Một thế giới mới với SSD

Ổ SSD ( Solid State Drive ) đang dần sở hữu thị phần, không riêng gì trên máy tính xách tay cá nhân mà cả trong nghành nghề dịch vụ Công Ty. Vấn đề này đặc biệt quan trọng đúng trong những trung tâm tài liệu, nơi mà thời gian trễ, độ không chuyển biến & năng lực tiết kiệm chi phí điện là những yếu tố tài chính tiên phong cần xét đến.

Ổ SSD ( Solid State Drive ) đang dần chiếm lĩnh thị phần, không riêng gì trên laptop cá nhân mà cả trong nghành nghề dịch vụ Doanh Nghiệp. Điều đó đặc biệt đúng trong những trung tâm tài liệu, nơi mà thời gian trễ, độ không thay đổi và tố chất tiết kiệm ngân sách và chi phí điện là những yếu tố kinh tế tài chính đầu tiên cần xét đến.

& thống trị Thị Phần SSD server Bây Giờ vẫn luôn là bộ lưu trữ Flash NAND, điều đó có tác dụng duy trì trong một khoảng thời gian dài, mặc kệ các công nghệ mới như bộ nhớ lưu trữ đổi phase, bộ nhớ kháng từ, bộ nhớ lưu trữ điện trở, , bộ lưu trữ hữu cơ , bộ lưu trữ nanotube & cả bộ nhớ flash NOR sắp mở cửa. Đó là bởi bộ nhớ Flash NAND có 1 số điểm đặc biệt khiến chúng biến thành chọn lựa của ngành công nghệ tiên tiến máy vi tính, tuy rằng chúng cũng có 1 số tinh giảm về năng lực phần mềm.

đầu tiên chúng ta sẽ khai phá về công nghệ NAND, sau đó là những cách để tối ưu hóa tốc độ, giảm thiểu độ mài mòn, & quan trọng nhất là duy trì hiệu suất thao tác làm việc trong một thời gian dài.

>>> Xem thêm: HP DL380 gen10

SSD đối đầu HDD

Suốt 30 trong năm này, ổ cứng ( HDD ) đã đóng vai trò phương tiện lưu trữ thống trị, được phát triển bởi những Doanh Nghiệp như IBM (giờ là Hitachi), Seagate & Western Digital. Nhiều Công Ty trong nghành nghề này không còn có như Conner, Quantum (Bigfoot), Maxtor, Micropolis...., trong những khi một số ít Công Ty Đông Á như Hãng Samsung & Fujitsu vẫn đứng vững. Nhưng dù sao đi nữa, điều muốn nói ở đó là khi nào trên Thị Phần cũng có không thật 12 Doanh Nghiệp tham dự.

chính vì để dự sản xuất HDD cần một nguồn lực khổng lồ. Bản chất phức hợp của các các loại thiết bị điện cơ khí này tạo cho HDD cần có sự hỗ trợ tốt nhất từ ngành điện tử cũng như ngành cơ học. Đề xuất ít nhất là phải có phòng rộng & sạch để lắp ráp và sửa chữa, bởi ổ cứng quay với vận tốc 100 dặm/giờ, & chỉ một hạt bụi nhỏ cũng tác động ảnh hưởng lớn tới đầu Đọc/Ghi. Điều cần đừng quên bạn cần phải có một Công Ty thật lớn mới tham gia vào được Thị Trường này, và càng lớn thì càng tốt .

phi vào thế Giới Công Nghệ SSD

khoảng 2 năm trước, thị trường bộ nhớ bỗng đổi khác bất thần . Những thiết bị media đã làm cho bộ nhớ Flash NAND gây ra cơn sốt mới. Ổ nhớ dựa vào bộ lưu trữ flash NAND đã Open gần một thập kỷ nay, do SimpleTech đầu tiên, & có giá thành cao hơn hẳn đối với HDD. Thế nhưng, những năm gần đây việc chế tạo bộ lưu trữ Flash gia tăng mạnh . Sản lượng flash NAND lần đầu vượt mặt sản lượng DRAM xét về tổng số lượng bit được chế tạo, và đến năm 2009, tổng cộng bit flash NAND được sản xuất sẽ vượt qua tổng cộng bit bộ nhớ lưu trữ từng được chế tạo trong thời kì đầu.

>>> Xem thêm: HP DL360 gen10

một trong những chuyển đổi lớn nhất nhưng thường bị bỏ qua trên Thị phần thiết bị lưu trữ, đi cùng với sự xuất hiện của bộ nhớ flash NAND dựa vào ổ SSD, chính là chi phí để dự sản xuất không còn quá to nữa. Tất cả các gì bạn cần là 1 trong những mạch điều khiển, vài firmware, một bảng mạch in, bộ nhớ flash đi kèm một xưởng hàn để lắp ráp tất cả các bộ phận này lại với nhau. Đây là một trong điều cuốn hút ngày càng nhiều tập đoàn nhỏ tham gia vào thị phần mới nổi này với tỉ lệ đi lên lên đến 1000% thường niên. Thế nhưng trong thực tiễn lại chưa được như mong muốn cho lắm.

