Vše, co jste kdy chtěli vědět o SSD (ale báli jste se zeptat)

Seznam kapitol

1. Quo vadis SSD? 2. Stojí za to si pár měsíců počkat? 3. Za nízký výkon 25nm technologie nemůže 4. Shrnutí hlavních mýtů o 25 nm

5. Přehled běžně používaných SSD řadičů 6. Jak správně nainstalovat a smazat SSD? 7. Názor vývoje z Kingstonu (+EN) 8. Testujeme a optimalizujeme SSD s PCTuningem

Pro velký test SSD uložišť jsme napsali úvodní kapitolu s rozborem současných technologií. Přibyl rozhovor s Marco Biermanem, informace z vývoje, rady, jak se o své SSD starat, rozbor cen, další budoucnost... Zkrátka – než jsme se probrali, stal se z jedné kapitoly samostatný článek. Dnes vám tedy můžeme nabídnout podrobný rozbor SSD.

Reklama

Z důvodu šíření osvěty o SSD discích se bude tato kapitola opakovat v každé recenzi. Tu a tam přibyde odtajněný dokument či datasheet získaný od našich zdrojů, které nejsou vázány podpisem NDA či svým slovem.

Mezi pionýry SSD technologie patří Samsung. Jako jeden z prvních uvedl v roce 2006 komerční SSD disk o kapacitě 32 GB za lidových 1 000 dolarů. Všeobecně všechny řadiče Samsungu mají rychlé náhodné čtení a přístup, velkou slabinou je naopak náhodný zápis. Výhodou naopak nízká spotřeba při nečinnosti. V tabulce chybí řadič Samsung S3C29MAX01-Y340 osazený v discích 470 Series. Ten disponuje dvoujádrovým ARM procesorem a 2× 128 MB DDR2 667 MHz cache.

Vše, co jste kdy chtěli vědět o SSD (ale báli jste se zeptat)

JMicron patří k nejrozšířenějším řadičům SSD a flash disků vůbec. První generace byla doslova mizerná. JMF602 obsahuje malou interní cache a díky špatné optimalizaci firmwaru docházelo velmi často ke krátkému zamrzávání (stuttering). Po výtkách mnoha zákazníků se někteří výrobci rozhodli osadit na disk SLC čipy a dva řadiče v RAIDu. Výsledky byly poměrně uspokojivé, na první generaci Intel X-25M však tyto disky ztrácely hodně. Následovala druhá revize (

JMF602B

) s větší cache, která už tak často nezamrzávala.

Na Computexu 2009 představil JMicron konečně konkurenceschopné řešení. Tím se stal JMF612, který konečně umí optimalizovat čtení a zápis a je možné k němu připojit externí paměť až o velikosti 512 MB. Podle typu NAND flash buněk rozlišujeme JMF612 (Samsung, Intel) a JMF618 (Toshiba). Nejnovější JM616 je poměrně nový řadič a kromě A-DATA S596 Turbo se jinde nevyskytuje. Nevýhodou všech řadičů JMicron je absence softwaru pro aktivaci příkazu trim, výhodou naopak o pár procent nižší cena, kterou ale od poloviny roku 2010 překonává výkonnější SandForce. Od mého zdroje pak máte možnost k náhledu na interní a dříve utajované dokumenty. Z nich se můžete dozvědět, které NAND flash čipy podávají nejlepší výkon, kolik jich je možno osadit a kolik kanálů řadiče bude aktivních.

Po kliknutí na jeden z obrázků se vám zobrazí seznam podporovaných NAND flash čipů. Vlevo pro řadu JM60x, vpravo pro JMF61x

Toshiba jakožto výrobce NAND flash čipů nutně potřebovala pro prezentaci partnerům hotové dílo. Z toho důvodu nepříliš šťastně zvolila referenční návrh JMicron JMF602. Japonští inženýři svépomocí odstranili některé nedostatky řadiče a dali vznik jednomu z mála použitelných SSD disků s JMF602B – Kingstonu SSDNow V první generace. Po tomto debaklu se v Toshibě raději pustili do vlastního řadiče jménem T6UF5X.

I když netrpěl stutteringem, byl jeho výkon poměrně malý, a proto dostal JMicron druhou šanci. Přeznačený JMF618, tak najdete v druhé generaci disků

Kingston SSDNow V

a modernizovaných 32nm V100. Výkon není špatný, slabinou je však vyšší spotřeba než u notebookového 2,5" disku a pomalejší náhodné operace. Vyšší spotřeba se dá svést na NAND flash čipy vyrobené obstarožním 43nm procesem, nízký výkon při náhodných operacích pak na úzké „hrdlo“ sběrnice. Právě brzdu ve výkonu při náhodných operacích odstraňuje druhá generace vlastního řadiče nesoucí jméno Daikoku 2 použitá například v Kingston SSDNow V+.

První snímek obsahuje odkaz na 32nm NAND flash Toshiba, druhý pak návod, jak rozeznat jednotlivé modely NAND flash čipů

Intel je i přes pár přešlapů (např. RIMM nebo i740) dodnes považován za vývojáře konkurenceschopných řešení. Přestože jeho disky mají velmi malou vyrovnávací paměť a to pouze SDR, patří jeho disky k absolutní špičce na trhu. První generaci se však vyhněte – nepodporuje příkaz trim a navíc není podporována optimalizační utilitou Intel SSD Toolbox. Druhá generace obsahuje několik úprav ve firmwaru z důvodu podpory 34nm čipů. U X25-V „Value“ je aktivován pouze poloviční počet kanálů (fyzicky je osazený poloviční počet čipů, softwarové odemykání tedy nečekejte). Začátkem roku se rozhodnul zpřehlednit nabídku číselným značením obdobně jako u procesorů Nehalem, SandyBridge anebo Lynnfield. Nejnižší řada nese označení 310 (34 nm) a 320 (25 nm) Series, výkonnější pak 510 Series (34 nm, řadič Marvell).

