東芝RC100 M.2 NVMe固態硬碟HMB特性解讀

東芝RC100是一款非常特殊的NVMe固態硬碟，它使用M.2 2242規格，單面PCB布局，能夠安裝在各種緊湊型筆記本電腦以及普通桌面電腦當中。除了獨特的單晶元結構之外，它還是首個應用HostMemoryBuffer主機內存緩衝的原廠固態硬碟。

觀察結構圖可以看到，東芝RC100晶元中封裝了PCIENVMe主控和快閃記憶體陣列兩部分。快閃記憶體部分由多個最新一代64層堆疊技術製造的BiCS3快閃記憶體晶粒組成，PCIENVMe主控內部則集成了小容量的SRAM緩存，沒有獨立的「外置緩存」晶元出現。

傳統的無外置緩存SSD由於SRAM容量不足以容納全部Look-up-Table快閃記憶體查找表數據，需要有獨立的外置DRAM緩存晶元來確保性能的發揮，通常LUT表的容量配比是每1GB快閃記憶體存儲空間需要搭配1MB的DRAM緩存容量。

而在HMB（HostMemory Buffer主機內存緩衝）技術的幫助下，東芝RC100可以調用部分系統內存作為第二LUT表使用。

東芝RC100的LUT查找表最終被分成了三部分，主控集成的SRAM能夠直接管理大約1GB容量的範圍，加上HMB主機內存緩衝後可以直接管理大約24GB的範圍。超出HMB管理容量之外的LUT表則在NAND快閃記憶體當中存儲。

針對不同大小的工作集，下圖展現了在2-24GB範圍內，HMB主機內存緩衝對於4K QD1隨機讀取性能的積極影響。

RC100可以根據數據熱度動態調整主控SRAM以及HMB主機內存緩衝當中的LUT表，實現對緩存高效利用。

RC100最高只調用38MB系統內存，這樣的設定能夠在幾乎所有PC平台下得到滿足。或許有朋友會問，為何東芝不採用1GB:1MB的比例將完整的LUT查找表全部放入HMB主機內存緩衝當中？這是因為Windows操作系統架構上的限制，HMB使用的內存必須專用於非頁面緩衝池，並且鎖定到主機無法重新分配的特定物理地址，從而限制到主機內存的效率。

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