SSD 控制器,也稱為處理器,包括將閃存組件橋接到 SSD 輸入/輸出接口的電子設備。 控制器是執行固件級軟件的嵌入式處理器。 SSD 固件是特定於設備的,在大多數情況下可以更新。
SSD 控制器,也稱為處理器,包括將閃存組件橋接到 SSD 輸入/輸出接口的電子設備。 控制器是執行固件級軟件的嵌入式處理器。 SSD 固件是特定於設備的,在大多數情況下可以更新。
主流 SSD 控制器包括以下電氣元件,很多時候包含在單個集成電路 (IC) 中:
- 嵌入式處理器——通常是 32 位微控制器
- 電可擦數據固件 ROM
- 系統內存
- 支持外部 RAM – 通常是 DDR/DDR2 作為 SDRAM
- 糾錯碼 (ECC) 電路
- 閃存組件接口——通常是標準接口,例如開放式 NAND 閃存接口 (ONFI)
- 主機電氣接口——通常是 SATA、USB、SAS 或組合
儘管市場上的大多數 SSD 產品都使用標準閃存組件,但也有新的閃存組件可用,它們集成了 ECC,在某些情況下,閃存芯片本身還集成了整個控制器功能。 為了寫這篇文章,我們將重點關注上面列出的傳統控制器派系。
典型的 SSD 控制器元件
下表更詳細地描述了這些元素中的每一個。
控制器元件
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簡介
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使用
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處理器
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16 位或 32 位嵌入式微控制器,大多數情況下使用 C 語言編程,並編譯為在目標 CPU 引擎上運行。
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執行主閃存應用程序的固件以及診斷 (SMART)、磨損均衡(垃圾收集/TRIM)、緩存和安全功能。
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糾錯 (ECC)
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一種硬件功能,它為存儲的每個字節附加冗餘位,以便在讀出時提供數據錯誤檢測和糾正。
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數據錯誤檢測和糾正在 ECC 硬件中自動執行,以實現 1 位 10E-12 數量級的數據可靠性錯誤率。
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閃光燈控制器
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包含用於管理一個或多個閃存組件的尋址、數據總線和控制。 一個典型的 SSD 控制器將管理多達 512GB 的閃存。
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通常是用於標準 NAND 閃存的 8 位開放式 NAND 閃存接口 (ONFI)。
通常最多可以控制 16 個 Flash 組件。
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內存控制器
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包含用於管理一個或多個 DRAM 組件的尋址、數據總線和控制。 一個典型的 SSD 控制器最多可以管理 256MB 的 DRAM。
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DRAM主要用作緩衝存儲器,以匹配從Flash陣列到I/O接口的數據流。 該內存還可用作數據緩存以提高整體性能。 這需要固件編程
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I/O接口(即:SATA)
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包含符合特定開放系統標準(例如 SATA、USB 或 SAS)的本地電氣接口。 該接口由控制器固件驅動程序控制。 基本尋址和握手是在硬件中完成的。
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一些控制器允許在 USB 和 SATA 等接口之間傳輸數據,而無需控制器干預數據流。
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控制器內存
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由與處理器緊密耦合的編程存儲器 (ROM) 和暫存器/緩衝 RAM 組成。 該內存由控制器用於程序執行和存儲暫存器值。 在一些成本受限的應用程序中,RAM 充當 SSD 的唯一數據緩衝區。
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通常是 32-64KB ROM 和 128-256KB 或 RAM。
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芯片配置
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建立所用內存部件的類型和速度、時鐘輸入、診斷 I/O 和 LED 狀態輸出的設置。
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因供應商而異。
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通用I / O
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應用程序可用的通用可編程引腳。
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通常提供 4-16 個引腳。
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包裝
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281針BGA很常見
208-pin LQFP 常見
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常用的SSD控制器
截至 2010 年初,市場上常見的 SSD 控制器包括:
- Indilinx“赤腳生態”IDX110MO1
- Indilinx“赤腳”IDX110M00
- 英特爾 PC29AS21BA0
- 精微JMF602
- 精微JMF612
- 漫威 88SS9174-BJP2
- 三星S3C29RBB01-YK40
- 沙力SF-1200
- 沙力SF-1500
- 東芝 T6UG1XBG
系統設計人員在為其目標產品和目標市場選擇供應商和特定控制器時會進行一系列權衡。
權衡包括:
- 程序化——成本、時間表、支持、保修和可用性。
- 技術——性能、功率、封裝選項、特性、可擴展性和靈活性。
- 其他——通用性、兼容性、文檔、開發支持、測試和聲譽。
在控制器選型的過程中,系統設計者也在對Flash部分以及設計中需要的其他部分進行同樣的分析。 這是一個迭代過程,旨在找到供應商和組件的正確組合,以最好地滿足特定產品的要求。
由於所有權問題,並非所有控制器設計數據都可以通過 Internet 向公眾提供。 然而,通過研究它們在現有 SSD 中的使用,可以了解市場上每個 SSD 控制器的大量應用細節。
StorageReview.com 上的評論 和其他地方將有助於辨別每個控制器的優勢及其對 SSD 的影響。 這些上下文引用很重要,因為與控制器在 SSD 的性能中一樣重要,SSD 的性能在兩個不同的供應商之間可能會有所不同,即使它們使用完全相同的 SSD 控制器組件。
一般來說,這種性能差異是因為兩種設計使用了不同的閃存部件、不同數量的閃存部件、不同數量的高速緩存緩衝內存,或者可能以某種方式使用了優化的固件。 關鍵是,SDD 控制器只是整個 SSD 系統設計的一部分,雖然它對性能至關重要,但它並不是做出 SSD 購買決定時要考慮的唯一因素。
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