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Mejoran el rendimiento de escritura de los SSD usando una mezcla de chips

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Un equipo de investigadores acaba de publicar un artículo en el que proponen el uso combinado de chips 3D NAND SLC y TLC para incrementar el rendimiento de escritura en los discos de estado sólido. Según explican en su investigación, se pueden aprovechar las ventajas de ambas tecnologías para construir SSD híbridos capaces de proporcionar alta capacidad y un rendimiento superior al de los discos TLC convencionales.

Este equipo está formado por científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, en China, y trabajadores del Grupo Alibaba, que está buscando formas de proporcionar SSD de alta capacidad con un rendimiento y durabilidad que convenzan a la industria. En su trabajo proponen la creación de lo que denominan SPA-SSD, una unidad híbrida que explota las propiedades de una combinación heterogénea de chips 3D NAND TLC (Triple-Level Cell) y SLC (Single-Level Cell).

Los primeros permiten almacenar hasta tres bits en cada celda de memoria, pero esto reduce sustancialmente el rendimiento de lectura y escritura. Y el segundo tipo de chips, que almacenan un solo bit por celda, son mucho más rápidos y potencialmente resistentes. Por ello, en los SPA-SSD se propone en uso de chips SLC para una zona especial de búfer de escritura, que eleva el rendimiento en las operaciones de entrada de datos.

Mientras tanto, núcleo de almacenamiento de datos estaría formado por chips TLC, que ofrecen una densidad de almacenamiento muy superior. Hasta ahora, esta idea se ha llevado a la práctica en discos SSD basados en antiguos chips 2D, pero esta tecnología ha quedado muy atrás, ya que ahora se demanda una capacidad de almacenamiento superior. Pero los SPA-SSD aplican este concepto a unidades 3D TLC, y los investigadores afirman que su esquema basado en dos zonas diferenciadas en el SSD proporciona muchas ventajas en cuanto al rendimiento de escritura.

La idea es servirse del mayor rendimiento de SLC para diseñar un esquema de escritura en paralelo en diferentes niveles del SSD, aprovechando la capacidad de almacenar varios bits por celda en los chips flash 3D TLC. Los investigadores describen dos nuevas técnicas que aumentan la efectividad de los SPA-SSD. La primera es Type-Parallelism Joint Page Allocation (TPJ-PA), que asigna páginas para la escritura empleando, no solo las páginas SLC disponibles, sino también el paralelismo dentro del SSD híbrido.

La segunda es Parallelism Constrained Data Migration (QPC-DM), una mejora en la migración de datos que elimina las típicas restricciones de longitud en la cola de escritura de los SSD, aprovechando al máximo los recursos disponibles. Como resultado, esta investigación revela que TPJ-PA es capaz de mejorar el re4ndimiento de escritura en hasta un 60%, mientras que QPC-DM es capaz de incrementar diez veces el rendimiento de escritura. Además, afirman que este esquema de almacenamiento híbrido es capaz de mejorar la latencia de escritura en memoria flash en hasta dos órdenes de magnitud, con respecto a otros diseños de vanguardia que se están estudiando actualmente.

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