美國(guó)服務(wù)器硬件固盤(pán)(Solid State Drive)的組成
一般市面上見(jiàn)到的美國(guó)服務(wù)器硬件固盤(pán)外觀與2.5”硬盤(pán)差不了多少，但固盤(pán)將外殼拆開(kāi)來(lái)看，裡面卻是一片PCB上佈滿密密麻麻的電子元件，這些電子元件其中有兩樣是組成SSD的關(guān)鍵。第一是負(fù)責(zé)存放資料的NAND Flash Memory，第二則是控制SSD的 Controller。這兩種元件關(guān)係緊密相關(guān)，負(fù)責(zé)整個(gè)SSD的儲(chǔ)存、傳輸、運(yùn)作…等。
負(fù)責(zé)存放資料的NAND Flash Memory
上面有提到NAND Flash Memory，在SSD儲(chǔ)存裝置中扮演重要角色，就是儲(chǔ)存資料的地方。傳統(tǒng)硬盤(pán)利用磁性原理來(lái)記錄資料，而NAND Flash Memory是由浮閘電晶體組成，利用電流將電子存放至浮閘電晶體當(dāng)中來(lái)記錄資料，依技術(shù)的不同又細(xì)分成單階儲(chǔ)存單元(single-level cell, SLC)、多階儲(chǔ)存單元快閃記憶體(Multi-level cell flash memory, MLC flash memory)。目前世界主要的廠商有Samsung、Toshiba、Micron、Hynix、Intel…等。
NAND Flash Memory 特性整理
無(wú)法原地直接更改資料。若要對(duì)已寫(xiě)過(guò)資料的位置再次寫(xiě)入資料時(shí)，必須先執(zhí)行抹除的動(dòng)作，而一區(qū)塊抹除動(dòng)作需要的時(shí)間約為一個(gè)頁(yè)寫(xiě)入動(dòng)作時(shí)間的10~20倍。NAND Flash Memory寫(xiě)入單位為page，而抹除單位為Block。一個(gè)抹除的單位大于寫(xiě)入單位，這表示若要執(zhí)行區(qū)塊抹除動(dòng)作，必須先將欲抹除區(qū)塊中的有效頁(yè)搬移至其他區(qū)塊才可以進(jìn)行。NAND Flash Memory有抹除次數(shù)的限制。若某一區(qū)塊經(jīng)常被抹除而超過(guò)可用次數(shù)的話，會(huì)造成區(qū)塊寫(xiě)入/抹除動(dòng)作錯(cuò)誤。
NAND Flash Memory 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
外觀看起來(lái)不起眼且小小的一片NAND Flash memory，內(nèi)部則是利用大量的電晶體排列成一個(gè)大的陣列來(lái)存放資料。龐大的儲(chǔ)存空間也需要有系統(tǒng)的來(lái)管理，所以里頭又細(xì)分
Page : 是NAND Flash memory 讀寫(xiě)最小單位，Page裡頭又分兩個(gè)區(qū)域，分別是存放資料及存放ECC的地方。存放資料的區(qū)域大小為512Byte的倍數(shù)，1Page可以為2112Byte(含ECC)、4313Byte(含ECC)...等。每種型號(hào)的Flash memory Page大小都不一樣。
Block: 是NAND Flash memory 抹除最小單位，是由多個(gè)page組合起來(lái)成為一個(gè)大的區(qū)域，Block的size的大小依照型號(hào)的不同亦有不同的Block大小。
SSD關(guān)鍵的Controller
前面有提到SSD的組成有兩個(gè)關(guān)鍵元件，這邊要講到的是SSD Controller，他必須維持SSD上的許多片的Flash Memory能正常運(yùn)作，同時(shí)也是負(fù)責(zé)Flash memory與PC端溝通的橋梁。
因?yàn)镕lash Memory存儲(chǔ)讀寫(xiě)方式與傳統(tǒng)硬盤(pán)大不相同，而目前常見(jiàn)的檔案系統(tǒng)(NTFS、FAT32、HFS+、EXT3…等)都是依照傳統(tǒng)硬盤(pán)的存儲(chǔ)讀寫(xiě)方式而設(shè)計(jì)出來(lái)的。所以SSD Controller裡有一個(gè)重要的功能就是將Flash Memory模擬成傳統(tǒng)硬盤(pán)讓Flash Memory可以直接在PC上使用。
還有上面有提到NAND Flash Memory有抹除次數(shù)限制，為了NAND Flash Memory使用壽命延長(zhǎng)，Controller必須有效率讓每個(gè)Page平均寫(xiě)入，避免都是在對(duì)同一個(gè)page作讀寫(xiě)這樣會(huì)加速損耗導(dǎo)致壽命減短。不同廠商的Controller的運(yùn)算方法皆不同。
