SSD系列科普目录:
1. NAND闪存芯片内部结构介绍
2. NAND闪存读写原理(上)
3. NAND闪存读写原理(下)
4. NAND闪存接口标准介绍
5. SSD主控硬件架构介绍
本贴以SM2262EN为例,介绍主控内部硬件架构。SM2262EN 是一款PCIe Gen 3x4 的SSD主控,NVMe 1.3协议,支持外置DRAM缓存,四闪存通道,每通道4CE. SSD主控的主要工作是接收主机发送的 PCIe 的命令、数据, 经过一系列处理发出NAND操作命令,操作闪存。
如上图所示,主控芯片由PCIe接口控制、NAND闪存接口、CPU核心等部分组成。
PCIe 接口控制器:作为SSD的前端,与主机通信,使用NVMe协议,接收主机发送的命令数据,同时给主机反馈状态数据。 NAND闪存控制器:与闪存通信的部分,在之前的文章中介绍过了。
CPU核心: SSD主控一般使用ARMCortex R系列的核心,具有较好的实时性。 手机上使用的是ARMCortex A系列核心,特点是高性能、适合复杂应用。 像STM32的单片机使用的是ARM Cortex M系列核心,通用的嵌入式核心。 TCM(Tightly Coupled Memory): 是一种高速缓存,分为ITCM(InstructionTCM)和DTCM(Data TCM),对实时性要求高的代码会被放入TCM中。 SM2262EN采用了两个独立的CortexR5核心,最高频率1.4Ghz,通过AXI总线和总线控制器相连接。 SSD主控的FTL层,包括坏块管理(Bad Block Management)、地址转换(Address Translation)、垃圾回收(Garbage Collection)、磨损均衡(Wear Leveling)等功能都由此处理器实现。
IROM、SPI Loader:加载固件的两种方式,内置ROM和外置SPI Flash存储器 NAND Controller: 负责与闪存通信,也包括LDPC纠错逻辑电路。 DMA Controller: DMA技术允许外设直接与内存通信,不经过CPU。 Analog IP: 模拟电路部分,负责晶振连接、时钟管理、电源转换等。 Other: 还有很多其他功能模块,例如I2C、GPIO(控制指示灯)等。
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