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    3.2 主控:SSD的大脑


    典型的SSD架构

      典型的SSD结构如上图所示,主控占据了大部分比例,实际上主控在SSD中只是一颗芯片,但是正所谓“秤砣小,压千斤”,正是这么一颗小小的芯片决定了SSD多方面的性能,称之为SSD的“大脑”并不为过。

      SSD主控用于连接闪存芯片与内存,接收系统发出的指令以读取或者写入数据,主要负责ECC纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等,其中的大部分功能我们后面还会专门讲述,这里就一笔带过了。

      虽然主要性能跟主控有关,但是主控发挥的水平还要跟firmware固件联系起来,后者相当于SSD的“操作系统”,而固件更新带来的性能变化甚至比SSD主控本身还要明显,最典型的例子就是去年美光M4以及前段时间的OCZ Vertex 4固件升级,性能简直跟坐了火箭一样。

      SSD厂商一般都会自己开发固件,当然也有从主控厂商那里购买一揽子方案的。另外SSD主控和闪存一样属于高技术含量,能玩得转的其实没几家,这里简单介绍一下市场上常见的几种SSD主控方案。

    1.Marvell

      本来SandForce公司的主控数量更多,名气也大一些,不过这两年中Marvell公司的SSD主控发展的很快,性能、可靠性经历了玩家和市场的检验,市面上口碑较好的SSD如美光M4、浦科特M3/M2都使用了Marvell方案,因此这里还是把Marvell列为第一位。

      Marvell目前的主控芯片是88SS9174,早期有BJP2步进,第一款支持SATA 6Gbps接口的主控,不过读写速度只有355、215MB/s,表现一般。

      主力型号是BKK2步进88SS9174优化了25nm NAND闪存的8KB页面支持,支持TRIM、NCQ以及GC垃圾回收等功能。

      使用此主控的产品主要有:Crucial RealSSD M4系列,浦科特M2P、M2S、M3系列,ORICO HM1系列,海盗船Performance Pro系列,Intel 510系列,产品口碑不错。

      今年三月份Marvell发布了第三代SSD主控88SS9187芯片,支持8通道并行,最高读写速度可达1.6GB/s,特别是脏盘情况下连续写入速度也能保持在500MB/s,此外在功耗、可靠性等方面进行了优化,是新一代SSD的首选。

      不过目前并没有看到采用这款主控的SSD发布,OCZ新近发布的Vertex 4系列主控其实是改进版的Marvell主控,当时都说是基于88SS9174,但是从性能上看更像是88SS9187马甲,只是目前还没有得到证实。

    2.SandForce

      SF主控是目前市面上使用最多的SSD主控了,因为它提供了包括主控、固件以及PCB设计在内的一揽子方案,说简单点厂商只要自己组装起来加个外壳就能生产SSD了,门槛很低,自然就受欢迎。


    SF-2000家族主控主要特性

      SF目前的主力是SF-2000系列主控,有针对企业级的SF-2500/2600系列,消费级市场现在主要是SF-2281了,主要的SSD厂商如OCZ、海盗船、金士顿、威刚、博帝及影驰都在使用SF主控,甚至Intel今年的SSD产品如520、330系列也转投SF阵营了,从数量上看SF主控无疑是使用最多的。

      SF主控也支持TRIM、NCQ等功能,最知名的技术就是DuraWrite数据压缩了,通过把需要写入的数据压缩处理之后再写入SSD闪存中,SF主控变相提高了写入速度,而且写入放大也减少了,SF宣称其写入放大率小于0.5,最低的甚至只有0.14,极大低延长了SSD使用寿命。

      有关垃圾回收处理上,SandForce主控并不会去做主动的垃圾回收,平时通过主控的固件程序算法,SSD会自动为每一个经过擦除处理的“空白”块作一个标记。当SSD整盘的垃圾达到一定数量,需要进行GC垃圾回收的时候。主控芯片会自动寻找到标记等级较低的块进行垃圾回收。这样做可以减少NAND的损耗而且还能降低主控的占用率,让主控腾出大量空余时间来进行压缩数据。不过这样的算法会导致SSD在使用一定时间后性能下降,特别是在连续写入速度上下降10%~20%左右。

      SF主控因为入门要求低,开放度高,包括Intel在内的有晶圆厂的厂商已经开始任何SF主控的实力了,从使用数量和支持力度上看,它仍然是最不可忽视的主控。

    3.其他SSD主控

      本来也想把其他厂商的SSD主控也多多介绍一下的,但是回头看看其他有能力做主控的厂商要么逐渐放弃,要么只有自家在用,影响力和型号明显不如前面这两家,所以集中到一起简单说下好了。

      Intel主控:PC29AS21BA0是Intel早期自产自销的主控,当前的性能还是非常强大的,最大读写速度分别为270/220 MB/s,最大读写IOPS分别为39,500/23,000,主要用在Intel 320/311/310/X25-M系列SSD上。

      但是Intel显然不愿意在SSD主控上继续下功夫了,今年新出的520、330系列SSD主控使用的都是SF-2281,虽然说是自己开发固件的。无论如何Intel主控也要退出市场了。

      三星主控:SSD主控实际上也是ARM处理器,三星也有能力开发性能强大的SSD主控。早期的主控S3C29RBB01也曾在海盗船P系列、OCZ Summit系列、金士顿 V+系列的部分型号上用过,此外还有一些OEM商也用过三星主控。

