NVMe SSD’lerin performansı aldı başını gidiyor, artık son tüketici eserlerinde PCI Express 5.0 ile birlikte 14.000 MB/sn’ye ulaşan muazzam suratlar görmeye başladık. Yüksek performans elde etmek için NAND yongalardan kontrolcülere ve DRAM’e kadar birçok alanda uygunlaştırma yapmak gerekiyor. Üst sınıf şoförlerin neredeyse tümü DRAM önbellek çipleriyle destekleniyor. Peki ya bu tampon belleğe sahip olmayan ürünler? İşte tam olarak bu noktada devreye Host Memory Buffer (HMB) giriyor.
Şirketler SSD’leri tasarlarken eğer işin içine DRAM’i katarsa, maliyetler de katlanarak yükseliyor. Hiçbir şey yapmadan PCB’ye yeni bir DRAM çipi entegre etmek bile ekstra maliyet demek. HMB teknolojisi ise düşük fiyatlı sürücüler tasarlarken performans ödün vermemek üzere geliştirildi. Muhtemelen birçoğu bu teknolojinin ismini ilk kez duyuyor. Olağanüstü bir çözüm lakin ne yazık ki tüm SSD modellerinde kullanılmıyor.
Çoğu çağdaş SSD, tipik olarak 1 TB NAND flash bellek başına 1 GB oranında yerleşik DRAM yongası içermekte. Bu RAM her bir mantıksal blok adresinin fizikî olarak NAND flash üzerinde nerede depolandığını takip etmek ve önemli verileri hafızada tutmak üzere kullanılmakta. Herhangi bir okuma işlemi gerektiğinde doğrudan DRAM işin içine dahil oluyor.
SSD Denetimci Nedir, Ehemmiyeti Ne?
SSD denetimcisi, DRAM yardımıyla daha karmaşık veri yapıları yerine istenilen bilgiye basit ve hızlı şekilde erişebiliyor. Böylelikle denetimcinin girdi/çıktı işlemlerini gerçekleştirmek için yapması gereken iş büyük ölçüde azalıyor, daha yüksek düzeyde daha dengeli performans sağlanabiliyor.
DRAM kullanmayan SSD’ler daha ucuz ve daha küçük olabilir, ancak eşleme tablolarını hızlı DRAM yerine sadece flash bellekte saklayabildikleri için önemli bir performans kaybı söz konusu. Bu durumda ana bilgisayardan gelen her okuma isteği, önce mantıksal ve fizikî adres eşlemesine bakmak için bir NAND flash okuması ve ardından istenen verileri gerçekten almak için ikinci bir okuma gerektirdiğinden okuma gecikmesi iki katına çıkıyor.
DRAM önbelleği SSD’nizin performansını artırmak için mükemmel bir yol olsa da HMB gibi alternatif teknolojiler belirli zorlukların ve kısıtlamaların üstesinden gelebiliyor. HMB teknolojisine sahip olan bir SSD, sistem RAM’inin bir kısmını önbelleğe alma amacıyla tampon olarak kullanabiliyor. Bu yaklaşım, SSD’deki özel bir DRAM önbelleğine benzer avantajlar elde etmek için sistem RAM’inin yüksek hızlı ve uçucu olmayan yapısından yararlanmakta.
HMB’nin dikkate kıymet bir diğer avantajı ise SSD’ler için üretim maliyetlerini azaltma potansiyeli. Üreticiler, sistemin mevcut RAM’ine güvenerek daha uygun maliyetli sürücüler üretebiliyor ve DRAM’li SSD’lere benzer şekilde avantajlar sağlayabiliyor.
HMB ilk olarak NVMe sürüm 1.3 ile birlikte sunuldu. Şimdi mevzuyu biraz daha açalım. Bu özellik, dahili DRAM yerine SSD’nin normalde sistem genelinde kullanılan RAM’in bir kısmını kullanılmasına imkan tanıyor. CPU’ya bağı DRAM’i kullanabilmek için PCI Express’in DMA özelliklerinden faydalanılmakta.