Steffen Helmold của Sandforce đã tóm tắt lại bản chất của ổ SSD ở một Họp Báo Hội nghị về JEDEC Flash gần đây: “Khi loại bỏ các bộ phận cơ học của ổ cứng & chuyển qua ổ SSD, chúng tôi nghĩ tôi đã xử lý được mọi luận điểm, nhưng rồi lại phát hiện ra một lô luận điểm nữa.” có thể nói rằng, điều tưởng chừng dễ dàng lại hóa ra là 1 trong khó khăn lớn trong các công việc chuyên sâu độ không chuyển biến và vận tốc của SSD.

dưới đây là hai vấn đề chính với ổ SSD:

§ 1) HDD hoàn toàn có thể dùng được cả thập kỷ, miễn là vẫn có những hệ thống cũ kỹ hỗ trợ giao diện đó, chúng hoàn toàn có thể truy cập bất thình lình bạn thích. Còn ổ SSD Flash NAND thì sẽ mất dần tài liệu theo thời gian, trong cả nếu được tắt và lưu giữ cẩn thận.

§ 2) HDD sẽ giảm dần năng suất thao tác theo thời gian, đa số liên quan tới việc bù đầy các rãnh phía ngoài và phân mảnh ổ đĩa, nhưng quá trình chắp liền mảnh , bố trí lại tài liệu , sẽ hỗ trợ Phục hồi lại vận tốc . Sát đó HDD còn phụ thuộc vào gia tốc kim quay và tỷ lệ dữ liệu – các thông số bất biến. Còn SSD hoàn toàn có thể đạt đến đỉnh điểm gia tốc nhưng lại xuống dốc nhanh chóng nếu dùng không ít.

& để ngăn cản các vấn đề trên, bạn cần có một số kỹ năng và kiến thức cơ bản về công nghệ tiên tiến này.

đơn vị cấu thành

tất cả chúng ta sẽ khởi đầu với những cơ quan bé nhất – các ô bộ nhớ tạo nên kết cấu IC NAND, các thế hệ mạch điều khiển không giống nhau và những bộ phận rất cần thiết để cấu thành SSD

hoạt động căn bản của Flash NAND

bộ lưu trữ Flash tạo ra từ rất nhiều mảng Transistor kết cấu từ Oxit sắt kẽm kim loại bán dẫn hoạt động giải trí tựa như những công tắc nguồn bằng phương pháp cho phép hoặc ngăn dòng điện chạy qua. Cần một điện áp ngưỡng để bật Transistor & cho dòng điện chạy qua được dùng để tàng trữ tài liệu.

nói theo một cách khác, nếu điện áp ngưỡng này thấp hơn điện áp Cổng ( Gate ) , ô đó sẽ bật lên thành “On” và cho dòng điện tử ( Electron ) chạy qua (1), còn nếu điện áp ngưỡng đủ cao để điện áp Cổng không vượt quá, thì ô đó sẽ đóng lại và không còn dòng điện chạy qua (0).

Các điện áp ngưỡng không giống nhau đã có được bằng cách sử dụng một Cổng nổi (FG – Floating Gate ) giữa Cổng trên ( TG- Top Gate; nói một cách khác là Cổng điều khiển) và một chất điện môi xung quanh FG , gọi bằng Đường hầm Oxide ( Tunnel ) phân cách Kênh với FG.

Điện tích nạp vào FG chuyển đổi bằng phương pháp cấp thêm Electron và phụ thuộc sự không có mặt hoặc sự dư thừa Electron trong FG . Nó sẽ tạo thêm hoặc chống lại việc nạp vàp FG .

như vậy, các ô không giống nhau hoàn toàn có thể đặt ở các điện áp ngưỡng không giống nhau nhằm mục đích được cho phép hoặc ngăn chặn dòng điện trải qua tại 1 mức điện áp tinh chỉnh và điều khiển thắt chặt và cố định. Dòng Electron sẽ được dẫn tới mạch điện cảm biến để biết đến công dụng “0” hoặc “1.” có thể nói, số lượng Electron trong FG và việc Tắt / Mở của Transistor là nguyên tắc lưu trữ tài liệu cơ bản trong ô bộ nhớ lưu trữ Flash.

Ô nhớ NAND có FG nằm giữa TG và Kênh.

bộ nhớ lưu trữ SLC ( Single-Level Cell ) chỉ sử dụng một điện áp ngưỡng , còn bộ nhớ lưu trữ MLC ( Multi-Level Cell ) thì dùng nhiều điện áp ngưỡng để chứa đựng nhiều hơn 1 bit trong những ô bộ lưu trữ.

