天碩G55 Pro M.2 NVMe工業(yè)級(jí)SSD以自研PCIe Gen3x4主控+100%純國(guó)產(chǎn)元器件實(shí)現(xiàn)了3600MB/s高速讀取，-55℃~85℃的超寬溫域穩(wěn)定運(yùn)行；以硬件級(jí)PLP掉電與固件協(xié)同保護(hù)全盤(pán)，支持智能軟銷(xiāo)毀功能。天碩(TOPSSD)工業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)滿(mǎn)足工業(yè)級(jí)抗振耐沖擊標(biāo)準(zhǔn)，擁有200萬(wàn)小時(shí)+ MTBF高可靠認(rèn)證及GJB2017體系背書(shū)，精準(zhǔn)契合國(guó)產(chǎn)化存儲(chǔ)對(duì)高性能、高可靠、高耐用的嚴(yán)苛需求。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于智能制造、軌道交通、公共事業(yè)等領(lǐng)域。
GC垃圾回收是什么？
垃圾回收（Garbage Collection, GC）是針對(duì)固態(tài)硬盤(pán)（SSD）核心組件NAND閃存存儲(chǔ)器的一種空間管理機(jī)制。它的核心任務(wù)是將NAND閃存中有效數(shù)據(jù)移動(dòng)到新的位置，并擦除無(wú)效數(shù)據(jù)（不再使用的數(shù)據(jù)，或稱(chēng)“垃圾”）及其所在的整個(gè)存儲(chǔ)塊。GC機(jī)制設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì) SSD 的耐用性和性能至關(guān)重要。
為什么需要GC垃圾回收？
閃存單元本質(zhì)上是一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。由于NAND閃存的物理結(jié)構(gòu)限制，浮柵被絕緣層包圍，電子無(wú)法直接“覆蓋”。因此，想要在NAND中寫(xiě)入新數(shù)據(jù)，必須先擦除數(shù)據(jù)。
整個(gè)過(guò)程的本質(zhì)就是在釋放電子，通過(guò)在P型襯底上施加高壓，從而吸出電子。并且由于整個(gè)塊都共用一個(gè)P型襯底，閃存都是以“塊”為單位進(jìn)行擦除數(shù)據(jù)的。于是就造成了Flash最小寫(xiě)入單位為頁(yè)（Page）但最小的擦除單位為塊（Block）的寫(xiě)入放大（Write Amplification）現(xiàn)象。
因此，當(dāng)需要更新或刪除頁(yè)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，SSD 無(wú)法原地改寫(xiě)或擦除單頁(yè)數(shù)據(jù)，只能將更新后的數(shù)據(jù)（有效數(shù)據(jù)）寫(xiě)入新的空白頁(yè)，并將原頁(yè)標(biāo)記為“無(wú)效”。長(zhǎng)此以往，存儲(chǔ)塊中會(huì)積累大量無(wú)效數(shù)據(jù)頁(yè)。當(dāng)空白頁(yè)不足時(shí)，就必須啟動(dòng)GC來(lái)回收這些散布著無(wú)效數(shù)據(jù)的塊空間。
GC垃圾回收的運(yùn)行原理
天碩工業(yè)級(jí)SSD垃圾回收過(guò)程的具體步驟如下：
識(shí)別目標(biāo)塊： 天碩自研主控會(huì)先識(shí)別出包含大量無(wú)效數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊。
遷移有效數(shù)據(jù)： 將該塊中剩余的有效數(shù)據(jù)頁(yè)讀取出來(lái)。
寫(xiě)入新位置： 將這些有效數(shù)據(jù)復(fù)制并寫(xiě)入到新的空白頁(yè)或具有空白頁(yè)的新塊。
擦除原塊： 待有效數(shù)據(jù)安全遷移后，對(duì)該原存儲(chǔ)塊執(zhí)行整塊擦除操作，將其空間徹底釋放為空塊，可供后續(xù)寫(xiě)入新數(shù)據(jù)。
更新映射表： 天碩的自研主控會(huì)實(shí)時(shí)更新內(nèi)部的數(shù)據(jù)映射表，將指向原有效數(shù)據(jù)位置的邏輯地址更新到新的物理位置。
垃圾回收是SSD和HDD之間的顯著區(qū)別。當(dāng)新數(shù)據(jù)被編程到包含無(wú)效數(shù)據(jù)的頁(yè)面時(shí)，SSD 不會(huì)覆蓋現(xiàn)有數(shù)據(jù)，而是執(zhí)行GC，但它會(huì)導(dǎo)致NAND額外磨損。此問(wèn)題的解決方案之一是 Trim 命令。它可以幫助 SSD 預(yù)測(cè)來(lái)自用戶(hù)或操作系統(tǒng)的“文件刪除”任務(wù)。這會(huì)降低寫(xiě)入放大、提高吞吐量并提高 SSD 耐用性。
關(guān)于天碩(TOPSSD)
天碩秉承“中國(guó)芯，存未來(lái)”的品牌理念，以構(gòu)筑自主可控、安全可靠的存儲(chǔ)基石為己任，致力于充分滿(mǎn)足高性能工業(yè)級(jí)算力引擎的嚴(yán)苛需求。其提供豐富的產(chǎn)品形態(tài)組合，包括2.5”SATA、mSATA、M.2 SATA 2280、M.2 NVMe 2242、M.2 NVMe 2280、U.2、XMC、BGA SSD及各類(lèi)加固型工業(yè)固態(tài)硬盤(pán)。產(chǎn)品采用長(zhǎng)江存儲(chǔ)閃存顆粒、長(zhǎng)鑫DDR等國(guó)產(chǎn)核心元器件，全面適配飛騰、龍芯等國(guó)產(chǎn)自主芯片平臺(tái)。更多信息，詳見(jiàn)TOPSSD官方網(wǎng)站。
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