06.25 讓固態硬盤更快的祕訣

讓固態硬盤更快的秘訣

固態硬盤主要由主控、緩存和閃存組成,閃存既是固態硬盤的主要成本要素,也是固態硬盤性能的直接決定者。

讓固態硬盤更快的秘訣

一塊固態硬盤是否優秀很大程度上取決於它所使用的閃存。消費級固態硬盤當前已經發展到TLC時期,並有望於今年末進入QLC世代。在容量變大的同時,閃存的寫入性能會受到不利的影響,SLC緩存就是為解決閃存寫入速度短板而生。

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閃存使用電子記錄和表達數據,TLC閃存每個存儲單元可以記錄3比特數據,因而被命名為Triple-Level Cell。當然,在必要的時候,它也可以模擬SLC閃存使用,即每個存儲單元只記錄1個比特數據,此時它的讀寫速度都將接近於SLC閃存的表現,這就是SLC緩存的基本原理。

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所有TLC固態硬盤都使用了SLC緩存,東芝TR200也不例外。

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TR200使用了當前最先進的64層堆疊3D TLC閃存,相比二維閃存具有更高的存儲密度和更大的存儲器單元間隔,寫入速度更高使用壽命更長。不過,3D閃存要發揮更強的性能依然需要有一些閃存特性的配合。

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Copy Back是閃存芯片的一項功能,它可以快速的將1個頁(Page)的內容複製到另外一個指定的頁當中。這對於垃圾回收(GC,Garbage Collection)非常有用,藉助Copy Back可以快速地將有效頁從準備擦除的塊中提取出來寫入到新的塊中,完成對有效頁的整理歸併。相比傳統的先將Page讀取到外置緩存,再由外置緩存寫入新的Page更為高效。

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Copy Back將一整頁(來源Page)中讀取並複製到閃存面(Plane)的內部頁緩存區當中,再將它寫入到另一個頁中(目標Page),數據資料無需經過外置緩存,減少了數據在外置緩存間傳輸的時間,同時也減輕了主控的數據處理壓力,實現類似於DMA(直接存儲器訪問)的效果。

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東芝TR200所用BiCS3閃存支持Copy Back指令,除了能提升GC垃圾回收的效率之外,還增強了SLC緩存釋放的效率。

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當然,使用Copy Back實現SLC緩存的釋放處理,對閃存出錯率提出了很高的要求。由於Copy Back有可能造成數據存儲過程中累積錯誤bit位數增加,只有高品質的TLC閃存才能滿足Copy Back的要求。東芝製造的BiCS 3D閃存以優秀的高可靠性表現充分勝任Copy Back需求,TR200也因此具備了業界領先的高性能水準。

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關於東芝:

東芝於1987年發明了NAND閃存,並且率先於1991年開始量產該產品,開創了閃存世界。2007年,東芝首次宣佈三維閃存堆疊技術:BiCS Flash。


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