NVMe چیست و چه ارتباطی با پی‌سی‌آی اکسپرس و درایوهای SSD دارد؟

کنترلر جدید ۸۸NV1140 کمپانی Marvell برای SSDها در CES 2016 معرفی شده است. این کنترلر از ویژگی HMB که جزء مشخصات استاندارد NVMe 1.2 است، پشتیبانی می‌کند و تغییر بزرگی در مسیر SSDها به وجود آورده است. با HMB می‌توان کش داخلی SSD که از نوع DRAM (مشابه رم سیستم) است را حذف کرد و به جای آن بخشی از رم سیستم را برای ذخیره کردن جداول آدرس و نیز کش کردن داده‌ها به کار برد. در ادامه با NVMe 1.2 و HMB بیشتر آشنا می‌شویم.

پیش‌تر به معرفی پروتکل جالب NVMe که شاید روزی به کلی جای SATA را بگیرد، در دانش‌نامه‌ی اینتوتک پرداختیم:

NVMe چیست و چه ارتباطی با پی‌سی‌آی اکسپرس و درایوهای SSD دارد؟

NVMe چیست و چه ارتباطی با پی‌سی‌آی اکسپرس و درایوهای SSD دارد؟

NVM Express یا به اختصار NVMe است، استانداردی جدید برای دسترسی به حافظه‌های SSD فوق سریع است که استفاده از آن به معنی کاهش تأخیر، افزایش تعداد اعمال ورودی و خروجی در ثانیه و نیز کاهش مصرف انرژی است.

و جزئیات بیشتر در مورد کنترلر جدید مارول:

کنترلر Marvell ۸۸NV1140 با الگوریتمی موسوم به NANDEdge LDPC، عملکرد حداکثری حافظه‌های فلش TLC را استخراج می‌کند و البته برای استفاده از ۳D NAND نیز به خوبی بهینه شده است. در این کنترلر از دو هسته‌ی پردازشی Cortex R5 استفاده شده است. حافظه‌ی SRAM برای تسریع عملکرد درایوهای فاقد کش DRAM در کنترلر جدید مارول پیش‌بینی شده است. ویژگی مفید دیگر کنترلر ۸۸NV1140، پشتیبانی از حالت مصرفی L1.2 است، حالتی کم‌مصرف که در پروتکل NVMe 1.2 اضافه شده است.

HMB چیست و چرا قیمت SSD را کاهش می‌دهد؟

رم سیستم به جای کش DRAM

HMB مخفف عبارت Host Memory Buffer و به معنی استفاده از حافظه‌ی هاست به عنوان بافر (کش) است. با HMB رم سیستم که در حقیقت حکم میزبان (هاست) درایو SSD را دارد، در نقش بافر یا کش، انجام وظیفه می‌کند. در حقیقت SSDهای امروزی اغلب به کنترلرهایی مجهز شده‌اند که خود دارای کش DDR3 نسبتاً بزرگ، هستند اما کنترلر جدید ۸۸NV1140 کمپانی مارول، با بهره‌گیری از مشخصه‌ای به اسم HMB، نیازی به حافظه‌ی کش داخلی ندارد. رم سیستم می‌تواند به جای حافظه‌ی کش داخلی، انجام وظیفه کند. برد کوچک زیر، یک SSD کامل و بدون کش نسبتاً بزرگ است:

پروتکل NVMe 1.2 با قابلیت HMB ، کش DRAM را از SSDها حذف می‌کند

پروتکل NVMe 1.2 با قابلیت HMB ، کش DRAM را از SSDها حذف می‌کند

با توجه به توضیح فوق، روشن است که ۸۸NV1140 صرفاً اولین کنترلری است که درایو SSD را از کش داخلی، بی‌نیاز می‌کند و در ادامه درایوهای متعددی با کنترلرهای مختلف و بدون حافظه‌ی کش معرفی خواهند شد؛ به خصوص که پروتکل NVMe پروتکلی متن‌باز است و سازندگان بزرگی از آن استفاده می‌کنند و از طرفی حذف کش، قیمت تمام شده را کاهش می‌دهد.