Haliyle denetimci ve NAND belleklere yakın bir DRAM kullanmak ve sistem belleğine erişim arasında fark var. PCIe üzerinden ana belleğe erişmek dahili DRAM’e göre daha yavaş, ancak yine de NAND flash’tan okumaya kıyasla çok daha hızlı.
HMB, ana SSD’lerin kullandığı yerleşik DRAM’in tam boyutlu bir alternatifi olarak tasarlanmadı. Diyebiliriz ki dahili DRAM kadar hızlı olmamakla birlikte benzer kapasiteler elde edilemiyor. Buna rağmen HMB ile birçok tüketici iş yükü için yeterli alan ve performans sağlanabiliyor.
Önbelleğe alma süreci bilgisayar bilimindeki en zor sorunlardan biri. SSD denetimcileri üreten şirketler, HMB özelliğine sahip denetimciler üretirken nasıl bir yol izlediklerini asla mutlaka paylaşmak istemezler. Önbellekleme işleminin nasıl ilerlediğini de göstermiyorlar. Tahminlere göre önbelleğe alma stratejileri şu şekilde: En yoğun kullanılan eşleme bilgileri tutuluyor, bu sayede kullanıcıların en sık erişmek istediği veriler daha hızlı şekilde önüne getiriliyor. SSD denetimciler dahili olarak bir ölçü önbellek taşıyor olsa da, bu kapasite NAND eşleme tablolarını hafızaya alacak kadar yeterli değil.
Ancak HMB’nin sınırlamaları da yok değil. Özel olarak yerleştirilen bir DRAM çipinin bilakis, HMB’nin etkinliği mevcut sistem RAM’ine bağlı. Ayrıca sistemin kendisi tarafından desteklenmesi gerekiyor, örneğin PS5 HMB’yi desteklemiyor. HMB destekli ürünler ek yük nedeniyle DRAM’e kıyasla daha yavaş çalışmakta.
HMB çok fazla sistem belleği kullanmıyor, bu nedenle bilgisayara ekstra yük binmiyor. Kullanılan bellek miktarı genellikle çift haneli MB seviyesinde, genellikle 128 MB’ın altında. Özetle HMB kullanımıyla CPU ve sistem performansı olumsuz etkilenmemekte.
Öncelikle, SSD’nin bu teknolojiden faydalanabilmesi için denetimcinin HMB dayanağına sahip olması şart. Marvell, SMI ve Phison gibi birçok denetimci üreticisi bu tür dizaynlar yapmakta. Örneğin Marvell 88NV1160/88NV1120, SMI SM2263XT/SM2258XT ve Phison PS5008-E8T gibi denetimci modelleri mevcut.
Toshiba’nın DRAM’siz RC100 serisi SSD’leri, 160K IOPS’ye kadar rastgele okuma suratları ve 120K IOPS’ye kadar rastgele yazma suratları elde etmek için HMB teknolojisinden faydalanıyor. Diğer yandan DRAM’siz sürücü dizaynları için üretilen SM2263XT denetimci, sadece IOPS performansını iki katına çıkarmakla kalmayıp aynı zamanda SM2263’ün IOPS performansını da SM2263’ün IOPS performansına eşitlemek için HMB teknolojisini kullanıyor.
İşletim sistemlerine gelince, HMB’yi kullanabilmek için en az Windows 10 1703 veya 1709 sürümlerinde olmak gerekli. Ek olarak, sırf NVMe şoförlerde HMB kullanmak mümkün. Yani SATA şoförlerde böyle bir seçenek yok.
Söylediğimiz gibi Host Memory Buffer’ın amacı SSD maliyetlerini en aza indirmek. İlk etapta destekli şoförlerin sayısı azdı, teknoloji hayli HMB SSD’lerin sayısı her geçen gün artıyor.
