第三章 磁盘大挪移——磁盘原理与技术 详解

    将多个这样的晶体管排列在一起形成阵列，就可以同时操作多个比特了。NAND就是利用大量这种晶体管有序排列起来而成的一种Flash芯片。如图3-35所示为一片16GB容量的Flash芯片的逻辑方框图。每4314×8=34512个Cell逻辑上形成一个Page，每个Page中可以存放4KB的内容和218B的ECC校验数据，Page也是Flash芯片IO的最小单位。每128个Page组成一个Block，每2048个Block组成一个区域（Plane），一整片Flash芯片由两个区域组成，一个区域存储奇数序号的Block，另一个则存储偶数序号的Block，两个Plane可以并行操作。Flash芯片的Page大小可以为2122B（含ECC）或者4313B（含ECC），一般单片容量较大的Flash其Page Size也大。相应地，Block Size也会根据单片容量的不同而不同，一般有32KB、64KB、128KB、512KB（不含ECC）等规格，视不同设计而定。

图3-35  Flash芯片逻辑图

    如图3-36所示为Intel X-25M固态硬盘的拆机图，可以看到它使用了10片NAND Flash芯片，左上方为SSD控制器，左下方为RAM Buffer。最左侧为SATA物理接口。

图3-36  Cell阵列有序排布图

    如图3-37所示为某SSD控制器芯片的方框图。其中包含多个逻辑模块，外围接口部分和底层供电部分我们就不去关心了。这里将目光集中在右半边，其中8051CPU通过将ROM中的Firmware载入IRAM中执行来实现SSD的数据IO和管理功能。Flash Controller负责向所有连接的NAND Flash芯片执行读写任务，每个NAND芯片用8b并行总线与Flash Controller上的每个通道连接，每时钟周期并行传递8b数据。Flash Controller与Flash芯片之间也是通过指令的方式来运作的，地址信息与数据信息都在这8位总线上传送，由于总线位宽太窄，所以一个简单的寻址操作就需要多个时钟周期才能传送完毕。芯片容量越大，那么地址也就越长，寻址时间也就越长，所以，对于小块随机IO，Flash会随着容量的增加而变得越来越低效。新的Flash芯片已经