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2005年7月13日
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基于NAND的设计理念——明日亮点
不过,i-RAM的设计思路并不能因它的脆弱性而被否认。我觉得,这是技嘉公司的一次很好的创新,但是,如果考虑得更为周全,我觉得很可能会更上一层楼,这仍然要从SSD的设计理念上说起。
SSD说白了,就是RAM的芯加上硬盘的壳。由于RAM的随机寻址速度比硬盘快上3个数量级,而传输速度恒定,还具有防震的特点,所以很受工业应用领域的关注。而这个RAM则可以有不同的区别,可以是DRAM,也可以是NVRAM(非易失性随机存储器)。i-RAM采用的是DRAM,而业界普遍的设计思路则都是以NVRAM为主,因为NVRAM本身就像硬盘中的磁盘,无需电力即可保存数据,大大提高了SSD的可靠性与可用性。
以硬盘尺寸制作的军用级闪存SSD
不久前,我们曾报道过三星公司推出了16GB的SSD,采用NAND闪存为核心。而从产品的设计上看,16GB的容量应该是通过8颗NAND芯片来提供,每颗芯片容量为16Gb,这正好是NAND闪存目前所发展到的最高阶段。而4Gb芯片已经渐成主流(很多512MB的存储卡都是使用单颗4Gb芯片),我们可以算一算,若要实现i-RAM常用的4GB容量,也就需要8颗芯片。
三星推出的1.8英寸与2.5英寸外形的SSD,面向便携式产品
有人可能会说,NAND的性能比DRAM差远了,怎么能和i-RAM比呢?没错,NAND闪存在寻址速度上的确要慢得多,但还是比硬盘快得多(DRAM以ns计算,NAND以μs计算,硬盘以ms计算)。在数据传输率方面,DDR SDRAM可以达到3.2GB/s的带宽,NAND呢?看看现有的存储卡就知道它们之间的速度差距了。
然而,我们不要忘了,若要做成SSD,模拟成现有的硬盘,必须要受到硬盘接口的限制。以i-RAM为例,其所用的DDR内存的性能再好,最终的接口速度也不可能超过SATA的150MB/s。说到这,笔者比较纳闷i-RAM为什么没有采用SATA-II接口(本身就已经很贵了,再贵一点也妨,但性能提升明显得多),即使是300MB/s,以DDR DRAM的能力而言,仍然是绰绰有余的。也许i-RAM的设计较早,相信今后肯定会有SATA-II的版本出现。
再来看看NAND闪存,其实闪存芯片自身的数据传输率并不是很慢。NAND闪存目前的工作频率本来就比较低(一般在20至33MHz之间),但借助于大容量的页面设计,其读取时传输率可达16-22MB/s(20-33MHz的工作频率),写入理的数据传输率则为6.9-7.82MB/s(20-33MHz的工作频率)。存储卡的速度之所以很难提升,是因为存储卡接口的设计造成的,与NAND闪存本身的关系并不大。
当我们设计成一个64bit位宽的控制器,同时管理8颗8bit位宽的NAND闪存时,读/写带宽分别最高可达176MB和62.6MB/s。如果是128位宽设计,带宽又将提高一倍(前提是仍然采用8bit位宽芯片,当然芯片数量也将增加)。而对于写入带宽较低的问题,可以通过集成大容量DRAM芯片做缓存以提高效率。
从这几个方面来看,用NAND闪存来制造SSD,由于硬盘接口本身的限制,在性能上的劣势并不明显,但在其他方面,则比DRAM型SSD有着明显的好处。它无需后备电源,可以简化系统设计,由于是NVRAM,所以更不怕意外的掉电与人为的插拨失误。另外,NAND的块坏管理技术,也有助于保证数据的可靠性。
再看看价格,目前2Gb的NAND闪存芯片早已经降到7美元以下,4Gb的价格也可想而知,查查512MB的CF卡报价,就可以大概知道4Gb NAND闪存的价格。就算以20美元计算,8颗芯片也只有160美元,即1400块钱左右,即使再配上外围的控制电路与芯片,相信不会超过2000元。这样的一个产品与插上4GB内存的i-RAM相比,你会怎么选择呢?
因此,我们可以设想另一种i-RAM,它分为不同的容量,提供已经封装好了的SSD,比如8GB的、4GB的。或者只提供一个标准大小硬盘外壳,内置好控制电路,但留出若干插槽。由技嘉提供特制的不同容量的NAND闪存模组,通过控制芯片可以做到动态扩容(插上新的闪存卡即增加容量)。
当然,这只是一种笔者的设想,虽然从理论上有实现的可能。但笔者所想表达的,则是SSD在民用领域的可能发展前景。就SSD本身的特点来说,笔者非常看好其应用的前景,在未来,随着NVRAM技术的进步,如MRAM(磁内存)的不断成熟,高性能小容量的SSD将会越来越受到民用领域的关注。
在这方面,i-RAM显然开个了好头,虽然它的设计在笔者的眼中还有这样或那样的不足之处,但i-RAM极为明显的性能优势已经揭开了SSD应用的面纱。这也许就是微软与三星准备开发带有NAND闪存的新型硬盘的目的——借助小容量NAND存储设备的应用来提高硬盘的性能。
展望明天,我们有理由相信,SSD将成为民用领域一大亮点,就让我们拭目以待吧!在此,我也衷心期待下一代的i-RAM有更好的设计。
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