闪存浪潮下不得不知的知识(4)-接口篇

el/2024/6/13 21:19:08

       作为本系列最后一篇文章,今天和大家谈谈闪存的接口技术和发展趋势。我们知道闪存磁盘是在HDD以后出现的,由于SSD优异的随机性能、越来越大的容量和越来越低的成本等优势,使得闪存热度上升、乃至大有替换HDD的趋势。由于历史继承性等原因,SSD在设计是也是借鉴了部分HDD技术,包含接口技术。

      现在绝大多数SSD都是采用SATA/SAS接口,但是通用的SATA/SAS接口是针对HDD设计,但面对闪存速度上百倍的提升,接口的带宽就成为了I/O的最大瓶颈;随后PCIe接口的SSD也得到广泛应用来应对高性能要求;美光也开始探索串行NOR闪存接口。


       到目前为止,大部分存储厂商都推出了对应的PCIe闪存卡(如 EMC XtremSF PCIe SSD卡 )和磁盘。

      Fusion-io开发的专利PCIe闪存卡(IO-Drive),可以加入到服务器中进而实现对应用的加速,并达到微秒级的低访问延迟。SATA/SAS则无论如何无法达到这个水平。因此,闪存浪潮下接口规范的重大变革势所难免。


      针对PCIe接口提出了NVMe标准(但NVMe的使用不仅限于PCIe)。该标准由包括IDT、Dell、Intel、EMC、NetApp、Oracle以及Cisco在内的13家发起企业主导,并由80余家业界领军公司合作开发。NVM Express是一个针对使用PCI Express SSD的企业和普通客户端系统开发的可扩展的主机控制芯片接口标准。该标准针对PCIe SSD定义了最优化的寄存器接口、指令集和功能集,并提供可扩展接口以实现SSD 技术现在和将来的性能潜力。这让原始设备制造商无需标准化多个SSD驱动器,从而加速PCIe SSD 的推广使用。

      但是NVMe作为针对下一代存储设备提出的规范,除了支持PCIe接口,也支持U.2接口(即SFF-8639接口,包含4组PCIe Lanes和2组SAS/SATA Lanes)。另外SATA Express和M.2接口(M.2 SSD又分为SATA和
PCIe两种接口)也号称支持NVMe规范。另外,PCIe SSD并不一定支持NVMe规范,但是NVMe PCIe 是需要考虑符合NVMe规范。

      东芝集团下存储解决方案提供商OCZ,推出了全新的基于NVMe技术的Z-Drive 6000系列SSD,结合了第三代PCIe和非易失性存储器专用(NVMe)技术,提供给系统集成商和存储供应商一个流线型的存储器接口、命令集、队列设计,用于快速访问关键性数据和获取高弹性的能力。

      OCZ推出的Z-Drive 6000 SSD的产品有三种型号。它们包括带有2.5英寸的机箱大小和高达3.2TB的可用容量的Z-Drive 6000 SFF系列、性能略低但是可用容量高达6.4TB的Z-Drive 6300 SFF系列和带有半高、半长的插卡式外形,同时可用容量可以达到6.4TB的Z-Drive 6300 AIC系列。


      传统NOR闪存带有SRAM接口(相比NAND Flash并行接口管脚多、需要统一编址,支持代码本地执行XIP,但容量比较小),可以在随意地址存入任意字节数据。


      美光技术公司对传统NOR 闪存进行优化,推出全新XTREMFlash 串行NOR Flash存储器方案,具有每秒3.2 Gb的强大的数据读写能力,而且能够兼容目前所广泛使用的串行NOR闪存接口。在性能表现上超越除超大规模NAND闪存阵列之外的全部闪存存储方案类型。


       XTRMFlash将提供并行、串行以及Quad-SPI型NOR闪存产品,且其针脚数量较现有并行NOR闪存将下降75%。兼容目前串行NOR闪存所普遍使用的Quad SPI闪存针脚设计。XTRMFlash能够以针脚兼容形式运行,而且只需对电路板稍加调整即可达成上述性能参数。



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