固態硬盤越來越迷你,全靠這個設計

很多人都發現自己對小而美沒有抵抗力,迷你緊湊的小主機儘管性能不及臺式電腦,卻依然受到很多人的喜愛。就像下圖這張Intel最新一代NUC遊戲發燒迷你主機,元器件密密麻麻的緊湊排布,讓人有說不出的好感。

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在固態硬盤中也有很多緊湊的設計佈局,下圖是東芝飢餓鯊RD350,SandForce主控與東芝MLC閃存密集而又有序的排列在PCB上。

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由於獨特的結構設計,SandForce是一款成功的無緩存固態硬盤主控方案,與它類似的還有東芝TR200固態硬盤中使用的東芝TC58NC1010GSB主控:體積比閃存顆粒還要迷你

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TC58NC1010GSB是在臺灣群聯PS3111主控基礎上進行的客製化設計,搭載東芝原廠專屬的高穩定性固件。使用它的固態硬盤電路板上只有主控與閃存兩種主要元件,DRAM緩存消失不見了。

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所有固態硬盤都有緩存,這是因為它需要有一處空間可以隨時存取FTL閃存轉換層(映射表)。無緩存並不是沒有緩存,而是緩存從外置改為主控內置。

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同樣使用閃存的優盤之所以沒有固態硬盤快,一方面是閃存通道數量原因,另一方面就是因為沒有FTL映射表造成寫入前閃存擦寫耗時長影響了性能。

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FTL轉換層的結構根據映射方式不同分為Block級和Sector級,後者效能更高但需要的緩存空間也更大,通常來說需要有1GB:1MB的緩存容量配比,256G的固態硬盤通常就配備256MB或更多的DRAM緩存。

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東芝TR200使用的TC58NC1010GSB主控使用了混合FTL映射表,主控內置有比外置DRAM緩存速度更高的SRAM緩存,不過容量相對較小,大約為16MB。使用SRAM緩存維護block級粗略映射表到對應SLC模式記錄的閃存中,再由SLC閃存存儲更詳細的Sector級映射表。通過特別優化之後,東芝TR200的隨機讀寫性能完全不輸於外置DRAM固態硬盤機型:

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除了混合映射表之外,新一代NVMe 1.3標準還引入了新的HMB主機內存緩衝特性,允許無外置緩存的NVMe固態硬盤借用系統內存提升性能。

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東芝今年初在CES大展上發表的RC100就支持HMB功能,它還是一顆單芯片固態硬盤:主控與閃存顆粒集成為一體,只需一顆芯片完成固態硬盤所有功能,達到極致的空間緊湊。

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