L'SSD ibrido con NAND e ReRAM è 11 volte più veloce

Ricercatori giapponesi hanno creato un SSD ibrido usando ReRAM (resistive random-access memory) e memoria NAND Flash, ottenendo così una soluzione capace di offrire prestazioni decisamente migliori rispetto agli SSD tradizionali. Il team, guidato dal professor Ken Takeuchi della Chuo University, ha ottenuto un prodotto undici volte più veloce nella scrittura di dati, in grado di consumare il 93% di energia in meno e di avere un ciclo di vita 6,9 volte più esteso.

"Nel caso della memoria NAND Flash, l'unità minima usata per la scrittura di dati (pagina) è grande 16 Kbyte e non è possibile sovrascrivere gli stessi sulla stessa pagina. Pertanto, per un accesso casuale che sovrascrive 512 byte (1 settore) di dati, è necessario scrivere l'informazione di 16 KByte in un'area differente e cancellare successivamente il dato originale. Negli SSD usati per server di istituzioni finanziarie, le prestazioni di scrittura si riducono e i consumi salgono perché l'accesso casuale è dominante", hanno spiegato i ricercatori.

Gli studiosi hanno quindi realizzato un SSD ibrido che combina 256 GB di NAND Flash e 8 Gbit di ReRAM, usata sia come cache che memoria di archiviazione. Dato che la ReRAM permette accessi casuali ad alta velocità, è possibile migliorare non solo le prestazioni dell'SSD e ridurre i consumi, ma anche aumentare drasticamente la vita del dispositivo usando la ReRAM per riscrivere piccoli insiemi di dati.

Nello specifico la scrittura dei dati è controllata usando tre algoritmi. Il primo si chiama AF (anti-frammentazione) e scrive piccoli insiemi di dati in unità di settori all'interno della ReRAM. Quando viene fornita una pagina di dati, questa è scritta nella memoria NAND Flash. Il risultato è che la frequenza dell'accesso casuale alla memoria NAND Flash può essere ridotto.

Poiché però la capacità della ReRAM è limitata, dati più piccoli come quelli che usano il 60% di una pagina a volte sono scritti nella memoria NAND Flash, secondo lo spazio libero nella ReRAM. Il secondo algoritmo si chiama "RAAF (reconsider as a fragmentation)" e server per sovrascrivere un piccolo quantitativo di dati nella memoria NAND Flash dopo avervi scritto all'interno una pagina di dati. Questo algoritmo trasferisce nuovamente i dati alla ReRAM, così che le informazioni memoria NAND Flash non siano frammentate.

Il terzo si chiama MRU (most recently used table) e immagazzina le informazioni ad accesso frequente nella ReRAM. Registra alcuni degli ultimi indirizzi che sono stati usati per la scrittura e li invia attraverso l'host così che i dati che corrispondenti a quegli indirizzi siano scritti nella ReRAM. Il sistema è basato sull'assunto che gli indirizzi dei dati a cui si accede con frequenza siano archiviati negli ultimi registri.

Quando i ricercatori hanno realizzato il prototipo di un controller che potesse mettere in pratica tutto questo e l'hanno testato su un emulatore, hanno avuto conferma che potevano migliorare in modo sensibile le prestazioni e i consumi rispetti agli SSD tradizionali. La maggiore resistenza della NAND Flash permette inoltre di ridurre i costi di un settimo e l'uso della costosa ReRAM in tale quantità, secondo Takeuchi, porta più benefici che svantaggi.