當前位置:
首頁 > 科技 > 高手速成:讀懂固態硬碟中的「黑話」

高手速成:讀懂固態硬碟中的「黑話」

正所謂「外行看熱鬧,內行看門道」,很多朋友搜尋一款固態硬碟的信息主要看性能跑分,而知識更加豐富的玩家則會重點關注這款固態硬碟的硬體架構,快閃記憶體規格以及主控、固件的口碑。畢竟除了跑分,還有很多因素影響著固態硬碟到底是否好用。

今天存儲極客就將帶你深入到固態硬碟以及快閃記憶體的基礎知識當中,帶你看懂行業「黑話」,不再一臉懵逼。

Channel:通道

提到一個固態硬碟的通道數量,多數時候說的是快閃記憶體通道,但M.2 NVMe固態硬碟會有PCIE通道的參數。我們這裡談的是前者。

快閃記憶體通道數量直接反映了固態硬碟的並發讀寫能力。可以簡單理解為馬路上有多少條車道,顯然通道數量越多,理論性能越好。當然,還有很多影響因素,通道數量只是一個底子。

CE:片選信號

緊跟快閃記憶體通道之後的往往就是CE數量。經常可以在一些固態硬碟評測中看到這樣的介紹,某某主控支持X通道,每通道支持Y CE。CE是Chip Enable片選的縮寫,下圖是一個東芝快閃記憶體顆粒的邏輯結構,2 Die封裝,擁有兩個CE信號。

除了通道可以並行提升吞吐量之外,多CE交錯也可以提高固態硬碟性能。主控的快閃記憶體通道以及每通道支持的CE數量還會影響它最終能夠提供多大的固態硬碟容量。

Package:封裝

我們能夠看到的一顆快閃記憶體就是一個Package封裝,它有TSOP或者BGA兩種形態,前者的引腳在封裝兩側引出,後者則在封裝的底部擁有一個球柵陣列。下圖是東芝TR200固態硬碟中使用的TSOP封裝快閃記憶體顆粒。TSOP和BGA本身沒有好壞之分,通常在空間足夠的情況下使用TSOP,而M.2固態硬碟則大都選擇封裝密度更高的BGA形態。BGA封裝還有一個優勢:每個顆粒能支持2個甚至4個快閃記憶體通道,而TSOP只能支持1個。

我們在上邊看到的黑色顆粒並不是快閃記憶體的本來面目,那只是一到多個晶元通過引線鍵合或者TSV硅通孔工藝完成連接之後,再用樹脂材料封裝並引出針腳。而晶元則是從快閃記憶體晶圓中摘下的一小片合格晶粒。

俗稱的原片就是由原廠檢測並封裝、打上原廠商標的高品質顆粒,原廠固態硬碟,比如上面提到的東芝TR200當中使用的就是這種類型的快閃記憶體。而白片則是未經原廠認證的不明體制快閃記憶體晶元封裝成的快閃記憶體顆粒;黑片是在檢測中明確被淘汰的下腳料,被利益熏心的人低價回收後賭人品。

Die:這裡並不是死的意思

Die也被稱作LUN(邏輯單元),也是快閃記憶體內可執行命令並回報自身狀態的最小獨立單元。下圖是由4個Plane組成兩個Die,兩個die組成的晶元。

單Die容量是衡量快閃記憶體技術先進性的一個指標。單Die容量越大意味著快閃記憶體存儲密度越高,做出來的固態硬碟容量也就越大。目前東芝第三代3D TLC快閃記憶體已經實現512Gb的單Die容量,如果是QLC類型,則能達到768Gb的水平。

Plane:面

一個快閃記憶體Die可以擁有1到多個Plane面。下圖是東芝BiCS3快閃記憶體的一個512Gb Die,包含了兩個256Gb容量的Plane面,總容量512Gb。

Block:塊

接下來就到了微觀領域,通常是無法直接看到外觀的層級。NAND快閃記憶體自問世那一刻起就有一個恆定不變的使用要求:寫入(Program)數據前必須先進行擦除(Erase),而快閃記憶體的最小擦除單位就是Block塊。

Page:頁

每個Block都是由數百乃是數千個Page頁組成的,而Page的意義也非比尋常,它是快閃記憶體當中能夠讀取合寫入的最小單位。當前快閃記憶體的一個Page通常是16KB,如果你需要讀取512位元組的數據,那在快閃記憶體層面上就必須把包含這512位元組數據的整個Page頁內容全部讀出(實際發生的讀取16KB)。

Cell:單元

每個16KB的Page頁又是由大量的Cell單元構成。Cell是快閃記憶體的最小工作單位,執行數據存儲的任務。快閃記憶體根據每個單元內可存儲的數據量分成SLC(1bit/Cell)、MLC(2bit/Cell)、TLC(3bit/Cell)和QLC(4bit/Cell),成本依次降低,容量依次增大,耐用度也依次降低。目前3D TLC是快閃記憶體的主力類型,優質的原廠快閃記憶體配合具備LDPC糾錯的主控,可以實現3000次左右的擦寫壽命,與過去2D平面MLC快閃記憶體接近。

篇幅所限,本文中只能簡單介紹快閃記憶體的知識,更多內容敬請收藏並關注存儲極客的頭條號。


喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 存儲極客 的精彩文章:

電腦固態硬碟掉盤是通病嗎?一個簡單設置搞定全部問題

TAG:存儲極客 |