SSD senza memoria DRAM, vale la pena comprarli?

Gli SSD senza memoria DRAM non sono una novità recente del mercato. I primi SSD erano privi di una cache DRAM e anche per questo avevano problemi prestazionali. Per questo motivo i produttori aggiunsero memoria DRAM. Successivamente SandForce presentò alcuni controller che avevano una piccola quantità di memoria all'interno del controller, introducendo una soluzione che ritroviamo ancora oggi nella maggior parte dei controller degli SSD.

In questo articolo diamo uno sguardo a diversi SSD senza DRAM, insieme a modelli di prossima generazione equipaggiati con una memoria NAND Flash che non abbiamo mai provato. Cercheremo di capire se i moderni SSD senza DRAM sono una buona scelta o no.

La volontà dei produttori di SSD di eliminare la cache DRAM è legata a diversi fattori. Alcune aziende non producono memoria volatile - solo Samsung, Sk hynix e Micron (Crucial) realizzano NAND e DRAM. Gli altri devono acquistare la memoria da un concorrente. La DRAM, inoltre, aumenta il consumo di energia, ed è soggetta a variazioni di prezzo molto ampie, dato che a volte è poco disponibile.

Il vostro computer conserva nella memoria (SDRAM, DDR, DDR3 o DDR4) i dati usati con maggiore frequenza. Gli SSD usano la DRAM in modo un po' diverso, anche se riveste un'importanza simile. Gli SSD non salvano i dati come un hard disk, dove il sistema operativo dirige i dati in posizioni specifiche.

Il controller dell'SSD rimescola i dati attorno a differenti indirizzi per permettere alla memoria NAND Flash di consumarsi in modo uniforme. Il sistema operativo non è al corrente dello spostamento del dato. L'SSD effettua operazioni di garbage collection in modo da avere sufficienti blocchi liberi e garantire prestazioni elevate lungo la durata di vita del prodotto, insieme a diverse altre operazioni in background che restituiscono un insieme totalmente diverso di indirizzi interni.

Il sistema operativo ha una mappa di indirizzi in cui pensa sia presente il dato, che l'SSD considera una mappa logica, mentre l'SSD ha la sua mappa fisica che riflette il posto in cui il dato è davvero presente. L'SSD mantiene le due mappe separate, e fa riferimento o aggiorna le mappe ogni volta che il sistema operativo deve accedere al dato. Il Flash Translation Layer (FTL) coordina tutti i processi.

Gli SSD mantengono tutta la mappa o una parte di essa nella DDR2 o DDR3 (solitamente). La DRAM è decisamente più veloce della NAND, quindi l'SSD può accedere rapidamente alla mappa per aumentare le prestazioni. La memoria DDR perde le informazioni quando non c'è energia, ma la NAND le archivia anche in assenza di alimentazione. L'SSD mantiene una copia della mappa sulla NAND per ridurre la possibilità di perdere la mappa in caso di un'improvvisa assenza di energia - tecnicamente l'SSD non perde il dato, ma perde solo la mappa, quindi non riesce a rintracciare le informazioni.

Ci sono alcune soluzioni diverse per fare a meno della DRAM. Ne conosciamo solo alcune perché gli algoritmi e il funzionamento interno degli SSD è qualcosa che i produttori tendono a nascondere - per ovvi motivi. Un metodo è quello d'inserire una piccola quantità di memoria nel controller. Il controller Phison S11 che vedrete in test nelle prossime pagine integra 32 MB di SRAM, ma è una quantità davvero ridotta rispetto a un modulo esterno.

Altre tecniche includono la compressione della flash translation layer map (che in sintesi possiamo paragonare a un complicato foglio elettronico, quindi si comprime facilmente) o l'inserimento di una parte della mappa nella memoria di sistema (HMB). Il controller dell'SSD accede con frequenza a meno dell'8% della mappa, quindi ci sono modi per ridurre l'impatto prestazionale.

Sfortunatamente gli SSD privi di DRAM hanno anche un lato oscuro. Aggiornare la mappa direttamente nella memoria NAND richiede piccole scritture casuali, che intaccano la resistenza dell'SSD. Questo è un problema di particolare importanza con la memoria NAND TLC 2D a bassa resistenza. Al Computex dello scorso giugno un produttore ci ha detto che un SSD TLC 2D per il settore OEM brucia la sua resistenza nominale in poco più di un anno a causa di questo modo di agire.

Specifiche tecniche

In questo articolo confrontiamo undici SSD. Oltre ai due progetti di riferimento (prototipi), gli altri nove sono prodotti sul mercato. Quest'ultimi fanno capo a quattro serie differenti e tre produttori diversi.