RAM ana sistem belleği olarak kullanılıyor bildiğiniz üzere, SSD’lerdeki DRAM ise sadece belli bir hedefe hizmet ediyor. NAND belleklere kıyasla çok daha hızlı çalışan DRAM, tampon görevi görerek tıpkı sistem genelinde olduğu gibi verileri tutmak ve ulaştırmakla görevli.
Depolama cihazı ile bilgisayar arasında köprü görevi gören dinamik bellekler SSD’lerin performansına doğrudan etki etmekte. NAND flash tabanlı şoförlerin uzun süreli veri depolama hücrelerinin tersine, DRAM önbelleği sık erişilen bilgiler için hızlı bir depolama ortamı sağlıyor. Böylelikle gecikme süresi düşük tutulurken verilere daha hızlı erişim sağlanabiliyor.
Bu özellik, uygulamaların yüklenmesi veya işletim sisteminin hızlı bir şekilde başlatılması gibi anlık veri erişimi gerektiren vazifelerle uğraşırken kıymetini daha fazla hissettiriyor. DRAM önbelleğin uyarlanabilir yapısı, depolama aygıtının performansını kullanım modellerine göre optimize etmesini sağlıyor. Sık erişilen veriler, kolay erişim için önbellekte tutuluyor ve bu da düzenli olarak değiştirdiğiniz uygulamaların yüklenme müddetini önemli ölçüde azaltabiliyor.
SSD bileşenleri.
SSD’nizin bir DRAM önbelleğe sahip olup olmadığını fizikî olarak inceleyerek ya da teknik özelliklerini kontrol ederek anlayabilirsiniz. Bu konu için ayrı bir başlık açacağız.
Dinamik belleğin avantajı çok fazla, dezavantajı ise tek bir tane diyebiliriz. Önbellekte saklanan bilgiler güvende değil ve bir elektrik kesintisi ya da sistem çökmesi durumunda kaybolacaktır. Bu küçük olumsuz yanını görmezden gelebiliriz. Çünkü önbelleğin sağladığı daha hızlı yükleme mühletleri ve veri okuma/yazma suratları gibi avantajlar çok değerli.
Birçok kullanıcı SSD performansını sırf okuma ve yazma suratları gibi ölçütlerle ilişkilendirir, ancak dikkat etmeniz gereken farklı konular da var. Örneğin sürücüler dosya transfer işlemi yaparken performansını koruyabiliyor, üst düzeyde tutabiliyor mu? Özetle sürdürülebilir performans da önemli, DRAM bu konuda önemli katkı sağlıyor. Sürdürülebilir performans, şoförün uzun süreli ve yoğun kullanım sırasında dengeli suratları demek. DRAM önbelleğin asıl değeri de burada ortaya çıkmakta.
Veri okuma veya yazma suratını doğrusal olarak ölçen sıralı performansın bilakis, daima performans şoförün değişen iş yükleri altında dengeli suratlar sunma marifetini temsil ediyor. DRAM önbellek, zaman içinde performans düşüşüne yol açabilecek rastgele erişim modellerinin tesirini azaltarak daima performansa önemli ölçüde katkıda bulunmakta.
Teknolojik aygıtları kullanırken daima bazı verilere ulaşmaya çalışırız, SSD’lerdeki denetimciler de bu verileri bizim önümüze getirmek için çalışır. DRAM dediğimiz önbellek sık erişilen bilgilerin hazır olmasını sağlayarak şoförün yavaşlamasını önlüyor. Bir şeyi gidip almak mı daha hızlı sürer, yoksa önünüzde hazır olan bir şeye uzanmak mı? İster büyük belgeler kopyalansın, ister karmaşık yazılımlar çalıştırılsın ya da çok sayıda uygulama ile çoklu misyonlar gerçekleştirilsin, bir SSD’de DRAM önbelleğinin bulunması performansa her zaman olumlu katkı sağlamakta.
19:20
News
Teknoloji
Teknoloji
Teknoloji
Teknoloji
Teknoloji
Teknoloji
