1、NAND speed effect发觉这1年多来自己看了太多主控的特性，对闪存反而开始有点陌生了，前段时间对SandForce的写入表现一直感触很深，分别看了1565搭配SLC的表现和1232搭配MLC的成绩，终于不得不承认一个事实：NAND是原材料，主控只是加工师傅，没有好的原材料，本事再大也没有用。这里我先举几个例子，太学术性的东西我也不懂，你们也不喜欢看，就从稍微简单点的说。1.我先拿Indilinx公司的主控SSD来说事，就弄个大家熟悉的厂牌OCZ产品。OCZ Onyx Series SATA II 2.5 SSD 32G 型号 OCZSSD2-1ONYX32G玛瑙系列一直是OCZ的低
2、端，这个是采用Indilinx Amigos主控的SSD。从图中可以看到，颗粒是8颗Intel JS29F32G08AAMDB(4GB)从Intel的颗粒DATASHEET里了解到，这个颗粒主要参数如下：Product FeaturesOpen NAND Flash Interface (ONFI) 2.0CompliantMultilevel cell (MLC) technologyOrganization: Page size: 4,320 bytes (4,096 + 224 bytes) Block size: 256 pages (1,024K + 56K bytes) Plane
3、 size: 2,048 blocksRead performance Random read: 50 s Sequential read: 20 nsWrite performance Page program: 900 s (TYP) Block erase: 2 ms (TYP)Endurance: 5,000 PROGRAM/ERASE cycles大致如下:页大小：4KB。 块大小：256页=1MB。Plane大小: 2048块=2GB。随机读取:50s 。持续读取：20 ns 。页编程：900s。块擦除：2 ms。JS29F32G08AAMDB由2个Plane组成，支持Multi-
4、plane 指令。拿到了数据我们就来算算这个颗粒的速度吧。下载 (54.9 KB)2010-12-30 21:22上图为NAND的标准读取时钟图，有了这个图即可计算读取消耗的时间并得出传输率。以上图为例： 重复次数 周期时间 总时间消耗COMMAND LATCH (00h) 1 20 ns 20 nsADDRESS LATCH 5 20 ns 100 nsCOMMAND LATCH (30h) 1 20 ns 20 nsR/B# LOW (tR) 1 50 s 50 s 数据输出周期 4,320 20 ns 86.4 s 读取一个page需要的时间 136.54 s 数据传输率 约30MB/s
5、流程是这样，发送指令00h，1个时钟周期，发送地址，5个时钟周期，并发送指令30h结束，1个时钟周期，tR（读取）消耗50s，开始读取（数据输入），4320字节，1个字节1个时钟周期，所以总共86.4s，最终得出一个page读取需要花费136.54s，用1秒去除以这个时间，得出数据传输率约30MB/s。这个就是纯读取一个page（无缓存）模式下的速度，很像我们用CDM测试里SSD的4KB QD1下的速度吧。我们再来看看写入速度:下载 (27.34 KB)2010-12-30 22:11上图为NAND的标准编程时钟图，有了这个图即可计算编程消耗的时间并得出传输率。以上图为例： 重复次数 周期时间
6、 总时间消耗COMMAND LATCH (80h) 1 20 ns 20 nsADDRESS LATCH 5 20 ns 100 nsCOMMAND LATCH (10h) 1 20 ns 20 nsR/B# LOW (tPROG) 1 900 s 900 s 数据输入周期 4,320 20 ns 86.4 s 编程一个page需要的时间 986.54 s 数据传输率 约4.15MB/s流程是这样，发送指令80h，1个时钟周期，发送地址，5个时钟周期，数据输入数据寄存器，4320字节，1个字节1个时钟周期，所以总共86.4s，发送指令10h结束，1个时钟周期，tPROG（编程）消耗900s，最
7、终得出一个page读取需要花986.54s，用1秒去除以这个时间，得出数据传输率约4.15MB/s。由于一个LUN(闪存逻辑单元，DIe)分成2个Plane，每个Plane包含一个page大小的数据寄存器和一个page大小的cache寄存器，每个Plane包含2048个Block。而Intel的34nm MLC L63B支持Muti-Plane操作来提升性能。对于读取,2个Plane可以一次操作8KB（每个Plane 里4KB)，这样直接发送2个Plane的地址可以省下1次tR的时间，最终读取速度可以提升到约35MB/s附近每个LUN（DIe)，而写入可以省下一次tPROG时间，达到约7.4M
8、B/s的速度。既然如此，我们来看看实际速度是不是和上面的速度吻合。我们上面得出的速度是7.4MB/s X 8颗粒 = 59.2MB/s ，去掉接口，传输等延迟损耗，CDM持续写入速度54.99MB/s，这个速度就这么出来了。Amigos是个支持2通道8路交错16位位宽的ARM7主控。上面这8个颗粒在PCB正面排列就会是这样的样子：(2通4路)下载 (63.61 KB)2010-12-31 17:10Intel ONFi2.0 异步通道速率为50MT/s，16bit就是100MB/s，2通道16bit即可带来200MB/s的带宽。我们来算读取，上图中颗粒(8bit)1和2组成16bit接口，多p
9、lane操作下读取约70MB/s。颗粒(8bit)3和4组成16bit接口（70MB/s），由于主控只有2通道，所以内部传输率就为70MB/s X 2通道 = 140MB/s最大。去掉接口，传输等延迟，上面CDM的速度 129MB/s也就可以想象了。-如果我们不换颗粒，就只把主控换成barefoot,会不会有提升？答案是读取有提升，因为按照上面的Amigo方案来说，读取被通道数限制了。那么和OCZ ONYX采用相同颗粒但是却用的barefoot主控的是哪款？30GB (32GB) - OCZSSD2-2SLD30G ocz solid 2 30G主控换成了没阉割过的Barefoot，其他的都没
10、变，让我们看看速度。主控为IDX110M01-LC是个4通道8路交错16位位宽的ARM7主控下载 (53.52 KB)2010-12-31 17:26相比Amigo主控，我们有了4个通道，每个通道100MT/s的带宽（16bit)，综合起来就是400MB/s总带宽，已经超过SATA 3Gbps的接口带宽，所以已经没有瓶颈。同样的Barefoot除了通道增加了外，也只支持8路交错（上图32G方案里是4通2路），由于之前看到写入瓶颈不是通道带宽而是颗粒速度，所以写入上换了主控没区别，而读取因为4个通道的关系，提升较明显，不过主控优化的关系并不如字面上的强。上面只是换了个主控（其实就加了2通道),就能提升读取能力。那么接下来我们再看看如果增加颗粒会如何？60GB (64GB) - OCZSSD2-2SLD60G ocz solid 2 60G背面再加上8个颗粒。组成了4通4路工作模式。如图：下载 (76.38 KB)2010-12-31 19:04写入自然提高1倍（颗粒多了1倍），读取提升不大，主要是因为主控优化的问题。（越接近外部带宽速度提升越难）结论： 闪存的容量和性能是息息相关的，特别是MLC的写入性能偏低，没有一定容量的话是上不去的。这个和主控没关系，主控最多限制闪存的发挥，但是原材料不行，再如何加工也没办法的。
