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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(jì)算機(jī)系統(tǒng)訪問(wèn)硬盤(pán)的速度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于訪問(wèn)內(nèi)存的速度,正因如此計(jì)算機(jī)的發(fā)明者才發(fā)明了內(nèi)存,由它作為CPU與硬盤(pán)之間的緩沖,由此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就形成了CPU,處理器緩存,內(nèi)存,硬盤(pán)這樣的四級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。這并不是什么創(chuàng)舉,而是計(jì)算機(jī)科學(xué)家無(wú)可奈何的選擇。到目前為止硬盤(pán)性能低下的狀況并沒(méi)有得到什么改善,它在10年之前就已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)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(pán)的瓶頸并沒(méi)有因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步而消除,反而變的越來(lái)越嚴(yán)重。我們相信大家一定清楚這意味著什么,也許你使用頂級(jí)的雙核處理器,也擁有頂級(jí)的雙顯卡,但是系統(tǒng)啟動(dòng)速度卻快不了多少,大型游戲漫長(zhǎng)的加載過(guò)程也使玩家急不可耐,就連PhotoShop,OUTLOOK這樣的軟件也需要花費(fèi)數(shù)秒的啟動(dòng)時(shí)間,而不是我們想象的那樣一點(diǎn)就開(kāi)。
  

電腦工作流程


  Flash閃存作為存儲(chǔ)家族中的一員,雖然在速度上還和DRAM相差很遠(yuǎn),但比起機(jī)械結(jié)構(gòu),依靠磁性存儲(chǔ)的硬盤(pán)要快很多,而且它具備和硬盤(pán)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(pán)作為主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,上面的問(wèn)題豈不可以得到解決?快速的讀取讓軟件啟動(dòng)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(duì)電腦使用上感受的提升,讓用戶使用電腦的時(shí)候保持輕松愉快的心情,這一美妙的設(shè)想并不遙遠(yuǎn),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(pán)緩沖區(qū)的技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)被命名為“Robson”技術(shù)。
  

Robson模塊  ● 閃存作為硬盤(pán)緩沖的技術(shù)可行性

  在介紹Robson技術(shù)之前,我們有必要進(jìn)一步探討硬盤(pán)瓶頸以及使用Flash閃存作為緩沖的技術(shù)可行性。
  


硬盤(pán)接口發(fā)展

  在過(guò)去的10年中,作為計(jì)算機(jī)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(gè)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(yuǎn)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(pán)性能。在接口方面,硬盤(pán)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(biāo)準(zhǔn),硬盤(pán)的接口傳輸速率提升了近10倍,當(dāng)前最新的SATA 300標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)系統(tǒng),開(kāi)啟程序緩慢的情況將不可能發(fā)生。
  

硬盤(pán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

  然后上面只是美好的設(shè)想,真正決定硬盤(pán)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(jī)械驅(qū)動(dòng)下到達(dá)制定位置, 通過(guò)磁場(chǎng)的作用產(chǎn)生反饋的電訊號(hào),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出,這種機(jī)械式的讀取方式,令硬盤(pán)無(wú)法快速提升其效能,如今7200轉(zhuǎn)硬盤(pán)平均讀取性能只有50M左右,而主流筆記本的5400轉(zhuǎn)硬盤(pán)僅僅為30M,很難令人滿意。再者,硬盤(pán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)響應(yīng),主流7200轉(zhuǎn)硬盤(pán)平均尋道時(shí)間在8-10毫秒左右,平均延遲時(shí)間在4毫秒左右,這樣總的讀寫(xiě)延遲在12毫秒以上。而筆記本硬盤(pán)由于轉(zhuǎn)速更低,讀寫(xiě)延遲時(shí)間要更長(zhǎng)一些,這樣對(duì)于那些需要頻繁讀取數(shù)據(jù)的應(yīng)用而言,反應(yīng)慢,性能低下的硬盤(pán)無(wú)疑是非常嚴(yán)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(guò)去的10年間,硬盤(pán)速度只保持2.5%左右的年平均增長(zhǎng)率,累計(jì)到現(xiàn)在只有1.3倍左右的性能提升。但是同時(shí),微處理器性能提升超過(guò)30倍,硬盤(pán)領(lǐng)域的技術(shù)革新遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于微處理器,這種不對(duì)等的發(fā)展造就的弊端就是計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)存取時(shí)造成的明顯的數(shù)據(jù)瓶頸,進(jìn)而嚴(yán)重拖慢了系統(tǒng)運(yùn)行的速度。

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