Vše, co jste chtěli vědět o SSD

Fast and furious

Při porovnávání rychlosti bývá zpravidla rozhodující rychlost čtení a zápisu, resp. přístupová doba nebo přenosová rychlost. Poslední zmíněná je limitována rozhraním. Horní hranice je tedy dána pro oba rivaly stejně, a tento parametr můžeme ponechat stranou. U přístupové doby čtení a zápisu HDD nemá vzhledem k svým fyzickým možnostem příliš prostoru na vylepšení. SSD tedy v soutěži o rychlost čtení vítězí, když dokáže dosáhnout i 0,01 ms proti minimální rychlosti pevných disků 5ms (VelociRaptor). U rychlosti zápisu mají však SSD disky, zejména s MLC čipy, rezervy, na kterých se intenzivně pracuje. Tento nedostatek pramení s podstaty fungování flash pamětí.

Ty současné pracují na principu mazání po blocích a zápisu po stránkách. Velikost nejmenšího bloku, který může být vymazán v jeden okamžik závisí na hustotě čipu. Nyní se pohybuje v rozmezí 16 – 512 KB a směřuje k 1 MB. Proces zápisu je prováděn buňku po buňce, přičemž jedna stránka je zapsána při jedné operaci a její velikost je opět dána hustotou komponentu. Dnes běžně činí 4 kB. Letos se předpokládá růst na 8 kB. Zvyšováním hustoty dat na čipu se dosud snižovala rychlost operací zápis / mazání. Vývojáři již dnes mají k dispozici technologie umožňující zachovat stávající rychlost při zvyšování hustoty a pracují na dalších vylepšeních.

Jednou z cest může být nový systém správy dat představený koncem roku 2008 SanDiskem. ExtremeFFS, jak je nazýván, nebude svazovat flash disky fyzickou ani logickou lokací paměti – bloky dat budou zapsány tam, kde to bude nejefektivnější. Limit počtu operací v jeden okamžik by měl být odstraněn tak, že paměti budou schopny zapisovat, mazat nebo i číst v jeden okamžik. SanDisk uvádí, že tímto způsobem bude možný až stonásobný nárůst pracovních parametrů.

2010: Inovativní souborový systém si prozatím svoji cestu na trh nenašel. Asi jediným výrobkem, který ExtremeFFS využívá představil SanDisk v únoru - SSD s označením G3 lze pořídit v kapacitách 60 a 120 GB a dosahuje rychlosti souvislého čtení/ zápisu 220MB/s resp. 120MB/s.
Jinou cestou k vyšším rychlostem může být i práce na řadičích v ONFi Working Group (Open NAND Flash Interface). Standard ONFi 2.0 umožňuje výkon do 133 MB/s a hovoří se o možném zvýšení až na 400 MB/s u dalších generací.

2010: Začátkem roku byla ohlášena příprava nového standardu ONFi 3.0. Ten by měl skutečně pracovat na hodnotě 400, nikoli však MB/s, ale tzv. MT/s, Mega-Transfers. Nutno však podotknout, že se jedná a rozhraní, pomocí něhož s okolím komunikují pouze jednotlivé paměťové čipy. SATA řadiče, které zajišťují vnější komunikaci solid-state disků jako celku, jsou samostatné čipy, obvykle umístěné za konektorem SATA. Jejich vlastnosti se prozatím ukazují jako klíčové pro celkový výkon disku, proto jim věnujeme samostatnou kapitolu.

Vývoj řadičů SSD

JMicron byl prvním výrobcem, který začal nabízet řadič, jenž splnil základní podmínku producentů SSD - vyrábět solid-state disky za rozumnou cenu. Čipy typu JMF601 a JMF602 nedosahovaly sice závratných výkonů a dokonce vykazovaly problémy se zpožďováním zápisu, přesto byly svého času řadiči nejrozšířenejšími. Uvedením první generace paměťových disků Intel, které výkonostně degradovali konkurenci, odstartovala soutěž o nejvýkonnější řadič.

Zatím posledním oficiálním řadičem od JM je JMF612 , který je založen na jádru ARM, určen pro NAND paměti vyráběné 34nm procesem a specifikace maximálního výkonu udává 250 resp 200 MB/s při čtení a zápisu. U některých výrobků (např. Kingston SSDNow V 2. generace) se můžeme setkat s označením JMF618, na svých stránkách však výrobce tento typ neuvádí.
Dalším pojmem, spojeným s bojem proti SSD Intel je "Barefoot". Jedná se o řadič, který je od konce roku 2009 hlavním produktem korejského výrobce Indilinx. Produkt s modelovým označením IDX110M00 alias Barefoot umožńuje solid-state diskům, jako Corsair Extreme a Nova nebo OCZ Vertex a Agility a dalším, dosahovat rychlosti čtení a zápisu až 230 a 170 MB/s. V současnosti již v Korei pracují na řadiči pro SATA poslední generace (6 Gbps), který ponese název Jet Stream a měl by přenosové rychlosti disků SSD povýšit na 500 MB/s.
Ani největší světoví hráči na poli paměťových čipů neponechali nic náhodě a svá portfolia produktů doplnili o SATA řadiče, určené především do solid-state disků. Samsung má svůj nejprodávanější produkt S3C29RBB01 založen na jádru ARM a svými parametry (220/ 200 MBps) rovněž konkuruje Intelu velmi zdatně. Kromě vlastních SSD dodává Samsung řadiče diskům Corsair (série P a S) nebo OCZ Summit. Toshiba rovněž vyrábí vlastní řadič, jehož druhá generace (HG2) nese modelové označení T6UG1XBG a zvládá čtení rychlostí až 230 resp. zápis až 180 MB/s. Pro svoji 2. generaci série V+ si tento řadič vybral Kingston. Nejvíce jej však využívá sám výrobce, který dodává produkty SSD přímo OEM producentům notebooků.
Jak je to tedy s výkonem řadičů Intel? Náš čerstvý názor je, že poněkud usnul na vavřínech. První generace disků Intel G1 převýšila také díky řadiči PC29AS21AA0 tehdejší konkurenci o třídu. Jeho výkon čtení 250 MB/s se řadí k horním hranicím i dnes, ovšem tehdy rekordní hodnota zápisu 70 MB/s byla již překonána i několikanásobně (alespoň ve specifikacích). Kdo sledoval vývoj řadičů v době očekávání druhé generace Intel G2, musel být nemile překvapen parametry řadiče PC29AS21BA0, jehož výkon čtení zůstal na solidních 250 MBps, ovšem zápis doznal pouze mírného vylepšení na 100 MBps.

Když se dva perou, třetí se směje. Toto přísloví asi nejlépe charakterizuje nenápadnou penetraci řadičů SandForce, které se stali synonymem pro výkonná SSD. Mladý kalifornský výrobce nejprve prosadil své NAND flash produkty v náročných Enterprise aplikacích, aby se následně přesunul do segmentu konečných uživatelů.
Podle zaměření je dnes odstupňována i škála řadičů v nabídce SandForce - typ SF-1500 s vyrovnanými výkony 260 MB/s čtení i zápisu je určen do serverových SSD, SF-1200 s prakticky stejnými parametry, jen upravenou životností, proniká pozvolna do disků běžně prodávaných.