Всем привет, мы снова встретились, я ваш друг Цюаньчжаньцзюнь.

твердотельный накопитель

концепция

Твердотельный накопитель (Твердотельный State Drive）,Широко известный кактвердотельный накопитель,твердотельный накопитель — это жесткий диск, изготовленный из массива твердотельных электронных микросхем. Он назван так потому, что твердотельные конденсаторы на тайваньском английском языке называются Solid. SSD состоит из блока управления и блока хранения (чип FLASH, чип DRAM). твердотельный Характеристики и определения накопителей в интерфейсе, функции и методы использования точно такие же, как у обычных жестких дисков, а внешний вид и размер продукта также полностью соответствуют обычным жестким дискам. широко используется в армии、Автомобиль установлен、Промышленный контроль、видеонаблюдение、мониторинг сети、сетевой терминал、электричество、медицинский、авиация、Навигационное оборудование и многие другие области.

Его чип имеет широкий диапазон рабочих температур.,Коммерческая продукция (0~70℃) и промышленная продукция (-40~85℃). Хотя стоимость выше,Но это правильносуществоватьпостепенно распространился наDIYрынок。потому чтотвердотельный Технология накопителей отличается от традиционной технологии жестких дисков, поэтому появилось много новых производителей оборудования для хранения данных. Производителям нужно всего лишь приобрести устройства NAND-хранилища и соединить их с соответствующими управляющими микросхемами для производства твердотельных накопителей. накопитель Понятно。новое поколениетвердотельный накопитель Обычно используетсяSATA-2интерфейс、SATA-3интерфейс、SASинтерфейс、MSATAинтерфейс、PCI-Eинтерфейс、NGFFинтерфейс、CFastинтерфейс、Интерфейс SFF-8639 — M.2 Протокол NVME/SATA.

интерфейс

в настоящий моменттвердотельный накопительосновнойинтерфейсиметь：

SATAинтерфейс

В настоящее время SATA является наиболее широко используемым жестким диском. Интерфейс 3.0Самым большим преимуществом является зрелость. Обычные 2,5-дюймовые твердотельные накопители и жесткие диски используют этот тип интерфейса.,Теоретическая полоса пропускания 6 Гбит/с,Хотя это намного хуже, чем пропускная способность нового интерфейса в 10 или даже 32 Гбит/с.,А вот обычные 2,5-дюймовые SSD не пользуются таким высоким спросом.,Достаточно скорости чтения и записи более 500 МБ/с.

mSATAинтерфейс

Интерфейс mSATA, полное название — интерфейс mini-SATA (mini-SATA). На заре, чтобы быть более подходящим для использования в среде ультратонких устройств, таких как ультрабуки, появился интерфейс mSATA, разработанный для портативных устройств. Его можно рассматривать как мини-версию стандартного интерфейса SATA, а физический интерфейс (то есть тип интерфейса) такой же, как у мини-интерфейса. Интерфейс PCI-E тот же.

Интерфейс mSATA — важный процесс миниатюризации SSD.,Однако mSATA до сих пор не избавился от некоторых недостатков интерфейса SATA.,Например, это все еще канал SATA,Скорость по-прежнему 6 Гбит/с. Многие причины не смогли сделать интерфейс mSATA популярным.,Вместо этого его заменил SSD M.2 Zamenen на SSD, который имеет больший потенциал обновления.

M.2интерфейс

Интерфейс M.2 — это новая спецификация интерфейса, представленная Intel для замены mSATA, который также является NGFF, о котором мы часто упоминали ранее, то есть Next. Generation Form Factor。

M.2интерфейсизтвердотельный Ширина накопителя составляет 22 мм, односторонняя толщина — 2,75 мм, а двухсторонняя флэш-память имеет толщину всего 3,85 мм, но M.2 имеет широкие возможности масштабирования и может достигать 110 мм, что может увеличить емкость SSD. М.2 SSD похож на mSATA и не имеет металлического корпуса. Общие характеристики — 2242, 2260 и 2280. Ширина — 22 мм, длина — другая.