Xóa và Lập trình

chế độ thực sự trong các công việc lập trình ô bộ nhớ lưu trữ Flash là cấp điện áp cao cho TG. Điện áp đó sẽ đẩy Electron từ Cổng ( Gate ) qua con đường hầm Oxide ( Tunnel ) vào FG, Từ đó chuyển đổi điện áp ngưỡng. Quá trình này được gọi là Đường hầm cơ cấu Lượng tử .

Để hòn đảo ngược quy trình này cần cấp điện áp cao vào Chất nền để đẩy Electron khỏi FG. Mặc dù thế, quá trình hòn đảo ngược này chỉ có thể áp dụng cho toàn bộ khối. Vì vậy, Flash NAND chỉ rất có thể được lập trình từ “1” đến “0”, còn nếu từ “0” thì tới “1” thì bắt buộc phải xóa hàng loạt khối. Điều đó khiến bộ nhớ lưu trữ không còn ghi đè tài liệu, mà các dữ liệu update phải được lưu vào một trong những địa điểm mới đã được xóa trước và chứa tất cả các giá trị “1.”

Để lập trình, phải cấp điện áp dương vào TG. Điện áp này sẽ đẩy Electron từ chất nền qua lớp oxit để bước vào FG.

Để xóa tài liệu, cần đưa +20V vào chất nền, Từ đó đẩy electron khỏi FG & trải qua lớp oxit. ,

Cách dễ dàng nhất là tưởng tượng Flash NAND tương tự 1 cái phiếu đục lỗ. Các lỗ ở đây là tài liệu, nhưng cũng có các vùng không có tài liệu. Nếu như bạn đã đục 1 lỗ thì bạn không hề “lập trình lại” nó bằng phương pháp phủ giấy lên.

Tóm tắt cách hoạt động vui chơi của Flash NAND . Trong chu kì xóa , tất cả các ô đều được đặt giá trị 1 ( phiếu đục lỗi chưa bị phá ) , sau đó có thể được lập trình bằng phương pháp giữ nguyên giá trị 1 hoặc biến hóa FG để giá trị tại Cổng đó chuyển từ một sang 0. Nhưng bạn không còn làm Ngược lại, tức là không hề lập trình bất kì một ô lên gái trị cao hơn nữa mà chỉ rất có thể không thay đổi , hoặc thấp hơn.

Còn cách hoạt động của SLC Flash NAND lại không cầu kỳ, bạn có 2 mức: 1 và 0. Với MLC, bạn có một, 2/3, 1/3, và 0 – các giá trị là các mức điện áp cấp lên TG cần thiết để được cho phép dòng điện đi qua Cổng đó.

Các mức điện áp đó được dịch thành “0”, “1”, “2” hoặc “3” khớp ứng với “00”, “01”, “10”, & “11” trong hệ nhị phân. Điều đó cho phép chuyển hóa mỗi mức thành 2-bit . Vì thế, cần 4 ô nhớ mới được một Byte.

Ví dụ, nếu 4 ô Flash NAND MLC được lập trình với các giá trị dịch là 0, 2, 3, 0, thì kết quả sẽ ra một Byte có mức giá trị 0010 1100 hay 2C [hex]. Về triết lý, ô này hoàn toàn có thể được lập trình thêm bằng cách chuyển từng giá trị (1)-(2)-(3) qua một giá trị thấp hơn, nhưng nếu bạn muốn lập trình một Byte thì bạn đừng hy vọng rằng không có bit nào cần lập trình đặt lên trên giá trị cao hơn. Ví dụ, bạn không còn đi từ 2C [hex] sang 21 [hex] bởi dãy nhị phân đó được xem là 0010 0001, và tuy rằng đây chỉ là một bit cần chuyển từ 0 sang một nhưng cũng không hề triển khai điều đó, trừ khi Byte này đã được xóa hoàn toàn và tất cả các bit đều được đặt lại thành 1 (1111 1111 hay FF [hex]).

Đây là vấn đề rất quan trọng, bởi bạn chẳng thể nào viết số 0 vào 1 ô, sau đó lại xóa đi & thay bằng 1. Tương tự như một tờ phiếu đục lỗ, bạn không còn xóa tài liệu khỏi mảng bằng phương pháp đục thêm lỗ, mà toàn bộ tổng thể các khoảng cách đều sẽ phải được lấp đầy (hoặc thay bằng phiếu mới) , có nghĩa là tất cả khối phải chuyển thành “1”.

Trên đây là sự khác nhau căn bản giữa việc xóa dữ liệu trong HDD & trong Flash NAND. Như thế trong bộ nhớ Flash NAND phải triển khai quy trình Xóa từng khối ô nhớ rồi mới hoàn toàn có thể ghi tài liệu được vào từng vùng ô nhớ trong khối đó và đó là tinh giảm của Flash NAND .

>>> Xem thêm: Dell R640