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SSD固態硬碟同步顆粒/非同步顆粒區別分析

2012年07月11日 01:42 出處:泡泡網 【原創】 作者:宋陽 編輯:宋陽

泡泡網固態硬碟SSD頻道7月11日 在對SSD的講解中,很多朋友會問到同步顆粒與非同步顆粒的問題,今天就來談一談有關同步與非同步的區別,首先構成SSD的為主控晶片和NAND記憶體,如今的SATA3主控主要為四家,去年的市場一度以Marvell和SandForce兩大主控平分天下,如今三星也發佈採用自主研發主控的SATA3.0固態硬碟,OCZ也啟用了自主研發的Indilinx Everest 2 頂級主控。

SSD讲解 同步闪存/异步闪存区别分析

    而同一個品牌,採用了相同的主控,不同的芯片之後,性能差距就會有明顯的區別,比如OCZ之前採用SandForce SF-2281時,但是通過不同的記憶體與固件搭配劃分出Vertex 3 MAX IOPS、Vertex 3、Agility 3與Solid 3等不同層次的產品,相互之間性能差異比較大。

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    可見SSD所用的固件與記憶體種類都是對其性能有相當大影響的,那麼對於同步記憶體與非同步記憶體的區分。首先目前記憶體製造廠主要分為三星與東芝聯合的 ToggleDDR陣營和英特爾與美光為首的ONFI陣營,他們各有各的接口,產品之間的規格也不相同, 主流的SandForce SF-2000系列主控和Marvell 88SS9174主控都提供了對ONFI和ToggleDDR標準記憶體的支持,下面就來介紹一下這兩個標準。


英特爾與鎂光的ONFI接口標準

    ONFI(Open NAND Flash Interface)標準是由英特爾,鎂光,海力士,台灣群聯電子,SanDisk, 索尼,飛索半導體為首宣佈統一制定的連接NAND記憶體和控制芯片的接口標準,當初制定ONFI標準的主要目的是統一當時混亂的記憶體標準。

  2006年,隨著手機、MP3播放器、U盤的需求量逐漸增大,以及開始步入消費市場的SSD,市場對NAND記憶體的需求也增加不少,而當時各個 記憶體製造廠所用的設計標準各有不同,這樣導致記憶體控制器廠商和下游產品製造廠在製作產品時碰到各種麻煩,業界迫切需求一個統一的標準,這就是ONFI的誕 生背景。

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  ONFI 1.0制定於2006年12月,內容主要是制定記憶體的物理接口、封裝、工作機制、控制指令、寄存器等規範,增加對ECC的支持,傳輸帶寬從傳統的 Legacy接口的40MB/s提升到50MB/s,性能提升幅度不大,不過其主要目的還是統一記憶體接口規範,減輕產品廠商的開發壓力。

  ONFI 2.0標準誕生於2008年2月,2.0標準將帶寬速度提高到133MB/s以滿足高速設備對記憶體性能的需求,在該版本中,主要是通過兩項技術來提高傳輸 速度。第一項就是在DRAM領域裡常用的DDR(Double Data Rate,雙倍數據率)信號技術。第二項是使用源同步時鐘來精確控制鎖存信號,使其能夠達到更高的工作頻率。

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  ONFI 2.1標準於2009年1月發佈,帶寬提升到166MB/s和200MB/s(工作模式不同速度不同),8KB page數據傳輸延時降低,改良電源管理降低寫入操作能耗,加強ECC糾錯能力,新增「Small Data Move」與「Change Row Address」指令。

  ONFI 2.2發表於2009年10月,增加了LUN(邏輯單元號)重置、增強頁編程寄存器的清除和新的ICC測量和規範。LUN重置和頁編程寄存器清除提升了擁有多個NAND記憶體芯片設備的處理效率,ICC規範則簡化了下游廠家的測試程序。

  ONFI 2.3在2010年8月的記憶體峰會上發佈,在2.2標準的基礎上加入了EZ-NAND協議。EZ-NAND是Error Zero NAND的簡寫,這一協議將NAND記憶體的糾錯碼管理由主控晶片中轉移到記憶體自身,以減輕主控晶片負擔。

  2011年的3月ONFI 3.0規範發佈,通過使用非易失性DDR2接口(NV-DDR2),NAND記憶體接口的傳輸速度得以翻番達到400MB/s(或者說400MT/s),同時繼續保持向下兼容。


