ReRAM性能介绍一
2017-10-17 14:40:59
为了使用户端的性能指标令人满意，固态硬盘（SSDs）存储系统设计师们不得不开发更加复杂的架构和算法，用来应对3D MLC/TLC NAND闪存所固有的设计局限。当NAND制造商尝试通过缩减设计从而降低成本时，复杂的系统在实际的用户案例中对性能产生了不少影响，从而导致了SSD测试基准中出现的主要的系统瓶颈问题。
NAND闪存程序运作很缓慢，并且是在大型页面的粒度上完成的。当今的MLC/TLC NAND或者3D NAND闪存都需要600微秒到1毫秒来对一个8-16K字节的页面进行编程。对于典型的用户案例来说，这个速度实在是太慢了，所以每一个程序运作必须首先被重新导向到一个位于临时位置的写入缓存，比如一个SRAM或者DRAM缓存或者一个以SLC模式配置的NAND分区。
NAND闪存在进行编程前必须进行擦除。NAND的擦除操作非常慢，需时10毫秒左右，并且要在一个巨大的4-8兆模块中进行。为了克服这一重要的设计局限，可以让SSD控制器来管理逻辑到物理（L2P）映射，对原始和校正数据位置进行追踪，并使得在必须进行模块擦除操作前推迟该操作成为可能。
释放单元回收代表了数据管理的另一个附加层面，它被要求用于在存储器处于空闲模式时正确释放模块中的无用数据。当释放单元回收在模块间转移数据时，新产生的请求可能产生问题。这是一种典型的惩罚，会导致长达数秒的冗长的、不确定的延滞。
因此，对于一次SSD的写入，通常会有几次SSD控制器、NAND闪存和DRAM部件之间的后台内存操作。这被称为写入放大（WA），它可以用来衡量控制器的效率。大部分系统的WA通常在3-4之间。更高的WA数值会直接影响存储设备的可靠性和性能，因为它放大了对设备写入的次数，使得一个单元处于速度快得多的最高周期。这点在相对更小的技术尺寸上显得更为相关，在这些技术尺寸上，NAND内存单元的最高周期降至3000程序周期以下。
这些复杂的问题很大程度影响了终端用户的体验，并解释了与SSD制造商所提供的SSD规格相比较，为什么SSD基准测出的性能会有所不同。在按此写入的情况下，假如用户想从网络上下载一部高清电影到本地存储器上，或者当企业存储广泛使用SSD时，这些问题将无法掩盖NAND闪存技术固有的设计局限。
CrossbarReRAM技术无需在编程前进行擦除操作。对ReRAM的单次写入可以在很小的页面颗粒上非常快地完成。下一代针对ReRAM进行优化的SSD控制器将能够以更快的速度更新更小的页面，并大幅降低NAND所需要的后台内存操作。基于ReRAM的SSD将提供更低、更确定的读取延滞（数十微秒）。
本文关键词：
ReRAM
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