ส่วนประกอบใดที่ขัดขวางประสิทธิภาพของ SSD

อุปกรณ์โซลิดสเตตมีให้เลือกหลายประเภทครอบคลุมพื้นที่จัดเก็บข้อมูลอินเทอร์เฟซฟอร์มแฟคเตอร์และอื่น ๆ แต่ไม่ใช่ทั้งหมดที่ทำงานในลักษณะเดียวกันและแม้ว่าทั้งหมดจะดีกว่าการมีฮาร์ดไดรฟ์ทั่วไป แต่บางประเภทก็มี พวกเขามากกว่าคนอื่น ๆ

คอขวด SSD

เราได้ตัดสินใจที่จะแสดงรายการคอขวดจำนวนหนึ่งที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ SSD ที่แตกต่างกันเพื่อให้คุณมีความคิดที่ดีขึ้นว่าข้อ จำกัด ของโซลิดไดรฟ์คืออะไรและเข้าใจดีขึ้นว่าเหตุใดจึงมีข้อกำหนดที่แตกต่างกัน

การสื่อสารของ SSD กับระบบ

ขึ้นอยู่กับอินเทอร์เฟซที่เราเชื่อมต่อ SSD ของเราเข้ากับพีซีจะได้รับประสิทธิภาพที่สูงขึ้นหรือต่ำลงเนื่องจากความเร็วในการถ่ายโอนระหว่างโซลิดดิสก์และระบบจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโปรโตคอลของอินเทอร์เฟซดังกล่าว

แบนด์วิดท์ทางทฤษฎีของอินเทอร์เฟซ SATA II ยังคงอยู่ที่ 300 MB / s ในขณะที่ SATA III ที่ทันสมัยกว่ากำหนดไว้ที่ 600 MB / s ซึ่งสูงกว่าที่ฮาร์ดดิสก์เชิงกลเข้าถึงได้มากภายใต้เงื่อนไขเดียวกันเนื่องจากธรรมชาติของมันเป็น รูปแบบดิสก์ที่หมุนไม่อนุญาตให้มีขนาดถึง 200 MB / s

ทุกวันนี้เมนบอร์ดทั้งหมดรองรับ SATA III แต่ความเร็วของมันไม่เหมือนกับอินเทอร์เฟซ PCI Express ซึ่งในเวอร์ชัน 3.0 นั้นสูงถึง 1 GB / s ต่อบรรทัดดังนั้น SSD ที่ใช้ PCIe Gen3 x4 ในทางทฤษฎีจึงสามารถเข้าถึง 4 GB ได้ / s. แบนด์วิดท์นี้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในกรณีของเวอร์ชัน 4.0 ของมาตรฐานที่มี 2 GB / s ต่อสาย PCIe ดังนั้น PCIe Gen4 x4 SSD สามารถเข้าถึง 8 GB / s หากองค์ประกอบอื่นไม่ จำกัด ความเร็ว

DRAM ในตัว SSD

SSD ส่วนใหญ่มี DRAM ในตัว เป็นแรมธรรมดา (DDR4, LPDDR4, …) ซึ่งใช้เป็นแคชข้อมูลระดับกลาง ด้วยแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้เร็วขึ้นโดยไคลเอนต์โปรเซสเซอร์ไปยัง / จากข้อมูลบน SSD ขึ้นอยู่กับประเภทของหน่วยความจำ DRAM ที่ใช้ประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไป

แต่ SSD บางตัวขายแบบ DRAM น้อยและไม่มี RAM ดังนั้นจึงมีราคาถูกกว่า พวกเขามีความพิเศษในการเร็วกว่าฮาร์ดไดรฟ์ทั่วไป แต่การขาด DRAM ทำให้ช้ากว่า SSD ที่มีหน่วยความจำ DRAM ในตัว

ตัวควบคุม SSD สามารถคอขวดได้

SSD ทุกตัวมีชิปที่รับผิดชอบในการรับคำขอจากโปรเซสเซอร์และมีหน้าที่จัดการการค้นหาข้อมูลในหน่วยความจำของ SSD หากต้องการทำความเข้าใจว่าชิปนี้ทำงานอย่างไรให้จินตนาการว่าคุณไปที่ที่ทำการไปรษณีย์และขอให้ผู้จัดการหาจดหมายของคุณในกล่องที่ระบุและนำมาให้คุณ หรือหากไม่สำเร็จคุณขอให้เขาบันทึกจดหมายไว้ในล็อกเกอร์เฉพาะ