三星與東芝的ToggleDDR陣營

    Toggle DDR是由三星和東芝(Toshiba)兩大NAND Flash巨擘,以DDR(Double Data Rate)的接口技術為基礎所共同制訂的新技術。

    原有的SDR NAND FLASH架構傳輸速度為每秒40MB/s,Toggle DDR 1.0技術規格的最大傳輸速度提升至每秒133MB/s,而Toggle DDR 2.0的最大傳輸速度更提升至400MB/s,是Toggle DDR 1.0技術的3倍,更是現有SDR NAND FLASH架構傳輸速度的10倍;再者,三星和東芝已向JEDEC固態技術協會(Solid State Technology Association)提出了標準化方案。

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    三星2010年也開始將Toggle DDR技術導入量產,也推出第1款採用Toggle DDR技術的SSD,是採用30奈米製程的32Gb芯片製造,此款SSD的連續讀取速度最高可達250MB/s,連續寫入速度最大可到220MB/s。


ssd同步與非同步差異的來源

    我們經常說記憶體的同步與非同步模式,其實是在ONFI 2.0標準中新加入的特性(ToggleDDR不存在同步記憶體的情況,均為非同步設計,但性能仍然強悍,所以在這裡我們只討論ONFI標準的同非同步情 況),ONFI 2.0標準在NAND中加入了同步時鐘發生器,主控可以通過發送同步指令激活記憶體上的同步時鐘信號,使記憶體工作在同步模式 ,此時記憶體的數據傳輸速率會大幅度提升,非同步模式相當於ONFI 1.0,記憶體的帶寬為50MB/s,而同步模式下記憶體至少也符合ONFI 2.0,記憶體帶寬可達到133MB/s以上。3.0規範下,記憶體帶寬可達到400MB/s以上。

SSD讲解 同步闪存/异步闪存区别分析

  實際上同步與非同步記憶體都是同一生產線上下來的,顆粒品質的優劣才產生了這樣的區別。所謂非同步顆粒,我們可以判斷它是在原廠檢測中,無法通過所有 最嚴格的測試,而在降低性能後(只允許使用非同步,而不使用同步模式),其它質量測試都可通過的顆粒,所以原廠仍把它們作為合格的產品(標記為僅可跑非同步模 式)出售。

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    開機時SSD是運行在非同步模式的,只有當主控發送同步指令給記憶體後,才激活記憶體上的源同步時鐘,然後針腳定義發生改變,激活DQS信號, 讓其工作在同步模式,並將非同步模式下的WE#信號變為CLK信號,RE#變為W/R信號,同步模式下DQS信號的上升沿與下級沿都能控制信號的傳輸,使傳 輸速度翻倍。


ssd同非同步記憶體具體成績與價格對比

    下面我們從具體成績上看一下同步記憶體與非同步記憶體對產品產生的差距,下面兩張圖分別是同容量同主控的同非同步顆粒產品成績,非同步記憶體讀取寫入成績為 203MB/s、141MB/s,而同步記憶體為451MB/s、168MB/s,可以看到同步模式中,成績遠突出於非同步成績。

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120GB同主控非同步顆粒成績

SSD讲解 同步闪存/异步闪存区别分析

120GB同主控同步顆粒成績

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從價格表中可以看出同步顆粒價格均高於非同步記憶體,源於同步記憶體更優質

    從上表可以看出,Intel 520與金士頓V+200分別採用了同主控的Intel同/非同步顆粒,撇除固件因素,也能夠看出同非同步顆粒對SSD速度產生的影響。

    其實為了考慮兼容性(舊式主控無法支持同步模式),SSD啟動時都是默認使用非同步模式,然後靠固件發送一個同步指令給主控,即切換成同步模式,那SSD即使用了非同步顆粒,只要讓固件強制發送此同步指令,也仍然可以強開同步跑出同步顆粒的成績。

     只是這裡我們需要擔心的是,既然原廠認為這些記憶體不適合跑同步模式,如此強制它們去跑,會讓這些記憶體的損壞率大大提升,SSD是用來存放數據的,若出問題 那很可能就代表我們的數據會丟失,若這些數據對我們非常重要且無法找回,那這種損失對我們來說就不是金錢可以替代的。所以在這裡,筆者還是建議大家選購同 步顆粒產品,不管在速度還是性能上都要優於非同步產品,雖然價格上有些差距,不過區區百元的價格差異換來性能上的明顯提升與穩定還是值得考慮的。■

 

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宇若彎彎

周宇若 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(1) 人氣()


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  • Joker
  • 真的還蠻像的!! 一樣正XD
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