固态磁盘——今日的奢侈 明日的亮点 存储时代：赵效民

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原文地址：http://www.stor-age.com/zhuanlan/zxm/htm2005/05071301DJZD.asp 存储时代：赵效民

高价位——今日的奢侈

最近一段时间，中国台湾技嘉公司推出的一款产品，受到到了DIY发烧友的密切关注，它就是全球第一款采用DDR内存的SATA储存设备——i-RAM。

简单的说，i-RAM为系统提供了一个单独的物理RAM盘，而不像DOS时代我们用Ramdisk命令在内存中划分出来的内存盘。而这个RAM盘的接口是SATA，也就是说，在系统中，它将被认做是一个SATA硬盘。在这里，我不打算详细分析它的设计原理，从外观可以将它看作是裸露的"硬盘"，在这里我们可以盘片——即内存条，如果给它盖上一个盖，从外观上就是一个很特殊的"硬盘"了。

i-RAM体现出的尴尬

我们今天的话题也就由此引开，这种以非磁盘存储介质虚拟成标准硬盘的产品，我们通常称之为固态磁盘（SSD，Solid State
Disk）。SSD在工业界是较为常见的，在企业级的存储中，有厂商使用SSD做为高性能存储设备以应对高负载关键任务。在一些工业级应用领域，也有公司使用NAND闪存生产出比传统硬盘更坚固的SSD，然而，在民用级市场，引入SSD，技嘉肯定是第一个。为什么SSD出现这么久，才有公司敢在民用领域吃这个螃蟹呢？原因就是价格！

以i-RAM为例，不包括DRAM模组，其本身的价格就是很昂贵的，至少600多块钱，这个价钱现在能买个不小的硬盘了。而作为一个硬盘来使用，容量至少要多少呢？我想使用Windows
XP的用户都应该心中有数，以i-RAM的设计来说，至少4GB。也就是说，i-RAM上的DIMM插槽要插满4条1GB的内存，再加上系统本身的内存，玩家的系统所需的DIMM数量至少为6个（系统内存按双通道配备）。那么现在的1GB
DDR内存是多少钱呢？大概800-900左右吧，也就意味着，4GB需要大概3000多元的费用，加上i-RAM本身，怎么着也得小4000了。虽然i-RAM直接最高8GB的容量，但谁都知道那更得是天文数字了。所以说，技嘉虽然成为SSD民用化的第一人，但这个民用化也相对的，它的高价无疑注定其只能成为有钱玩家的奢侈品，而不可能流传于普通大众。

以i-RAM相对于传统硬盘强大的性能来说，它的用途也再明确不过——成为PC中的系统盘，以它的速度实现极为流畅的系统启动，并提高日常办公的效率。想想看，在i-RAM中建立交换文件，对于应用软件来说该有多爽呀。然而，系统盘也是非常关键的，也因此务必要保证i-RAM的稳定性，这需要从DIMM的素质，i-RAM的PCB设计以及电池寿命等方面给予充分的考虑。由于i-RAM采用的是传统的DRAM，所以要在断电时保证DRAM中的数据不丢失，电池的设计很关键。i-RAM的电池寿命目前为16小时，而且如果平时不从PCI插槽中拨出，并不会导致数据的丢失，可是如果不小心碰到了DIMM，使其松动就将立刻造成数据的损坏。另外，假如机箱内的工作环境对i-RAM上的DIMM产生了影响，那么也可以想像后果，在日常应用中，因内存质量问题导致死机或不稳定的现象时有发现，那么同样采用DRAM的i-RAM在理论上也会受到同样的影响。

所以，i-RAM有其明显的脆弱性，用户们会不会在这个可能一瞬即失的硬盘上安装系统呢？传统硬盘虽然也有损坏的可能，但数据通过专业的恢复公司大多能挽救回来，可i-RAM就不行了。

综上所述，i-RAM的确是SSD在民用领域里一次很好的尝试，但从严谨的角度来说，它更像一个高级玩具，高端的玩家可以用它来爽一把，不过是否真的会长久使用，还真说不好，反正换成我，肯定是不会的。

基于NAND的设计理念——明日亮点

不过，i-RAM的设计思路并不能因它的脆弱性而被否认。我觉得，这是技嘉公司的一次很好的创新，但是，如果考虑得更为周全，我觉得很可能会更上一层楼，这仍然要从SSD的设计理念上说起。

SSD说白了，就是RAM的芯加上硬盘的壳。由于RAM的随机寻址速度比硬盘快上3个数量级，而传输速度恒定，还具有防震的特点，所以很受工业应用领域的关注。而这个RAM则可以有不同的区别，可以是DRAM，也可以是NVRAM（非易失性随机存储器）。i-RAM采用的是DRAM，而业界普遍的设计思路则都是以NVRAM为主，因为NVRAM本身就像硬盘中的磁盘，无需电力即可保存数据，大大提高了SSD的可靠性与可用性。

