DRAM の有無: DRAM と DRAM なしの SSD の違い (そしてそれが重要な理由)

DRAMは今日のSSDの多くに組み込まれていますが、必ずしも必要ではなく、有益でもありません。

Author シェーン・グリーン | 2024年7月1日 | 全て, 企業, 特徴

SSD に関しては、容量、フォームファクター、パフォーマンスなど、組織には幅広い選択肢があります。選択できる製品が非常に多いため、どの機能と性能が企業固有のニーズとワークロードを最もよくサポートするかを知ることが重要です。

SSD 機能の 1 つの特定のオプションは、エンタープライズユーザーの間でますます一般的になりつつあります。それは、SSD に DRAM が組み込まれているかどうかです。この記事では、これらの SSD の違いについて説明し、各タイプに最適な使用例についてのガイダンスを提供します。

DRAM とは何ですか? SSD ではどのように機能しますか?

ダイナミックランダムアクセスメモリ (DRAM) は、PC からスマートフォンまで、多くのデジタルデバイスで使用される短期メモリです。これにより、コンピュータープロセッサは、デバイスの標準ストレージドライブよりも高速にデータにアクセスできます。たとえば、PC では、DRAM のキャッシュが大きいほど、プロセッサがすぐにアクセスできるデータの大きなキャッシュを持つため、パフォーマンスを低下させることなく、ユーザーが同時に開いて実行できるアプリケーションの数が増えます。

SSD では、DRAM は、1) ドライブにデータを書き込むときのキャッシュとして、2) インデックス付きメタデータと、SSD の NAND フラッシュメモリセル全体にわたってデータが保存されている場所のデジタルマップの保存場所として、3) SSD とデバイスのプロセッサ間の通信プロトコルを処理する仲介者として、いくつかの目的で使用されます。

SSDはデータを保存する際、そのデータをメモリセルに書き込みますが、データがセルに書き込まれるたびに、そのセルは少しずつ劣化します。あるセルが他のセルに比べて早く消耗しないようにするために、SSDは「メモリの最適化」と呼ばれるプロセスでデータを別のセルに移動します。 ウェアレベリングSSD 内の DRAM は、データがセルからセルへと継続的に移動する際に、各データビットがどこに保存されているかを追跡します。データが必要になると、SSD コントローラは DRAM 上のマッピングテーブルを参照し、迅速に呼び出して利用できるようにします。

ほとんどの SSD には DRAM が搭載されていますが、SSD が DRAM レスだからといって、データマップがないわけではありません。通常、DRAM レス SSD のマップ情報は、SSD の NAND フラッシュメモリ自体 (コントローラ上の小さな SRAM スペースで動作) または SSD を使用しているデバイス (データセンターのエンタープライズサーバーやモバイルワーカーが使用するタブレットなど) のホストメモリバッファ (HMB) に保存されます。HMB は基本的に DRAM ですが、SSD ではなくホストにあります。

DRAM搭載SSDとDRAM非搭載SSDの重要な違い

パフォーマンス

DRAMとDRAMなしの主な違いはパフォーマンスです。DRAMは 100倍速い NAND フラッシュメモリよりも優れています。つまり、SSD で高パフォーマンスを実現するのは DRAM を使用する方が簡単です。DRAM のない SSD でも高パフォーマンスを提供できますが、それを実現するには設計上のいくつかのトリックを追加する必要があります。

DRAM のない SSD の NAND に保存されるデータマップにより、特にメモリセルにデータを書き込む場合、ドライブの速度が低下します (ただし、SSD メーカーは、複雑な SRAM リソースの利用と NAND との連携により、この問題を克服できます)。これは、DRAM では古いデータの個々のバイトを新しい情報で上書きできるため、最初に消去する必要はありませんが、NAND フラッシュではそれができないためです。NAND フラッシュでは、システムが新しいデータを書き込む前に、まずデータのブロック全体を消去する必要があります。

DRAMレスSSDが、同じくDRAMであるデバイスのホストメモリバッファを使用してデータマップを保存する場合でも、そのDRAMモジュールは通常、SSDに内蔵されたDRAMよりもストレージモジュールからはるかに離れた場所にあります。そのため、DRAMを搭載したSSDよりも遅くなる可能性があります。しかし、今日では、システムには次のような機能があります。データ（またはキャッシュ）のプリフェッチこれにより、HMB が適切に動作し、低レイテンシを実現できます。繰り返しになりますが、DRAM を搭載した SSD と同じパフォーマンスを得るのは少し面倒ですが、不可能というわけではありません。

