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Robson閃存加速技術(shù)詳解

2020-07-21 19:29:48
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供稿:網(wǎng)友

  計算機系統(tǒng)訪問硬盤的速度往往遠遠慢于訪問內(nèi)存的速度,正因如此計算機的發(fā)明者才發(fā)明了內(nèi)存,由它作為CPU與硬盤之間的緩沖,由此計算機系統(tǒng)就形成了CPU,處理器緩存,內(nèi)存,硬盤這樣的四級存儲結(jié)構(gòu)。這并不是什么創(chuàng)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(jīng)成為計算機系統(tǒng)的瓶頸了,雖然信息技術(shù)在10年內(nèi)的變化驚人,但是硬盤的瓶頸并沒有因為技術(shù)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(tǒng)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(shù)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(jié)構(gòu),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(shù)據(jù)的特征,如果我們使用FLASH閃存取代硬盤作為主要的數(shù)據(jù)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(shù)論壇上,Intel就公布了其使用NAND閃存作為硬盤緩沖區(qū)的技術(shù),這項技術(shù)被命名為“Robson”技術(shù)。
  

Robson模塊  ● 閃存作為硬盤緩沖的技術(shù)可行性

  在介紹Robson技術(shù)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(shù)可行性。
  


硬盤接口發(fā)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(fā)展,芯片集成度每18個月翻一翻,處理器性能大幅度攀升,內(nèi)存技術(shù)和圖形技術(shù)的發(fā)展也是日新月異,尤其是圖形領(lǐng)域的技術(shù)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(fā)展速度,最典型的就是硬盤性能。在接口方面,硬盤的技術(shù)提升還算積極,從ATA-33到ATA-66,ATA-100和ATA-133,再到現(xiàn)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(shù)據(jù),啟動系統(tǒng),開啟程序緩慢的情況將不可能發(fā)生。
  

硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)

  然后上面只是美好的設想,真正決定硬盤性能高低的是內(nèi)部讀取性能,磁頭要獲取數(shù)據(jù)就必須在機械驅(qū)動下到達制定位置, 通過磁場的作用產(chǎn)生反饋的電訊號,進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(zhuǎn)硬盤平均讀取性能只有50M左右,而主流筆記本的5400轉(zhuǎn)硬盤僅僅為30M,很難令人滿意。再者,硬盤的機械結(jié)構(gòu)很難實現(xiàn)瞬時響應,主流7200轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(shù)前列出這樣的數(shù)據(jù):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(xiàn)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(lǐng)域的技術(shù)革新遠遠落后于微處理器,這種不對等的發(fā)展造就的弊端就是計算機在數(shù)據(jù)存取時造成的明顯的數(shù)據(jù)瓶頸,進而嚴重拖慢了系統(tǒng)運行的速度。

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