Почему в некоторых SSD-накопителях отсутствует DRAM? Подробный анализ HMB.

Оглавление

• Как работает SSD-накопитель без DRAM? Ответ: HMB
• Являются ли SSD без DRAM лучшим вариантом расширения?
• Заключение

 

Как работает SSD-накопитель без DRAM? Ответ: HMB

Каждому SSD необходима собственная «карта» для корректной работы. Эта «карта» называется таблицей логико-физического отображения (Logical-to-Physical Mapping Table, сокращенно L2P-таблица) и создается, а затем управляется слоем трансляции флеш-памяти (Flash Translation Layer, сокращенно FTL), встроенным в контроллер SSD. Функция FTL заключается в преобразовании логических запросов файловой системы, поступающих от операционной системы, в физические адреса на чипах флеш-памяти NAND с помощью таблицы L2P. То, как накопитель хранит данную карту, напрямую определяет его скорость чтения и записи, а также срок службы.



 

HMB использует системную память (RAM) для хранения L2P-таблицы

Современные SSD-накопители без DRAM не имеют на плате дорогостоящего припаянного DRAM-чипа. Вместо этого они используют технологию HMB (Host Memory Buffer), чтобы «заимствовать» небольшой объем пространства в системной памяти компьютера (RAM). Протокол NVMe взаимодействует с операционной системой и выделяет эту область, однако объем строго ограничен и обычно составляет всего 64 Мбайт.
 

Если можно использовать системную DRAM, зачем SSD-накопителю вообще нужна собственная память?

В отличие от этого, традиционные высокопроизводительные SSD-накопители оснащены отдельным встроенным DRAM-чипом кэш-памяти и следуют «золотому правилу» хранения данных: на каждый 1 Тбайт емкости приходится 1 Гбайт выделенной DRAM. Поэтому традиционный SSD-накопитель объемом 2 Тбайт имеет 2 Гбайт высокоскоростной памяти, в которой в любой момент времени может полностью храниться L2P-таблица. SSD-накопитель без DRAM с HMB объемом всего 64 Мбайт, управляющий тем же объемом 2 Тбайт, располагает лишь небольшой частью пространства, доступного полноценному DRAM-решению.
Узнать больше: G70 PRO M.2 PCIe 4.0 SSD

Как HMB заменяет DRAM в SSD-накопителях?

Чтобы всего 64 Мбайт памяти могли эффективно управлять несколькими терабайтами накопителя, SSD-контроллер в значительной степени полагается на предсказуемые паттерны доступа к данным со стороны операционной системы:

• Пространственная локальность (Spatial Locality): если компьютер считывает определенный файл, с высокой вероятностью он вскоре обратится к данным, расположенным рядом с ним.
• Временная локальность (Temporal Locality): если компьютер только что прочитал определенный файл, с высокой вероятностью он обратится к нему снова в ближайшем будущем.

Кэш HMB эффективно использует эти 64 Мбайт, удерживая в них только наиболее часто используемые страницы L2P-таблицы, благодаря чему коэффициент попаданий при повседневном использовании превышает 90%.

Влияние отсутствия DRAM в SSD-накопителе на производительность

Поскольку для хранения таблицы сопоставления адресов данных L2P не предусмотрена выделенная DRAM, при промахе кэша контроллер SSD вынужден обращаться к более медленной NAND-флеш-памяти для чтения этой таблицы. Этот процесс вызывает небольшую задержку, поэтому при сильной фрагментации данных может снижаться скорость непрерывного случайного чтения, особенно при передаче больших файлов.
 

Почему SSD-накопители без DRAM обычно имеют более короткий срок службы?

Теоретически, когда запрашиваемые компьютером данные выходят за пределы 64 Мбайт кэша HMB, происходит «промах кэша» (Cache Miss). В этот момент контроллер SSD должен быстро удалить устаревшие страницы L2P-таблицы и загрузить новые данные из более медленной NAND-флеш-памяти.

Этот процесс приводит к увеличению количества операций записи (Write Amplification). При частом перемещении, чтении, записи и обновлении L2P-таблицы между буфером и накопителем увеличивается объем дополнительных операций записи, что ускоряет физический износ NAND-чипов.

Однако этот теоретический недостаток в сроке службы можно практически не учитывать при использовании такого SSD в качестве дополнительного накопителя (для хранения данных или игр). Это связано с тем, что характер нагрузки дополнительного накопителя естественным образом снижает влияние описанного выше механизма физического износа.
 

Является ли SSD-накопитель без DRAM лучшим вариантом расширения?

Отличное соотношение цены и производительности для дополнительного накопителя: Отказ от дорогих DRAM-чипов при производстве SSD-накопителей не только снижает стоимость компонентов, но и упрощает разводку и проектирование печатной платы. Производители напрямую отражают эту экономию в розничной цене, что делает SSD-накопители без DRAM отличным выбором для бюджетных офисных компьютеров, домашних ПК или в качестве дополнительного накопителя для игр.

SSD-накопители без DRAM потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла: Для работы DRAM-чипов требуется постоянное электропитание, и они выделяют дополнительное тепло. Благодаря отсутствию этого модуля памяти SSD-накопители без DRAM потребляют значительно меньше энергии от материнской платы. Это обеспечивает высокую энергоэффективность, что особенно полезно для ноутбуков и портативных игровых устройств, помогая продлить время автономной работы и снизить нагрев корпуса.

Незначительная разница при повседневном использовании: Благодаря продуманной архитектуре HMB обычные пользователи, которым не требуется часто перемещать большие файлы или выполнять специализированные задачи, практически не заметят разницы в скорости и плавности работы при запуске Windows, крупных игр или повседневных офисных приложений.
 

Заключение

SSD-накопитель без DRAM вовсе не является продуктом низкого качества. Это высокотехнологичное решение с высокой степенью оптимизации и четко определенным назначением. Хотя корпоративные базы данных с интенсивными операциями записи и профессиональный монтаж видео в формате 4K/8K по-прежнему требуют отдельной DRAM для максимальной надежности и стабильности, технология HMB эффективно использует всего 64 Мбайт системной памяти. Благодаря этому современные SSD-накопители без DRAM достигают оптимального баланса между доступной стоимостью, низким энергопотреблением и плавной работой в повседневных условиях.
 

Оценка	Основные особенности и описание
Преимущества	Высокая конкурентоспособность по стоимости
	Более низкое энергопотребление и тепловыделение
	Эффективная оптимизация благодаря технологии HMB
	Практически отсутствует ощутимая разница в производительности
Целевая аудитория	Пользователи с ограниченным бюджетом, собирающие или модернизирующие ПК
	Пользователи ноутбуков и мини-ПК
	Пользователи, использующие SSD преимущественно в качестве дополнительного накопителя
	Рекомендуемый выбор: TEAMGROUP NV10000 с отличным соотношением цены и качества