не только длина,Интерфейс M.2 также имеет две разные спецификации.,Это «socket2» и «socket3» соответственно.

Кажется, они все M.2интерфейс,Но протоколы, которые они поддерживают, разные,Можно сказать, что влияние на его скорость сильно различается.,Интерфейс M.2 в настоящее время поддерживает двухканальные шины.,Один из них — шина SATA.,Один из них — шина PCI-E. конечно,Из-за теоретического ограничения пропускной способности канала SATA (6 Гбит/с) максимальная скорость передачи может достигать только 600 МБ/с.,Но канал PCI-E другой.,Пропускная способность может достигать 10 Гбит/с.,Так вроде у них все интерфейс M.2,Но «путь» другой.,Естественно, есть разница в скорости.

На рисунке выше показана скорость интерфейса M.2 при использовании канала SATA.

На рисунке выше показана скорость интерфейса M.2 при использовании канала PCIE.

Интерфейс M.2 (протокол NVMe)

NVM Express (NVMe) или спецификация хост-контроллера энергонезависимой памяти (энергонезависимая память). Memory express) — это спецификация логического устройства. Это спецификация протокола передачи по шине, основанная на логическом интерфейсе устройства, аналогичном AHCI (эквивалент прикладного уровня в протоколе связи), используемом для доступа к энергонезависимой памяти, подключенной через шину PCI-Express (PCIe), хотя теоретически это не так. обязательно требуется PCIe протокол шины.

Эта спецификация призвана в полной мере использовать преимущества низкой задержки и параллелизма линий PCI-E.,и параллелизм современных процессоров, платформ и приложений,По контролируемой стоимости,большойизпродвигатьтвердотельный Производительность чтения и записи накопителя снижает высокую задержку, вызванную AHCI, и полностью освобождает эпоху твердотельных накопителей SATA. сохранить максимальную производительность.

К конкретным преимуществам NVMe относятся:

①Производительность была улучшена в несколько раз;

②Можно значительно сократить задержки;

③ NVMe может увеличить максимальную глубину очереди с 32 до 64 000, а также значительно улучшится производительность SSD в секунду;

④Автоматическое переключение состояния энергопотребления и функции динамического управления энергопотреблением значительно снижают энергопотребление;

⑤Появление стандарта NVMe решает проблему применимости драйверов между различными SSD-накопителями PCIe.

Меньшая задержка:

Говоря о преимуществах стандарта NVMe перед стандартом AHCI, одно из них — низкая задержка. Поскольку сам стандарт AHCI предназначен для механических жестких дисков с высокой задержкой, хотя твердотельные накопители до сих пор развивались, основные продукты стали неспособны удовлетворить быстрое развитие производительности, особенно с точки зрения задержки. Стандарт NVMe для SSD-продуктов — это одна из проблем, которую необходимо решить, чтобы уменьшить высокую задержку, возникающую во время хранения.

NVMe SSD позволяет эффективно снизить задержку (картинка из Интернета)

С точки зрения программного обеспечения, задержка стандарта NVMe вдвое меньше, чем у NVMe, что упрощает метод вызова и не требует чтения регистров при выполнении команд, тогда как AHCI требует чтения 4 регистров для каждой команды, что потребляет один бит; всего 8000 циклов процессора, что приводит к задержке около 2,5 микросекунд.

IOPS значительно увеличился:

Еще одной целью NVMe является повышение производительности IOPS (время чтения и записи в секунду) твердотельного накопителя. Интерфейс SATA SSD с хорошей производительностью, доступный в настоящее время на рынке.,Максимально будет проверено только количество операций ввода-вывода в секунду с глубиной очереди 32.,Фактически, конечная причина в том, что это верхний предел AHCI.,Фактически, многие флэш-мастера могут обеспечить большую глубину очереди. NVMe может увеличить максимальную глубину очереди с 32 до 64 000.,Производительность SSD по IOPS также будет значительно улучшена.

