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联乐小讲堂06:固态硬盘速度的小秘密(一) 主控芯片

返回列表 来源: 发布日期: 2019.04.19

Agrade睿达工业级SSD固态硬盘


前几次讨论了固态硬盘容量和价格,从这次开始,我们讨论另一个重要的方面,固态硬盘的速度问题。


我们说过,固态硬盘的构成其实很简单,主要部分一是主控芯片,二是闪存芯片。所以,固态硬盘的速度,必然与之密切相关,今天我们讨论主控芯片。

主控芯片本质上也是一颗CPU芯片,与电脑或手机的CPU基本相当。但简单来讲,它有两个作用:

其一,主控芯片对闪存芯片进行管理,以利于高效率地完成存储的任务,如一些功能模块,电源管理、坏块管理、磨损平衡、错误纠正等等,这些与速度关系不大,我们不管它。

其二,它是电脑与存储部分(闪存)的接口,它的前端通过接口,连接到电脑;后端连接到闪存芯片,是一个桥梁;

1、前端通过接口连接电脑,其速度必然受限于接口,如常见的USB2.0、IDE、SATA接口:

USB2.0接口,理论传输速度上限60MB/s,因为数据检验引起的开销,实际传输速度仅20+MB/s;

IDE接口,老版的硬盘接口,其最高标准UDMA133的理论传输133MB/s,实际传输在100MB/s以内; 

SATA接口,较新的硬盘接口,也是现在的主流接口,其最高的3.0版本理论传输速度600MB/s,实际最高大约500MB+/s。

所以,什么接口的固态硬盘,其速度一定会低于其接口允许的实际速度上限;与接口相对应的主控芯片也会在这个基础上进行设计并与之匹配。这是影响固态硬盘速度的第一个关键因素。[接口限制原则]

2、后端与闪存芯片相连接,这部分有两个重点,首先是通道(Channel),简称CH,主控一般会拥有1-8个通道,这些通道可以分别与闪存连接,并同时并行工作。显然地,通道越多,速度越快,理论上,双通道的速度是单通道的2倍,四通道的速度是双通道的2倍,以此类推,通道数可以直接体现固态硬盘的速度,是影响速度的另一个关键因素。[通道倍增原则]

其次,主控芯片在每一个通道之下,可以连接若干个闪存核心,通常最多8个,每一个闪存核心都通过一个CE信号与主控相连,每一个通道中,同一时间只能激一个CE信号,也就是说同一时间只有一个核心能够工作,CE的全称是Chip Enable,中文称之为片选。CE数量体现的是,主控芯片所能够支持的闪存芯片数量。

Agrade睿达工业级SSD固态硬盘

Agrade SATA SSD ST40 主控 SM2246XT



颗主控都出自主控大厂SMI慧荣, 属SM2246系列,它的主要参数: 


32位RISC CPU
支持SATA3.0 
支持4通道 
支持8CE(每通道)
支持SLC和MLC 


这是一颗非常成熟稳定的主控芯片,强大的32位RISC架构,处理能力非常强;它仅支持中高端的SLC和MLC,不支持低端的TLC和QLC,几乎可以视为专为工作级固态硬盘设计。


它的前端接口是SATA,SATA接口实际传输速度最高500+MB/s左右。

后端的闪存接口拥有4通道,实际能够达到550MB/s左右的速度,这已经是SATA接口允许的上限,说明这颗芯片性能也比较强悍;每个通道支持8CE,所以最多能支持32个闪存核心,多闪存的支持能力也很强。 见下图:

Agrade睿达工业级SSD固态硬盘



需要说明的是,主控支持4通道,每个通道支持8CE,共32闪存核心的支持能力,但实际的应用中,并不是必须完全地使用,通道可以选择使用1个,2个,或4个,CE也是同样可以选择1CE、2CE、4CE或8CE,原则上来说,通道使用越多,CE使用越多,容量就越大,速度也越快,我们下一篇,结合闪存芯片来详细说明。


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