      目前主要是新一代S4LJ204X01主控,多用在三星自家的P830系列SSD上,支持TRIM、NCQ、GC等主要功能,读写速度在520、400MB/s左右,整体表现还不错。

      东芝主控:东芝和三星都是Toggle DDR阵营,也有自己的主控产品,比如T6UG1XBG,主要用于金士顿V+系列中编号SNVP325的SSD中,曾经最便宜的SSD--金士顿V系列30GB使用的也是这款主控,读写速度只有180、50MB/s,甚至比HDD还低,当然4K随机性能还是比HDD要好得多。


    东芝的主控性能也可以很强

      东芝的SSD主控特点就是便宜,但是性能低,不过这不代表东芝做不出高性能SSD主控,之前IO-DATA在日本推出的一款SSD使用的就是新一代东芝主控TC58NC5HJ8GSB-01,读写速度可达440、376MB/s,随机性能也有32MB/s,而且也支持数据压缩,绝对有让人刮目相看的实力。

      不过有一点让人怀疑的地方,也有消息称东芝这款新主控其实是SF主控的马甲,因为数据压缩是SF主控的专利,迄今为止也只有SF主控支持。

      JMircon主控:JMirco早期的SSD主控有JMF612系列,在威刚S592、海盗船Reactor系列、金士顿V系列部分型号(金士顿V系列真的是万金油,各种低端主控都有用过)以及博帝Zephyr系列有过使用。

      JMF612支持TRIM,读写速度230、150MB/s,随机性能也很一般,后来这款主控还被东芝remark为东芝618使用,不过随机性能更低。

      目前JMircon的SSD主控为JMF66X,支持SATA 6Gbps、NCQ以及TRIM,读写速度为500、400MB/s,金士顿V200系列中有过使用,从官方公布的数据来看随机性能依然很一般,这也是JMicron主控的通病了。

      从现有局面看,SSD主控市场的“玩家”趋于集中,除了SF和Marvell两大豪门之外,其他厂商要么性能表现一般,要么就自产自销,就连Intel也开始使用第三方主控了,看来强者恒强也是SSD主控不可避免的趋势。

    文章导航
    1.扉页
    29.5.7.1 三星830 128GB
    2.1 前言:HDD寻春苦未至,SSD花开正当时
    30.5.7.2 三星赠送软件: SSD Magician
    3.2.1 降价之风愈演愈烈,SSD飞入寻常百姓家
    31.5.8 超极速Hyper SLC 128GB
    4.2.2 睁大眼睛,市售热门SSD型号速览
    32.5.9 忆正FTM Plus 120GB
    5.3.1 速度不是唯一,SSD真正的优势在哪?
    33.5.10.1 OCZ Vertex 4
    6.3.2 主控芯片:SSD的大脑
    34.5.10.2 OCZ Vertex 3 Max IOPS
    7.3.3.1 闪存基础原理:为什么会写入次数限制
    35.5.10.3 OCZ Vertex 3
    8.3.3.2 SLC vs MLC:性能、成本与可靠性的纠结
    36.5.10.4 OCZ Agility 3
    9.3.3.3 闪存同步与异步的选择
    37.5.10.5 OCZ附送软件:OCZ Toolbox MX
    10.3.4 为啥越用越慢?闪存的读写过程
    38.5.11 浦科特 PX-128M3
    11.3.5.1 SSD不可靠?写入放大带来的难题
    39.6.1 测试平台与方法
    12.3.5.2 SSD延寿计划之“耗损均衡”
    40.6.2 如何解读测试成绩
    13.3.5.3 还我漂漂拳,TRIM与GC运作方式
    41.7.1 AS SSD Benchmark测试
    14.3.6.1 容量相差这么大,也谈SSD OP空间
    42.7.2 CrystalDiskMark测试
    15.3.6.2 SSD实际可用容量一览
    43.7.3 PCMark7测试
    16.4.1 好马要配好鞍,该为SSD选择怎样的主板
    44.7.4 Fastcopy测试
    17.4.2 为什么要开启磁盘模式AHCI模式?
    45.7.5 Photoshop CS5文件载入与保存测试
    18.4.3 SSD的4K对齐问题
    46.7.6 性能测试数据汇总及分析
    19.5.1 十四款SSD规格一览
    47. 7.7 GC效率测试-SF主控
    20.5.2.1 威刚XPG SX900 128GB
    48.7.9 GC效率测试-其他主控
    21.5.2.2 威刚附送软件:Acronis True Image HD
    49.7.10 TRIM性能
    22.5.3 海盗船Force GT 120GB
    50.8 SSD功耗测试
    23.5.4 Crucial M4 128GB
    51.9 128/120GB SSD选购参考意见
    24.5.5.1 Intel 520 120GB
    52.10 有关SSD发展趋势及感想
    25.5.5.2 Intel 330 120GB
    53.11.1 附录:Crucial M4固件刷新教程
    26.5.5.3 Intel附送软件:Intel SSD Toolbox
    54.11.2 附录:忆正FTM Plus固件刷新教程
    27.5.6.1 金士顿HyperX 3K 120GB
    55.11.3 附录:OCZ SSD固件更新教程
    28.5.6.2 金士顿软件:Kingston SSD Toolbox
    56.11.4 附录:浦科特M3P固件刷新教程
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