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Robson閃存加速技術詳解

2020-07-21 19:29:48
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供稿:網友

  計算機系統訪問硬盤的速度往往遠遠慢于訪問內存的速度,正因如此計算機的發明者才發明了內存,由它作為CPU與硬盤之間的緩沖,由此計算機系統就形成了CPU,處理器緩存,內存,硬盤這樣的四級存儲結構。這并不是什么創舉,而是計算機科學家無可奈何的選擇。到目前為止硬盤性能低下的狀況并沒有得到什么改善,它在10年之前就已經成為計算機系統的瓶頸了,雖然信息技術在10年內的變化驚人,但是硬盤的瓶頸并沒有因為技術進步而消除,反而變的越來越嚴重。我們相信大家一定清楚這意味著什么,也許你使用頂級的雙核處理器,也擁有頂級的雙顯卡,但是系統啟動速度卻快不了多少,大型游戲漫長的加載過程也使玩家急不可耐,就連PhotoShop,OUTLOOK這樣的軟件也需要花費數秒的啟動時間,而不是我們想象的那樣一點就開。
  

電腦工作流程


  Flash閃存作為存儲家族中的一員,雖然在速度上還和DRAM相差很遠,但比起機械結構,依靠磁性存儲的硬盤要快很多,而且它具備和硬盤一樣的掉電不丟失數據的特征,如果我們使用FLASH閃存取代硬盤作為主要的數據存儲設備,上面的問題豈不可以得到解決?快速的讀取讓軟件啟動速度大大的加快,用戶可以行云流水般的流暢的操作電腦,這不僅僅是效率的提升,更是用戶對電腦使用上感受的提升,讓用戶使用電腦的時候保持輕松愉快的心情,這一美妙的設想并不遙遠,在06年3月份舉行的IDF技術論壇上,Intel就公布了其使用NAND閃存作為硬盤緩沖區的技術,這項技術被命名為“Robson”技術。
  

Robson模塊  ● 閃存作為硬盤緩沖的技術可行性

  在介紹Robson技術之前,我們有必要進一步探討硬盤瓶頸以及使用Flash閃存作為緩沖的技術可行性。
  


硬盤接口發展

  在過去的10年中,作為計算機核心組件的處理器一直都精確的按照摩爾定律向前發展,芯片集成度每18個月翻一翻,處理器性能大幅度攀升,內存技術和圖形技術的發展也是日新月異,尤其是圖形領域的技術革新遠快于處理器,然而并非所有部件都能保持如此高的發展速度,最典型的就是硬盤性能。在接口方面,硬盤的技術提升還算積極,從ATA-33到ATA-66,ATA-100和ATA-133,再到現在的SATA 150,SATA 300標準,硬盤的接口傳輸速率提升了近10倍,當前最新的SATA 300標準可以提供300MB/S的接口傳輸速率,理論上傳輸1G的文件,只需要3.3秒,加載數據,啟動系統,開啟程序緩慢的情況將不可能發生。
  

硬盤內部結構

  然后上面只是美好的設想,真正決定硬盤性能高低的是內部讀取性能,磁頭要獲取數據就必須在機械驅動下到達制定位置, 通過磁場的作用產生反饋的電訊號,進而實現數據的輸出,這種機械式的讀取方式,令硬盤無法快速提升其效能,如今7200轉硬盤平均讀取性能只有50M左右,而主流筆記本的5400轉硬盤僅僅為30M,很難令人滿意。再者,硬盤的機械結構很難實現瞬時響應,主流7200轉硬盤平均尋道時間在8-10毫秒左右,平均延遲時間在4毫秒左右,這樣總的讀寫延遲在12毫秒以上。而筆記本硬盤由于轉速更低,讀寫延遲時間要更長一些,這樣對于那些需要頻繁讀取數據的應用而言,反應慢,性能低下的硬盤無疑是非常嚴重的制約。

  Intel在介紹其Robson技術前列出這樣的數據:在過去的10年間,硬盤速度只保持2.5%左右的年平均增長率,累計到現在只有1.3倍左右的性能提升。但是同時,微處理器性能提升超過30倍,硬盤領域的技術革新遠遠落后于微處理器,這種不對等的發展造就的弊端就是計算機在數據存取時造成的明顯的數據瓶頸,進而嚴重拖慢了系統運行的速度。

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