ในการเปรียบเทียบนี้ที่ทำการไปรษณีย์จะเป็นผู้ควบคุม SSD หมายเลขบ็อกซ์ออฟฟิศคือที่อยู่หน่วยความจำบน SSD และอีเมลคือข้อมูลที่เราเก็บไว้ในที่อยู่หน่วยความจำนั้น ประสิทธิภาพของ SSD จะขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของคอนโทรลเลอร์ที่รวมอยู่ในโซลิดดิสก์ด้วย

ช่องที่รองรับโดย SSD

ทุกวันนี้พีซีทั้งหมดที่เรามีอยู่ที่บ้านเป็นแบบมัลติคอร์และนั่นหมายความว่าซีพียูเสมือนจริงหลายตัวที่ทำงานควบคู่กันจำเป็นต้องเข้าถึง SSD พร้อมกัน นอกจากนี้ด้วยการนำ DirectStorage มาใช้ GPU จะเป็นไคลเอนต์ของดิสก์ SSD ซึ่งจะเพิ่มแรงกดดันให้กับพวกเขาและสร้างปัญหาคอขวดที่อาจเกิดขึ้น

เมื่อเราบอกว่า SSD มี N ช่องเรากำลังบอกว่าองค์ประกอบ N สามารถเข้าถึงข้อมูลได้พร้อมกันและโดยทั่วไปจำนวนช่องสัญญาณจะสัมพันธ์กับจำนวนชิปหน่วยความจำแฟลชที่รวมอยู่ใน SSD นอกจากนี้ยังต้องคำนึงด้วยว่ามีโซลิดดิสก์ที่มีการกำหนดชิปมากกว่าหนึ่งตัวต่อช่องสัญญาณ

มีกี่รายการที่เข้าถึง SSD พร้อมกัน? ย้อนกลับไปยังตัวอย่างก่อนหน้านี้ของ Postmaster หากเราพบว่ามีผู้จัดการเพียงคนเดียวในสำนักงานก็จะมีคนมารอรับบริการ คิดว่าช่องต่างๆเป็นผู้จัดการหลายคนที่ทำงานตามคำขอที่แตกต่างกัน

ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อชิปหน่วยความจำแฟลชที่ใช้ไม่รองรับพอร์ตจำนวนมากดังนั้นจึงไม่สามารถตอบสนองคำขอพร้อมกันหลายรายการในเวลาเดียวกันได้

วิธีที่คอนโทรลเลอร์ SSD จัดระเบียบข้อมูล

วิธีจัดเก็บข้อมูลบน SSD ก็มีผลต่อประสิทธิภาพเช่นกัน

ลองนึกภาพว่าเราต้องเก็บคำว่า“ Cat” และบอกให้ผู้ควบคุม / ผู้จัดการเก็บไว้ให้เรา ตัวอักษรของแต่ละคำครอบครองตู้เก็บของ

• วิธีแรกคือเก็บ“ แมว” ไว้ในตู้เก็บของสี่ตู้ที่มีอยู่ในบ็อกซ์ออฟฟิศแห่งแรก
• วิธีที่สองคือแยกคำออกเป็น 4 ส่วนและเก็บแต่ละส่วนไว้ในตู้เก็บของคนละตู้ แต่คนละตู้

ในตัวอย่างแรกผู้จัดการ / ผู้ควบคุมต้องทำการเข้าถึงหน่วยความจำ / ตู้เก็บของ 4 ช่องเพื่อค้นหาตู้เก็บของฟรีสี่ตู้ที่อนุญาตให้เขาเก็บจดหมายทั้งสี่ฉบับได้ เมื่อเราต้องการเรียกค้นคำนั้นผู้ควบคุมเองจะต้องมองหาตู้เก็บของทั้งสี่ที่ซึ่งข้อมูลอยู่และนำมาทีละตัว

ในตัวอย่างที่สองเรามีผู้จัดการสี่คนที่ทำงานในเวลาเดียวกันแต่ละคนสามารถเข้าถึงตู้เก็บของ / ชิปหน่วยความจำและทั้งหมดจะได้รับหมายเลขล็อกเกอร์เดียวกัน เนื่องจากทำงานพร้อมกันการเข้าถึงข้อมูลจึงได้มาจากการค้นหาเพียงครั้งเดียวไม่ใช่ด้วยสี่

นี่คือปัญหาคอขวด XNUMX ประการที่ทำให้ประสิทธิภาพของ SSD น้อยกว่าที่เหมาะสม