Значительно улучшена глубина очереди (картинка из интернета)

Преимущество низкой задержки и хорошего параллелизма заключается в том, что они могут значительно улучшить произвольную производительность SSD. Это результат работы твердотельного накопителя серии 950PRO на месте. Его произвольная производительность является абсолютно первоклассной и может выполняться при любой глубине очереди. Выдающаяся скорость.

Низкое энергопотребление:

Более продвинутое управление энергопотреблением (картинки из интернета)

NVMe добавляет функции автоматического переключения состояния энергопотребления и динамического управления энергопотреблением.,Устройство может быстро переключиться в состояние энергопотребления 1 после простоя в течение 50 мс из состояния энергопотребления 0.,После 500 мс простоя он перейдет в состояние 2 с меньшим энергопотреблением. Хотя переключение статуса энергопотребления вызовет небольшую задержку.,Но в режиме ожидания энергопотребление в этих двух состояниях можно контролировать на очень низком уровне.,Таким образом, с точки зрения управления энергопотреблением,По сравнению с основным интерфейсом SATASSD он имеет большие преимущества.,Это особенно полезно для увеличения времени автономной работы мобильных устройств, таких как ноутбуки.

Широкая применимость драйвера:

Массовые операционные системы постепенно начинают поддерживать NVMe (картинки из интернета)

Появление стандарта NVMe решило проблему применимости драйверов между различными твердотельными накопителями PCIe. Твердотельные накопители NVMe могут легко соответствовать различным платформам и системам и могут нормально работать без необходимости предоставления производителями соответствующих драйверов. В настоящее время Windows, Linux, Solaris, Unix. , VMware, UEFI и т. д. имеют добавленную поддержку твердотельных накопителей NVMe.

PCI-Eинтерфейс：

На традиционных жестких дисках SATA, когда мы выполняем операции с данными, данные сначала считываются с жесткого диска в память, а затем извлекаются в ЦП для расчета. После расчета они записываются в память и. хранятся на жестком диске; в то время как PCI-E не делает то же самое, данные напрямую подключаются к процессору через шину, исключая процесс вызова памяти с жесткого диска, а эффективность и скорость передачи удваиваются. Проще говоря, мы можем понимать два канала как два одинаковых автомобиля. Автомобиль с каналом PCI-E — это движение по шоссе, а автомобиль с каналом SATA — это движение по неровной горной дороге. Очевидно, что скорость передачи данных SSD PCI-E намного выше, чем SSD SATA.

В настоящее время канал интерфейса PCI-E имеет PCI-E. 2.0 x2 и PCI-E 3.0 x4Два вида,Максимальная скорость достигает 32 Гбит/с.,Подходит для использования в будущем,Более того, проблема невозможности использования ранних жестких дисков PCI-E в качестве загрузочного диска была решена заранее.,В настоящее время большинство флагманских твердотельных накопителей выбирают PCI-E.

Хотя PCI-E У твердотельных накопителей много преимуществ, но они подходят не всем. PCI-E Из-за проблем с качеством частиц флэш-памяти и основного контроля общая стоимость SSD выше, чем у традиционного SATA. накопления стоят дороже. Кроме того, поскольку PCI-E будет занимать каналы шины, платформы начального и среднего уровня имеют меньше каналов ЦП, поэтому они не подходят для добавления PCI-E. SSD, только Z170 или платформы верхнего уровня, такие как X79 и X99, могут полностью использовать PCI-E. Производительность SSD. В общем, если вы состоятельный человек, не испытывающий недостатка в деньгах, то PCI-E SSD это!

Ладно, я видел столько твердотельных со мной накопителя, я считаю, что эта статья определенно поможет вам получить много знаний. Для твердотельный У накопителя больше понимания, я надеюсь, что он поможет всем.

Издатель: Лидер стека программистов полного стека, укажите источник для перепечатки: https://javaforall.cn/130174.html Исходная ссылка: https://javaforall.cn