Řadiče Marvell jsou v našich končinách velkou neznámou – jsou určeny pro serverové nasazení a cena není zrovna lidová. Mě osobně by velice zajímal model Crucial RealSSD C300 (řadič 88SS9174-BJP2), který obsahuje dvojici ARM9 procesorů (první řídí NAND flash, druhý komunikuje se SATA sběrnicí). Podle některých informací má však jednu vadu – problém s rozložením opotřebení buněk (wear levelingem). Některé modely se navíc chovají, jako kdyby měly pouze dynamický wear leveling (přemapování bloků, které jsou prázdné).

Posledním v tabulce, na první pohled moderně a výkonně působícím řadičem, je Phison PS3016. S3 značí nejmodernější generaci vyrobenou 90nm výrobním procesem a osm osmibitových kanálů. Bohužel špatný

firmware

dokáže zabít jakýkoliv projekt a od uvedení na trh pro něj nedokázal výrobce dodat firmware poskytující alespoň dostatečný výkon (ano disk je pomalejší než 5400 ot. HDD). Buď je chyba v řadiči, nebo (a to je pravděpodobnější) chybí na dotažení do konce potřebné finance.

Řadiče Indilinxu jsou jasným důkazem toho, že i když se dotažení projektu do konce odkládá několik měsíců, nemusí to být chyba. Původní Barefoot se dostal na trh s mírným zpožděním až během roku 2009. Na první pohled jde o velmi jednoduchý řadič. Zdání však klame – Barefoot podává výborné výsledky. Náhodný zápis je kvůli nízkému počtu kanálů o něco pomalejší než u Intelu, doslova však drtí

JMicron JMF612/618

Toshiba Daikoku 2

. Pokud doplníte k řadiči přetaktovanou cache na 180 MHz (OCZ Vertex Turbo), hravě si poradí v sekvenčních operacích i s Intelem. Cenově výhodnou variantou je Indilinx Amigos, který i přes snížení počtu kanálů mírně zaostává za

JMicronem JMF612/618

. Postupem času přidal výrobce podporu větší kapacity (LC) a zlepšil powermanagment (01 = ECO). Výhodou všech Indilinx řadičů je plně funkční trim a nízká spotřeba v ECO verzi. Více vám o rozdílech a zapojeních řekne tento

datasheet

Krédem společnosti SandForce je, že jejich řadič nepotřebuje žádnou externí

cache

. Jeho první generaci řadičů (SF-1200 a SF-1500) vystačí pro všechny operace integrovaná cache v procesoru Tensilica Diamond Standard 570T (pravděpodobně L1 16 + 16 kB a L2 okolo 1,5 MB) doplněný o kompresní algoritmus, který dokáže stlačit poměr mezi přijatými a skutečně zapsanými daty (Write Amplification) až na hodnotu 0,5. Rozdíl mezi první dvojicí je jen v počtu kanálů, které se projevují při zpracování malých bloků dat. I tak jde v obou případech o zcela legitimní náhradu Intelu.

Řada SF-2000 byla oficiálně uvedena teprve před pár dny a prozatím se ví jen to, co oficiálně tvrdí SandForce. Nejlevnější model SF-2100 má snížený počet kanálů. SF-2200, SF-2300, SF-2500 a SF2600 se liší nasazením. Zatímco

SF-2500

pro
hi-end desktop
zvládá velikost sektoru 512 byte (512 bajtů), serverový
SF-2600
zvládá variabilní velikost sektoru od 520 bajtů po 4 kB, která byla přidána díky podpoře rozhraní SAS (Serial-Attached SCSI). V této kategorii je také samozřejmostí 256bit AES šifrování (SF-1x00 umí „pouze“ 128bit AES).

Hitem příštích let bude podpora velkých, levných a úsporných 2xnm NAND flash čipů. Řadiče proto podporují moderní Flash NAND standard ONFi v2.0, díky kterému je možné dosáhnout rychlostí 166 MT/s (

MegaTransfers per Second

) na jeden
NAND flash
čip. Ve výsledku je celková rychlost až 500 MB/s při velikosti bloku 128 kB. Náhodnému čtení a zápisu při velikosti bloku 4 kB odpovídá 60 000 IOPS (operací za sekundu). Co se spotřeby týče, nebude řadič zrovna nejúspornější – při běžném provozu si řekne až o 1,5 W.

Videorozhovor s Anandem Lal Shimpim pro server Tekzilla.com na téma SSD a řadičů SandForce

Údaje v tabulkách jsem shromažďoval delší dobu ze všech možných zdrojů, jejich dohledání nebylo vždy snadné a velkou část informací jsem získal strojovým překladem z čínštiny z tohoto pdfka, zbytek pak komunikací s jednotlivými výrobci. Doufám, že jsou všechny správně, ale nemohu za vše ručit. Mně nezbývá po několika hodinách usilovného hledání než doufat, že pokud bude někdo ode mne tyto údaje přebírat, alespoň uvede zdroj.

Předchozí