SSD的原理及相关介绍

SSD的构成 SSD主要由主控制器,存储单元,缓存(可选),以及跟HOST接口(诸如SATA,SAS, PCIe等)组成。 1.主控制器 每个 SSD 都有一个控制器(controller)将存储单元连接到电脑,主控器可以通过若干个通道(channel)并行操作多块FLASH颗粒,类似RAID0,大大提高底层的带宽。控制器是一个执行固件(firmware)代码的嵌入式处理器。主要功能如下: (1)错误检查和纠正(ECC) (2)磨损平衡(Wear leveling) (3)坏块映射(Bad block mapping) (4)Read disturb(读取某个块的数据的时候会影响到相邻块的数据)管理 (5)缓存控制 (6)垃圾回收 (7)加密 2.存储单元 尽管有某些厂商推出了基于更高速的 DRAM 内存的产品,但 NAND 闪存依然最常见,占据着绝对主导地位。低端产品一般采用 MLC(multi-level cell) 甚至 TLC(Triple Level Cell) 闪存,其特点是容量大、速度慢、可靠性低、存取次数低、价格也低。高端产品一般采用 SLC(single-level cell) 闪存,其特点是技术成熟、容量小、速度快、可靠性高、存取次数高、价格也高。但是事实上,取决于不同产品的内部架构设计,速度和可靠性的差别也可以通过各种技术加以弥补甚至反转。 存储单元内部结构 一个Flash Page由两个或者多个Die(又称chips组成),这些Dies可以共享I/0数据总线和一些控制信号线。一个Die又可以分为多个Plane,而每个Plane又包含多个多个Block,每个Block又分为多个Page。以Samsung 4GB Flash为例,一个4GB的Flash Page由两个2GB的Die组成,共享8位I/0数据总线和一些控制信号线。每个Die由4个Plane组成,每个Plane包含2048个Block,每个Block又包含64个4KB大小的Page。 存储单元的分类 SLC(Single Level Cell 单层单元),就是在每个存储单元里存储 1bit 的数据,存储的数据是0还是1是基于电压阀值的判定,对于 NAND Flash 的写入(编程),就是控制 Control Gate 去充电(对 Control Gate 加压),使得浮置栅极存储的电荷够多,超过4V,存储单元就表示 0(已编程),如果没有充电或者电压阀值低于4V,就表示 1(已擦除)。 MLC(Multi-Level Cell 多层单元), 就是每个存储单元里存储 2bit 的数据,存储的数据是"00","01","10","11"也是基于电压阀值的判定,当充入的电荷不足3.5V时,就代表"11",当充入的电荷在3.5V和4.0V之间,则代表"10",当充入的电荷在4V和5.5V之间,则表示"01",当充入的电荷在5.5V以上,则表示"00"。同时由前面的图可以看到,MLC 相比 SLC 虽然使用相同的电压值,但是电压之间的阀值被分成了4份,可以想象这样就直接影响了性能和稳定性。 TLC(Triple Level Cell 三层单元), 就更加复杂,因为每个存储单元里存储 3bit 的数据,所以它的电压阈值的分界点就更细致,导致的结果也就每个存储单元的可靠性也更低。 --------------------- 作者:cighao 来源:CSDN 原文:https://blog.csdn.net/cighao/article/details/48135137 版权声明:本文为博主原创文章,转载请附上博文链接!

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