不久前，我们曾报道过三星公司推出了16GB的SSD，采用NAND闪存为核心。而从产品的设计上看，16GB的容量应该是通过8颗NAND芯片来提供，每颗芯片容量为16Gb，这正好是NAND闪存目前所发展到的最高阶段。而4Gb芯片已经渐成主流（很多512MB的存储卡都是使用单颗4Gb芯片），我们可以算一算，若要实现i-RAM常用的4GB容量，也就需要8颗芯片。

有人可能会说，NAND的性能比DRAM差远了，怎么能和i-RAM比呢？没错，NAND闪存在寻址速度上的确要慢得多，但还是比硬盘快得多（DRAM以ns计算，NAND以μs计算，硬盘以ms计算）。在数据传输率方面，DDR
SDRAM可以达到3.2GB/s的带宽，NAND呢？看看现有的存储卡就知道它们之间的速度差距了。

然而，我们不要忘了，若要做成SSD，模拟成现有的硬盘，必须要受到硬盘接口的限制。以i-RAM为例，其所用的DDR内存的性能再好，最终的接口速度也不可能超过SATA的150MB/s。说到这，笔者比较纳闷i-RAM为什么没有采用SATA-II接口（本身就已经很贵了，再贵一点也妨，但性能提升明显得多），即使是300MB/s，以DDR
DRAM的能力而言，仍然是绰绰有余的。也许i-RAM的设计较早，相信今后肯定会有SATA-II的版本出现。

再来看看NAND闪存，其实闪存芯片自身的数据传输率并不是很慢。NAND闪存目前的工作频率本来就比较低（一般在20至33MHz之间），但借助于大容量的页面设计，其读取时传输率可达16-22MB/s（20-33MHz的工作频率），写入理的数据传输率则为6.9-7.82MB/s（20-33MHz的工作频率）。存储卡的速度之所以很难提升，是因为存储卡接口的设计造成的，与NAND闪存本身的关系并不大。

当我们设计成一个64bit位宽的控制器，同时管理8颗8bit位宽的NAND闪存时，读/写带宽分别最高可达176MB和62.6MB/s。如果是128位宽设计，带宽又将提高一倍（前提是仍然采用8bit位宽芯片，当然芯片数量也将增加）。而对于写入带宽较低的问题，可以通过集成大容量DRAM芯片做缓存以提高效率。

从这几个方面来看，用NAND闪存来制造SSD，由于硬盘接口本身的限制，在性能上的劣势并不明显，但在其他方面，则比DRAM型SSD有着明显的好处。它无需后备电源，可以简化系统设计，由于是NVRAM，所以更不怕意外的掉电与人为的插拨失误。另外，NAND的块坏管理技术，也有助于保证数据的可靠性。

再看看价格，目前2Gb的NAND闪存芯片早已经降到7美元以下，4Gb的价格也可想而知，查查512MB的CF卡报价，就可以大概知道4Gb
NAND闪存的价格。就算以20美元计算，8颗芯片也只有160美元，即1400块钱左右，即使再配上外围的控制电路与芯片，相信不会超过2000元。这样的一个产品与插上4GB内存的i-RAM相比，你会怎么选择呢？

因此，我们可以设想另一种i-RAM，它分为不同的容量，提供已经封装好了的SSD，比如8GB的、4GB的。或者只提供一个标准大小硬盘外壳，内置好控制电路，但留出若干插槽。由技嘉提供特制的不同容量的NAND闪存模组，通过控制芯片可以做到动态扩容（插上新的闪存卡即增加容量）。

当然，这只是一种笔者的设想，虽然从理论上有实现的可能。但笔者所想表达的，则是SSD在民用领域的可能发展前景。就SSD本身的特点来说，笔者非常看好其应用的前景，在未来，随着NVRAM技术的进步，如MRAM（磁内存）的不断成熟，高性能小容量的SSD将会越来越受到民用领域的关注。

在这方面，i-RAM显然开个了好头，虽然它的设计在笔者的眼中还有这样或那样的不足之处，但i-RAM极为明显的性能优势已经揭开了SSD应用的面纱。这也许就是微软与三星准备开发带有NAND闪存的新型硬盘的目的——借助小容量NAND存储设备的应用来提高硬盘的性能。

展望明天，我们有理由相信，SSD将成为民用领域一大亮点，就让我们拭目以待吧！在此，我也衷心期待下一代的i-RAM有更好的设计。

[constant...@hotmail.com]

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