価格

DRAMは安くないので、DRAM搭載のSSDは搭載していないSSDよりも高価です。ある調査によると、最近の記事DRAM 搭載 SSD と DRAM なし SSD の価格差は、およそ $15 ～ $35 です。一見するとそれほど大きくないように思えるかもしれませんが、従業員が 10,000 人いて合計 15,000 台のデバイスを使用する組織の場合、その差は大きくなる可能性があります。

消費電力

DRAMは大量の電力を必要とします。実際、カーネギーメロン大学の研究者による論文「メインメモリ (DRAM) は、今日のコンピューターのシステム電力の半分近くを消費します。」その理由の 1 つは、DRAM データを常に更新する必要があることです。つまり、DRAM を内蔵した SSD は、DRAM のない SSD よりも多くの電力を消費します。今日の組織は、データセンター内外での持続可能性の向上を目指しており、運用を維持するために必要な電力量を削減することが必須となっています。

耐久性

DRAM を搭載した SSD は、DRAM のウェアレベリング機構のおかげで、耐久性が高く、寿命が長くなる傾向があります。SSD がデータマップを維持し、プロセッサとの通信を処理するために NAND フラッシュに依存する必要がある場合、それらのメモリセルはより早く消耗する可能性があります。耐久性は高くなるかもしれません。

DRAM 搭載と非搭載の SSD の使用例

DRAM を搭載した SSD は次の用途に適しています。

- - グラフィックデザイン、ビデオ編集、その他のハイエンドコンテンツ – DRAM を搭載した SSD の高性能は、Final Cut、Photoshop、AutoCAD などのグラフィックやビデオを多用するアプリケーションに最適です。
  - 高性能コンピューティング – 大規模なデータ分析、AI、機械学習など、高いパフォーマンスが求められるプロジェクトでは、DRAM を搭載した SSD が役立ちます。これらの SSD の簡素化された動作メカニズムは、システムが高性能コンピューティング環境で極限まで追い込まれたときに優位性を発揮します。
  - ハイエンドの競争力のあるゲーム – 今日の AAA ゲームでは、プレイヤーをその環境に没入させるために高度なテクノロジーを採用しています。これらのゲームでは、遅延や停止を回避するために、DRAM を搭載した SSD の高性能が必要です。
  - データベース管理 – データベースサーバーを備えた組織は、情報への高速アクセス、低レイテンシ、高スループットに関して、DRAM を搭載した SSD のパフォーマンス向上を高く評価するでしょう。

DRAM レス SSD は次の用途に適しています。

- - 負荷の少ないアプリケーション – 企業がグラフィックを多用するアプリケーションや超低レイテンシに依存するその他のシステムにアクセスする必要がない限り、DRAM のない SSD の若干低いパフォーマンスは問題になりません。単純な Web ブラウジングやエンタープライズ生産性ソフトウェアでは、通常、超高性能は必要ありません。
  - 持続可能性への取り組み – 大規模な組織では、DRAM のない SSD を使用することで、電力消費を大幅に削減できます。
  - サイズが問題となる消費者向け、組み込み、産業用デバイス – DRAM がないため、SSD を小型化でき、小型デバイスで占めるスペースが少なくなります。

Phisonは高度なSSDなどにより複雑なストレージニーズをサポートします

Phison は、NAND フラッシュデータストレージ、SSD、SSD コントローラの世界クラスの開発企業として、あらゆる業界の組織の進化するニーズをサポートする体制を整えています。同社は、DRAM の有無にかかわらず、多様なデータストレージソリューションのポートフォリオを提供し、新たなニーズと将来のニーズを満たすために最先端のイノベーションを維持することに尽力しています。

実際、昨年テストされたM.2 2230フォームファクタのDRAMレスSSD7台のうち6台は、トムのハードウェアファイソンを使用した E21T コントローラ。

ファイソンはComputex 2023で2つの新製品も発表した。 E27T は、Gen4のパフォーマンスを最大限に引き出したDRAMレスコントローラーです。 E31T それは世界初のGen5 DRAM 不要のソリューション。

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