我們說過,固態硬盤的構成其實很簡單,主要部分一是主控芯片,二是閃存芯片。所以,固態硬盤的速度,必然與之密切相關,今天我們討論主控芯片。
主控芯片本質上也是一顆CPU芯片,與電腦或手機的CPU基本相當。但簡單來講,它有兩個作用:
其一,主控芯片對閃存芯片進行管理,以利于高效率地完成存儲的任務,如一些功能模塊,電源管理、壞塊管理、磨損平衡、錯誤糾正等等,這些與速度關系不大,我們不管它。
其二,它是電腦與存儲部分(閃存)的接口,它的前端通過接口,連接到電腦;后端連接到閃存芯片,是一個橋梁;
1、前端通過接口連接電腦,其速度必然受限于接口,如常見的USB2.0、IDE、SATA接口:
USB2.0接口,理論傳輸速度上限60MB/s,因為數據檢驗引起的開銷,實際傳輸速度僅20+MB/s;
IDE接口,老版的硬盤接口,其最高標準UDMA133的理論傳輸133MB/s,實際傳輸在100MB/s以內;
SATA接口,較新的硬盤接口,也是現在的主流接口,其最高的3.0版本理論傳輸速度600MB/s,實際最高大約500MB+/s。
所以,什么接口的固態硬盤,其速度一定會低于其接口允許的實際速度上限;與接口相對應的主控芯片也會在這個基礎上進行設計并與之匹配。這是影響固態硬盤速度的第一個關鍵因素。[接口限制原則]
2、后端與閃存芯片相連接,這部分有兩個重點,首先是通道(Channel),簡稱CH,主控一般會擁有1-8個通道,這些通道可以分別與閃存連接,并同時并行工作。顯然地,通道越多,速度越快,理論上,雙通道的速度是單通道的2倍,四通道的速度是雙通道的2倍,以此類推,通道數可以直接體現固態硬盤的速度,是影響速度的另一個關鍵因素。[通道倍增原則]
其次,主控芯片在每一個通道之下,可以連接若干個閃存核心,通常最多8個,每一個閃存核心都通過一個CE信號與主控相連,每一個通道中,同一時間只能激一個CE信號,也就是說同一時間只有一個核心能夠工作,CE的全稱是Chip Enable,中文稱之為片選。CE數量體現的是,主控芯片所能夠支持的閃存芯片數量。
Agrade SATA SSD ST40 主控 SM2246XT
這顆主控都出自主控大廠SMI慧榮, 屬SM2246系列,它的主要參數:
32位RISC CPU
支持SATA3.0
支持4通道
支持8CE(每通道)
支持SLC和MLC
這是一顆非常成熟穩定的主控芯片,強大的32位RISC架構,處理能力非常強;它僅支持中高端的SLC和MLC,不支持低端的TLC和QLC,幾乎可以視為專為工作級固態硬盤設計。
它的前端接口是SATA,SATA接口實際傳輸速度最高500+MB/s左右。
后端的閃存接口擁有4通道,實際能夠達到550MB/s左右的速度,這已經是SATA接口允許的上限,說明這顆芯片性能也比較強悍;每個通道支持8CE,所以最多能支持32個閃存核心,多閃存的支持能力也很強。 見下圖:
需要說明的是,主控支持4通道,每個通道支持8CE,共32閃存核心的支持能力,但實際的應用中,并不是必須完全地使用,通道可以選擇使用1個,2個,或4個,CE也是同樣可以選擇1CE、2CE、4CE或8CE,原則上來說,通道使用越多,CE使用越多,容量就越大,速度也越快,我們下一篇,結合閃存芯片來詳細說明。