Разработка гибридного диска, сочетающего большую емкость и высокую скорость работы

Благодаря кэш-алгоритму, который определяет, какие данные следует хранить в кэше памяти NAND, гибридные диски последнего поколения достигают производительности на уровне SSD. Могут похвастаться они и большой емкостью, так как сочетают традиционные технологии работы с памятью для SSD с технологиями разработки, характерными для HDD.

Так как же устроены такие гибридные диски? Для кэша HDD-диск использует память DRAM (непостоянная память) с низкой емкостью и высокой скоростью, а также магнитный диск высокой емкости (постоянная память). К нему добавляется память NAND (постоянная память), которая по сравнению с DRAM и магнитными дисками имеет среднюю емкость, скорость чтения/записи и стоимость в пересчете на бит. Новый алгоритм кэширования динамически изучает схемы доступа к данным и сохраняет часто используемые данные в постоянной памяти NAND. Благодаря этому производительность доступа улучшается, даже если при работе не производятся успешные обращения к кэш-памяти DRAM – например, при загрузке компьютера.

Чтобы избежать повышения стоимости оборудования при обеспечении высокой производительности, Toshiba разработала контроллер NAND для управления чтением/записью данных в памяти NAND. Такой контроллер и память NAND необходимо устанавливать на плату HDD, но при этом обычную четырехслойную печатную плату заменить на шестислойную, которая позволяет монтировать компоненты на плате такого же размера, что и в стандартных HDD. При этом если в обычных дисках HDD производительность прямого доступа ограничена временем поиска и задержками вращения, то производительность памяти NAND ограничена скоростью доступа к ней, и эту скорость можно повысить, увеличив количество каналов и кристаллов и реализовав параллельный доступ. Для эффективного использования памяти NAND в качестве кэша необходимо точно определять, какие данные должны в ней размещаться, так как ее объём ограничен. Для этого сейчас в организации Serial ATA International Organization (SATA-IO) обсуждается спецификация, которая стандартизирует указания — получаемые от компьютера сведения, по которым определяется, следует ли сохранять данные в памяти NAND. Для снижения же стоимости памяти NAND в настоящее время ведётся работа по интеграции компонентов и миниатюризации процессов.

Компания Toshiba также продолжает совершенствовать сам алгоритм кэширования для целесообразного использования трехуровневой структуры, состоящей из SDRAM, памяти NAND и магнитного диска, а также работает над созданием гибридных дисков второго поколения с еще более высокой производительностью.