全国网站建设公,学院网站开发网站定位,济南网站建设_美叶网络,软件开发培训机构出来的人社保是怎么交的在我们的日常生活中#xff0c;我们经常会遇到一些“快如闪电”的事物#xff1a;比如那场突如其来的雨、那个突然出现在你眼前的前任、还有就是今天我们要聊的——固态硬盘#xff08;SSD#xff09;。
如果你是一个技术宅#xff0c;或者对速度有着近乎偏执的追求… 在我们的日常生活中我们经常会遇到一些“快如闪电”的事物比如那场突如其来的雨、那个突然出现在你眼前的前任、还有就是今天我们要聊的——固态硬盘SSD。
如果你是一个技术宅或者对速度有着近乎偏执的追求那么恭喜你你找到了一个新朋友。这个朋友不仅快而且非常稳定。他可以让你的游戏加载瞬间完成让你的工作效率翻倍甚至让你的电脑启动时间从“泡一杯咖啡”缩短到“打个哈欠”。
但你知道吗这种神奇的速度背后隐藏着一个复杂的结构和原理。这就是我们今天要探索的主题——SSD架构原理。我们将深入到它的内部看看那些小小的闪存颗粒是如何变成我们手中的高速存储设备的。这就像是一次奇妙的探险我们将一起揭开SSD神秘面纱一探究竟
先来看一张完整架构SSD主要包括了与Host接口协议、控制器芯片SOCNAND闪存DRAM缓存。 Host下发IO到SSD内部的处理逻辑如下图。这里面核心点IO逻辑地址LSA(或者叫LBA)到真正最后落入NAND还有一层FTL转化为了NAND的物理地址PPN或者叫做PBA。 FTL管理着逻辑地址和物理地址的映射关系。有时候逻辑地址不变对应的物理地址在不断变化。 IO最后写入NAND的过程也有很多关卡 与SSD控制交互的NAND Channel每个Channel通道有独立的NAND控制芯片。 每个Channel也有多个NAND芯片不同芯片之间又有Way的概念。 每个NAND芯片又包括了多个NAND die。 每个Die再细分还有不同Plane 每个Plane有很多个数据块Block 每个Block再细分就有了Page每个block会有上千个page数据页。 为了提升固态硬盘SSD的性能NAND相关的并发访问优化是关键因素之一涉及NAND并发访问主要有以下几个方面 多通道设计现代SSD通常使用多通道架构每个通道连接一组NAND闪存芯片。这样可以同时处理多个并行读写操作从而提高I/O吞吐量和响应时间。 Way Pipeline设计因为共享同一个channel通道并不能完全并发执行。但NAND有erase/program/read多种操作不同的操作响应时间也不一样可以通过way pipeline的方式尽可能优化响应时间。这部分主要是在NAND package内部交叉执行interleaving die间并发当一个NAND芯片封装包含多个die时可以在不同die之间并行地执行读写操作。这可以通过先进的控制器算法来实现以充分利用所有可用资源。 Plane间并发在NAND闪存中一个die晶片通常由多个plane组成。每个plane都包含独立的地址线、数据线和控制信号能够并行地执行读写操作。不同plane之间的共享可以提高SSD的性能和效率。目前NAND都支持multi-plane的操作。 在进行数据写入数据页page时不同的分配规则比如Way优先、CH优先、Die优先对性能有很大的影响。 如果以Channel优先进行Page页的分配策略结合Way、Die、Plane的组合排列数据分布的可能组合如下 如果以Way优先进行Page页的分配策略结合Channel、Die、Plane的组合排列数据分布的可能组合如下 如果以Die优先进行Page页的分配策略结合Channel、Way、Plane的组合排列数据分布的可能组合如下 如果以Plane优先进行Page页的分配策略结合Channel、Way、Die的组合排列数据分布的可能组合如下 不同的page分配策略中整体的有效利用率在43%。 不同的page分配策略在读写过程中有80%的时间处于idle状态。 SSD整体优化策略就是要低延迟高带宽增加NAND的并发度。 声明本文内容参考 Yonsei University Myoungsoo Jung教授团队研究比较早期成果如果有不当之处恭请留言指正感谢
