ReRAM性能介紹一
2017-10-17 14:40:59
為了使用戶端的性能指標令人滿意，固態(tài)硬盤（SSDs）存儲系統(tǒng)設計師們不得不開發(fā)更加復雜的架構和算法，用來應對3D MLC/TLC NAND閃存所固有的設計局限。當NAND制造商嘗試通過縮減設計從而降低成本時，復雜的系統(tǒng)在實際的用戶案例中對性能產(chǎn)生了不少影響，從而導致了SSD測試基準中出現(xiàn)的主要的系統(tǒng)瓶頸問題。
NAND閃存程序運作很緩慢，并且是在大型頁面的粒度上完成的。當今的MLC/TLC NAND或者3D NAND閃存都需要600微秒到1毫秒來對一個8-16K字節(jié)的頁面進行編程。對于典型的用戶案例來說，這個速度實在是太慢了，所以每一個程序運作必須首先被重新導向到一個位于臨時位置的寫入緩存，比如一個SRAM或者DRAM緩存或者一個以SLC模式配置的NAND分區(qū)。
NAND閃存在進行編程前必須進行擦除。NAND的擦除操作非常慢，需時10毫秒左右，并且要在一個巨大的4-8兆模塊中進行。為了克服這一重要的設計局限，可以讓SSD控制器來管理邏輯到物理（L2P）映射，對原始和校正數(shù)據(jù)位置進行追蹤，并使得在必須進行模塊擦除操作前推遲該操作成為可能。
釋放單元回收代表了數(shù)據(jù)管理的另一個附加層面，它被要求用于在存儲器處于空閑模式時正確釋放模塊中的無用數(shù)據(jù)。當釋放單元回收在模塊間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)時，新產(chǎn)生的請求可能產(chǎn)生問題。這是一種典型的懲罰，會導致長達數(shù)秒的冗長的、不確定的延滯。
因此，對于一次SSD的寫入，通常會有幾次SSD控制器、NAND閃存和DRAM部件之間的后臺內(nèi)存操作。這被稱為寫入放大（WA），它可以用來衡量控制器的效率。大部分系統(tǒng)的WA通常在3-4之間。更高的WA數(shù)值會直接影響存儲設備的可靠性和性能，因為它放大了對設備寫入的次數(shù)，使得一個單元處于速度快得多的最高周期。這點在相對更小的技術尺寸上顯得更為相關，在這些技術尺寸上，NAND內(nèi)存單元的最高周期降至3000程序周期以下。
這些復雜的問題很大程度影響了終端用戶的體驗，并解釋了與SSD制造商所提供的SSD規(guī)格相比較，為什么SSD基準測出的性能會有所不同。在按此寫入的情況下，假如用戶想從網(wǎng)絡上下載一部高清電影到本地存儲器上，或者當企業(yè)存儲廣泛使用SSD時，這些問題將無法掩蓋NAND閃存技術固有的設計局限。
CrossbarReRAM技術無需在編程前進行擦除操作。對ReRAM的單次寫入可以在很小的頁面顆粒上非?？斓赝瓿?。下一代針對ReRAM進行優(yōu)化的SSD控制器將能夠以更快的速度更新更小的頁面，并大幅降低NAND所需要的后臺內(nèi)存操作。基于ReRAM的SSD將提供更低、更確定的讀取延滯（數(shù)十微秒）。
本文關鍵詞：
ReRAM
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