Řadič SSD

Řadič SSD, označovaný také jako procesor, obsahuje elektroniku, která propojuje komponenty flash paměti se vstupními/výstupními rozhraními SSD. Řadič je vestavěný procesor, který spouští software na úrovni firmwaru. Firmware SSD je specifický pro dané zařízení a ve většině případů jej lze aktualizovat.

Řadič SSD
Zvětšený obrázek

Běžné řadiče SSD disků obsahují následující elektrické prvky, které jsou často obsaženy v jednom integrovaném obvodu (IC):

Vestavěný procesor – obvykle 32bitový mikrokontrolér
ROM s elektricky mazatelnými daty
Systémová RAM
Podpora externí RAM – obvykle DDR/DDR2 jako SDRAM
Obvody pro korekci chyb (ECC)
Rozhraní flash komponent – obvykle standardní rozhraní, jako je například Open NAND Flash Interface (ONFI)
Elektrické rozhraní hostitele – obvykle SATA, USB, SAS nebo jejich kombinace

Přestože většina SSD produktů na trhu používá standardní flash komponenty, existují nové flash komponenty, které integrují ECC a v některých případech i celou funkci řadiče přímo v flash čipech. V tomto článku se zaměříme na tradiční frakce řadičů, jak je uvedeno výše.

Prvky řadiče SSD
Typické prvky řadiče SSD

Níže uvedená tabulka popisuje každý z těchto prvků podrobněji.

Prvky řídicí jednotky	Popis	Používání
Procesor	16bitový nebo 32bitový vestavěný mikrokontrolér, ve většině případů programovaný v jazyce C a kompilovaný pro běh na cílovém CPU enginu.	Spuštění firmwaru pro hlavní flash aplikaci a také pro diagnostiku (SMART), vyrovnávání opotřebení (Garbage collection/TRIM), ukládání do mezipaměti a bezpečnostní funkce.
Korekce chyb (ECC)	Hardwarová funkce, která ke každému uloženému bajtu připojuje redundantní bity, aby zajistila detekci a opravu chyb v datech při čtení.	Detekce a korekce chyb dat se provádí automaticky v hardwaru ECC, aby se dosáhlo míry chyb spolehlivosti dat řádově 1 bit 10E-12.
Ovladač blesku	Obsahuje adresování, datovou sběrnici a ovládání pro správu jedné nebo více flash komponent. Typický řadič SSD zvládne až 512 GB flash paměti.	Typicky 8bitové rozhraní Open NAND Flash Interface (ONFI) pro standardní NAND flash. Obvykle dokáže ovládat až 16 flash komponent.
Řadič DRAM	Obsahuje adresování, datovou sběrnici a řízení pro správu jedné nebo více komponent DRAM. Typický řadič SSD dokáže spravovat až 256 MB DRAM.	Paměť DRAM se používá hlavně jako vyrovnávací paměť pro přizpůsobení toku dat z pole Flash do I/O rozhraní. Tuto paměť lze také využít jako datovou mezipaměť pro zlepšení celkového výkonu. To vyžaduje programování firmwaru.
I/O rozhraní (např. SATA)	Obsahuje nativní elektrické rozhraní podle konkrétního standardu otevřeného systému, jako je SATA, USB nebo SAS. Rozhraní je řízeno ovladačem firmwaru řadiče. Základní adresování a navazování spojení (handshaking) se provádí hardwarově.	Některé řadiče umožňují přenos dat mezi rozhraními, jako jsou USB a SATA, bez zásahu řadiče do datového toku.
Paměť ovladače	Skládá se z programovatelné paměti (ROM) a zápisníkové/vyrovnávací paměti RAM, která je úzce propojena s procesorem. Tuto paměť používá řídicí jednotka pro provádění programu a pro ukládání zápisních hodnot. V některých aplikacích s omezenými náklady funguje RAM jako jediný datový vyrovnávací paměť pro SSD.	Typicky je to 32-64KB ROM a 128-256KB RAM.
Konfigurace čipu	Stanovuje nastavení pro typy a rychlosti použitých paměťových částí, hodinové vstupy, diagnostické I/O a stavové LED výstupy.	Liší se podle dodavatele.
Obecné I / O	Pro aplikaci jsou k dispozici programovatelné piny pro všeobecné použití.	Obvykle je k dispozici 4–16 pinů.
Obal		281pinový BGA je běžný 208pinový LQFP je běžný

Běžně používané řadiče SSD

Mezi běžné řadiče SSD na trhu od začátku roku 2010 patří:

Indilinx „Barefoot ECO“ IDX110MO1
Indilinx „Naboso“ IDX110M00
Intel PC29AS21BA0
JMicron JMF602
JMicron JMF612
Marvel 88SS9174-BJP2
Samsung S3C29RBB01-YK40
SandForce SF-1200
SandForce SF-1500
Toshiba T6UG1XBG

Systémoví návrháři při výběru dodavatele a konkrétního řídicího systému pro svůj cílový produkt a cílový trh (trhy) provádějí řadu kompromisů.

Mezi kompromisy patří:

Programatické – cena, harmonogram, podpora, záruka a dostupnost.
Technické – výkon, napájení, možnosti balíčku, funkce, škálovatelnost a flexibilita.
Ostatní – shodnost, kompatibilita, dokumentace, podpora vývoje, testování a reputace.

V procesu výběru řídicí jednotky provádí systémový návrhář stejnou analýzu i pro součástky Flash a další součásti potřebné v návrhu. Jedná se o iterativní proces, jehož cílem je najít správnou kombinaci dodavatelů a komponent, které nejlépe splňují požadavky konkrétního produktu.

Vzhledem k proprietárním zájmům nejsou všechna data o návrhu řadičů dostupná široké veřejnosti na internetu. Existuje však značné množství detailů o aplikaci, které lze zjistit pro každý z řadičů SSD na trhu studiem jejich použití ve stávajících SSD discích.

Recenze na StorageReview.com a jinde pomohou rozlišit výhody jednotlivých řadičů a jejich vliv na SSD. Tyto kontextové odkazy jsou důležité, protože jakkoli je řadič pro výkon SSD disku klíčový, výkon SSD se může u dvou různých dodavatelů lišit, i když používají stejnou komponentu řadiče SSD.

Tento rozdíl ve výkonu je obecně způsoben tím, že oba návrhy používaly různé flash komponenty, různý počet flash komponentů, různé množství mezipaměti nebo možná nějakým způsobem používaly optimalizovaný firmware. Jde o to, že řadič SDD je pouze jednou součástí celkového návrhu SSD systému a ačkoli je pro výkon klíčový, není jediným faktorem, který je třeba zvážit při rozhodování o koupi SSD.

Související návody:

Zpět k průvodci SSD disky