而同步模式下闪存带宽可达到133MB/s以上。当然,同步模式下的高传输率对闪存芯片的品质也提出了更高的要求,当闪存芯片通过同步检测时就被标为“同步闪存“,通过不过则被标为”异步闪存”。可以说,同步与异步闪存也是同一生产线上下来的,颗粒品质差异才产生“优等生”与“差等生”的区别。小贴士:ONFI标准ONFI(Open NAND Flash Interface)标准是由英特尔,镁光,海力士,台湾群联电子,SanDisk, 索尼,飞索半导体为首宣布统一制定的连接NAND闪存和控制芯片的接口标准,当初制定ONFI标准的主要目的是统一当时混乱的闪存标准。注:此文来自公孙博客