پروتکل NVMe 1.2 با قابلیت HMB ، کش DRAM را از SSDها حذف می‌کند

پروتکل NVMe 1.2 با قابلیت HMB ، کش DRAM را از SSDها حذف می‌کند

البته کاهش قیمت آنچنان زیاد و اساسی نیست چرا که ۸۰ الی ۹۵ درصد هزینه‌ی قطعات به کار رفته در یک درایو SSD، به حافظه‌ی فلش NAND آن مربوط می‌شود. گران‌ترین قطعه‌ی بعدی، حافظه‌ی DRAM داخلی در نقش کش است.

معایب SSD بدون حافظه‌ی DRAM

در یک درایو SSD، حافظه‌ی DRAM معمولاً برای نگهداری جداول آدرس داده‌ها به کار برده می‌شود و کمتر در نقش کش برای نگهداری داده‌ها، انجام وظیفه می‌کند. علت این است که استفاده از DRAM به عنوان کش، ممکن است امنیت داده‌ها را به خطر بیاندازد، به عنوان مثال با قطع شدن ناگهانی برق، داده‌ها معمولاً از بین می‌روند، درست مثل داده‌های موجود روی رم سیستم.

تأخیر اندکی بیشتر و سرعت اندکی کمتر

در حال حاضر SSDهای فاقد DRAM به جای حافظه‌ی سریع رم، از فلش‌های NAND برای ذخیره کردن جداول آدرس بهره می‌گیرند و طبعاً عملکرد پایین‌تر است. اگر به جای DRAM داخلی، از رم سیستم استفاده شود، عملکرد SSD اندکی پایین‌تر خواهد بود، به خصوص که تأخیر در دسترسی بیشتر می‌شود اما به هر حال پروتکل NVMe آن‌قدر سبک و سریع است که عملکرد را در حد مطلوب حفظ کرده و قیمت تمام شده را کاهش می‌دهد.

مزایای SSD بدون کش DRAM

اولین هدف همان‌طور که اشاره شد، کاهش هزینه است. کنسرسیوم NVMe با حذف کردن DRAM یک هدف مهم دیگر را هم دنبال کرده است و آن کوچک کردن بخش حافظه‌ی ذخیره‌سازی است. در حال حاضر درون یک تبلت ۱۰ اینچی، بخش حافظه حدود ۱۵ درصد فضا را به خود اختصاص می‌دهد. تصویر زیر روایت اینتل ار تقسیم‌‎بندی فضای داخلی تبلت ۱۰ اینچی است:

تقسیم‌بندی فضای داخل تبلت 10 اینچی

تقسیم‌بندی فضای داخل تبلت ۱۰ اینچی

بنابراین اگر فلش‌های NAND با لیتوگرافی ظریف‌تر تولید شوند، حافظه هم مثل سایر قطعات داخلی کوچک‌تر می‌شود و مواردی مثل حذف کاهش DRAM از بخش SSD، گامی بلند در جهت افزایش ظرفیت حافظه و افزایش تراکم آن است. مقصود بعدی، کاهش توان مصرفی است که در مورد وسایل همراه، اهمیت دوچندان دارد.

برای حفظ داده‌های حیاتی، کپی گرفتن از اطلاعات DRAM امکان‌پذیر است

یکی از مشکلات و نگرانی‌ها مطرح شده این است که خاموش شدن ناگهانی سیستم، موجب از دست رفتن داده‌های مهم و حیاتی می‌شود. شاید در گوشی‌ها و تبلت‌ها این معضل مهم نباشد و تنها به مواردی محدود شود که سیستم به دلایل نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری، هنگ یا کرش می‌کند. کنسرسیوم NVMe برای این معضل جدی هم یک راهکار مفید دارد: سازنده می‌تواند مرتباً داده‌های DRAM را روی حافظه‌ی NAND کپی کند. فاصله‌ی زمانی تنظیم‌شدنی است و به تناسب عملکرد مطلوب، می‌توان ذخیره کردن داده‌های DRAM را سریع‌تر یا کندتر انجام داد.

بازگشت به دانش‌نامه
0 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 5 (0 نظر، امتیاز: 0٫00 از 5)
برای نظر دادن ابتدا باید ثبت نام کنید.
Loading...
لينک کوتاه:

FacebookTwitterGoogle


دیدگاه بگذارید

اطلاع از
wpDiscuz

تبلیغات

تبلیغات

تبلیغات

×