Архитектура SSD

Ячейки flash-памяти являются базовой технологией для твердотельных накопителей (SSD, Solid State Drive) и запоминающих устройств на ее основе (USB-флеш-накопителей), но, прежде чем информация будет записана на чип памяти, данным предстоит пройти через несколько других компонентов SSD. Основные элементы твердотельных накопителей берут на себя функции адресации ячеек, обеспечения контроля, коррекции ошибок и масштабирования.

Для реализации каждой из них используется сочетание аппаратных, программно-аппаратных и программных методов, и в разработке каждого конкретного накопителя на основе flash-памяти требуется их продуманная комбинация, которая позволит создать продукт, сбалансированный по ряду параметров.

К этим параметрам относятся:

Производительность
  • Задержка доступа к данным
  • Средняя скорость чтения данных
  • Средняя скорость записи данных
  • Время переформатирования (поддержка TRIM)
Физические ограничения и целевые показатели
  • Конструктивное исполнение (форм-фактор, формат печатной платы и доступные корпуса компонентов)
  • Энергопотребление и рассеивание тепла
  • Масса
  • Масштабирование (добавление компонентов, уплотнение компонентов, добавление подмодулей)
Стоимость
  • Конкурентоспособность базовой цены
  • Конкурентоспособность конечной цены
Системный интерфейс
  • Фиксированный (исполнение с единственно возможным интерфейсом)
  • Исполнение с различными интерфейсами (например: SATA и SAS)
  • Исполнение с несколькими интерфейсами (например: 1394/Firewire и USB)

После того, как установлен набор параметров для отдельного SSD-накопителя, архитектор системы переходит к изучению широкого спектра средств для достижения этих требований. Это предполагает разработку различных решений, их многократное моделирование, тестирование и сравнение, что приводит к созданию финальной версии структуры, в конечном итоге, выбранной для реализации.

В готовой версии архитектуры определено, какая часть каждой управляющей функции (адресации, контроля, коррекции ошибок и масштабирования) будет реализована с помощью аппаратных средств, встроенного ПО и программного обеспечения, как на уровне самого устройства, так и программной части на стороне хост-контроллера.

Общая структурная схема системных компонентов стандартной архитектуры SSD

Рисунок 1 демонстрирует общую структурную схему системных компонентов стандартной архитектуры SSD.

Общая структурная схема системных компонентов стандартной архитектуры SSD реализация

На рисунке 2 показан пример простейшей реализации соответствующей схемы. Это устройство, которое отлично знакомо большинству людей – USB-флеш-накопитель. В случае с “флэшкой”, до двух чипов флеш-памяти работают в связке с единственным контроллером – таким образом, мы получаем элементарный SSD-накопитель. За множество функций отвечает прошивка контроллера, а не специализированные (и более быстрые) аппаратные компоненты. Для этого типа устройств конечная стоимость является наиважнейшим фактором, поэтому большинство функций переложено на программную часть контроллера и хоста, а не на аппаратную составляющую.

Вернуться к публикациям