固态硬盘因何而快?只因闪存是天生的并行处理专家

  固态硬盘为何能够成为电脑提速神器?这个问题的答案可以有很多,但多任务并发处理能力是其中的一个关键。

  当代固态硬盘普遍采用了多通道与CE交错技术,通过多个闪存晶粒协同工作提升读写性能。以东芝TR200为例,它使用了东芝TC58NC1010GSB主控搭配最新一代64层堆叠BiCS闪存。

  240GB容量的东芝TR200使用了8颗单Die封装的BiCS3闪存达成256GB容量,扣除用于优化性能与寿命的二级OP预留空间之后,最终用户容量为240GB。每颗东芝原厂TC58TFG8T23TA0D闪存颗粒当中都封装有一颗3D闪存晶粒。

  与很多3D闪存介绍资料中所说的不太一样,3D堆叠闪存与指叠Die封装(下图所示,东芝19nm 2DMLC闪存,单个颗粒内封装了16个闪存晶粒)的概念有所不同,它是指晶粒内存储单元的结构是立体可堆叠的。

  当然3D结构的闪存也可以通过叠Die的方式继续扩增存储容量。下图中右边的TR200480G同样使用8颗闪存颗粒,但颗粒编号为TH58TFG9T23TA2D,每个颗粒中封装了2颗闪存,对外仍是1CE。

  从结构上来看,它的每个闪存颗粒包含了2个LUN(Logical Unit Number),分别对应一个闪存晶粒。

  虽然理论上在同一个CE信号之下同一时间只能执行一种操作,但通过MultiLUN交错,可以用分时传输/执行的方式让2个闪存晶粒执行交错读写、交错擦除,实现性能倍增。

  下图是交错写入的示意图:A阶段LUN0正在执行Page编程写入,而LUN1则处于Ready空闲就绪状态,在LUN0的写入尚未完成之前,主控可以给LUN1下达其他写入指令。B阶段LUN0和LUN1都正在执行写入操作。C阶段针对LUN0的写入命令已经执行完毕,重新恢复到空闲就绪状态,而LUN1还在执行写入命令。D阶段LUN0和LUN1都已完成写入命令,全部进入Ready空闲就绪。

  除了写入操作可以交错执行之外,Page读取、Block擦除、Copy-Back等操作也都能执行交错,从简单的多通道并发提升到更高的水平,带动固态硬盘性能再上新台阶。

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