深入浅出SSD:固态存储核心技术、原理与实战电子书

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前言

第1章 SSD综述

1.1 引子

1.2 SSD vs HDD

1.3 固态存储及SSD技术发展史

1.4 SSD基本工作原理

1.5 SSD产品核心参数

1.5.1 基本信息剖析

1.5.2 性能剖析

1.5.3 寿命剖析

1.5.4 数据可靠性剖析

1.5.5 功耗和其他剖析

1.5.6 SSD系统兼容性

1.6 接口形态

1.6.1 2.5寸

1.6.2 M.2

1.6.3 BGA SSD

1.6.4 SDP

1.6.5 U.2

1.7 固态存储市场

1.7.1 SSD正在取代HDD

1.7.2 SSD、HDD应用场合

1.7.3 SSD市场情况

第2章 SSD主控和全闪存阵列

2.1 SSD系统架构

2.1.1 前端

2.1.2 主控CPU

2.1.3 后端

2.2 SSD主控厂商

2.2.1 Marvell主控

2.2.2 三星主控

2.2.3 国产主控，谁主沉浮

2.3 案例：硅格（SiliconGo）SG9081主控

2.4 案例：企业级和消费级主控需求的归一化设计

2.5 案例：DERA（得瑞领新）NVMe控制器TAI和NVMe SSD产品

2.6 全闪存阵列AFA

2.6.1 整体解剖

2.6.2 硬件架构

2.6.3 软件架构

2.6.4 工作流程

2.6.5 应用场景

2.7 带计算功能的固态硬盘

第3章 SSD存储介质：闪存

3.1 闪存物理结构

3.1.1 闪存器件原理

3.1.2 SLC、MLC和TLC

3.1.3 闪存芯片架构

3.1.4 读、写、擦原理

3.1.5 三维闪存

3.1.6 Charge Trap型闪存

3.1.7 3D XPoint

3.2 闪存实战指南

3.2.1 异步时序

3.2.2 同步时序

3.2.3 闪存命令集

3.2.4 闪存寻址

3.2.5 读、写、擦时序

3.2.6 ONFI与Toggle协议之争

3.3 闪存特性

3.3.1 闪存存在的问题

3.3.2 寿命

3.3.3 闪存测试

3.3.4 MLC使用特性

3.3.5 读干扰

3.3.6 闪存数据保存期

3.4 闪存数据完整性

3.4.1 读错误来源

3.4.2 重读

3.4.3 ECC纠错码

3.4.4 RAID

3.4.5 数据随机化

第4章 SSD核心技术：FTL

4.1 FTL综述

4.2 映射管理

4.2.1 映射种类

4.2.2 映射基本原理

4.2.3 HMB

4.2.4 映射表刷新

4.3 垃圾回收

4.3.1 垃圾回收原理

4.3.2 写放大

4.3.3 垃圾回收实现

4.3.4 垃圾回收时机

4.4 Trim

4.5 磨损平衡

4.6 掉电恢复

4.7 坏块管理

4.7.1 坏块来源

4.7.2 坏块鉴别

4.7.3 坏块管理策略

4.8 SLC cache

4.9 RD&DR

4.10 Host Based FTL

4.10.1 Device Based FTL的不足

4.10.2 Host Based FTL架构

4.10.3 百度的软件定义闪存

第5章 PCIe介绍

5.1 从PCIe的速度说起

5.2 PCIe拓扑结构

5.3 PCIe分层结构

5.4 PCIe TLP类型

5.5 PCIe TLP结构

5.6 PCIe配置和地址空间

5.7 TLP的路由

5.8 数据链路层

5.9 物理层

5.10 PCIe Reset

5.11 PCIe Max Payload Size和Max Read Request Size

5.12 PCIe SSD热插拔

5.13 SSD PCIe链路性能损耗分析

第6章 NVMe介绍

6.1 AHCI到NVMe

6.2 NVMe综述

6.3 吉祥三宝：SQ、CQ和DB

6.4 寻址双雄：PRP和SGL

6.5 Trace分析

6.6 端到端数据保护

6.7 Namespace

6.8 NVMe over Fabrics

第7章 SSD测试

7.1 主流SSD测试软件介绍

7.1.1 SSD性能测试第一神器——FIO

7.1.2 AS SSD Benchmark

7.1.3 ATTO Disk Benchmark

7.1.4 CrystalDiskMark

7.1.5 PCMark Vantage

7.1.6 IOMeter

7.2 验证与确认

7.3 测试仪器

7.3.1 Emulator

7.3.2 协议分析仪

7.3.3 Jammer

7.4 回归测试

7.5 DevSlp测试

7.6 PCIe InterOp

7.7 WA测试

7.8 耐久度测试

7.9 认证Certification

7.10 SSD Performance测试

第8章 SSD电源管理

8.1 SATA省电模式Partial和Slumber

8.2 SATA超级省电模式DevSlp

8.3 SATA终极省电模式RTD3

8.4 PCIe省电模式ASPM

8.5 PCIe其他省电模式

8.6 NVMe动态电源管理

8.7 Power Domain

第9章 ECC原理

9.1 信号和噪声

9.2 通信系统模型

9.3 纠错编码的基本思想

9.3.1 编码距离

9.3.2 线性纠错码的基石——奇偶校验（Parity-Check）

9.3.3 校验矩阵H和生成矩阵G

9.4 LDPC码原理简介

9.4.1 LDPC是什么

9.4.2 Tanner图

9.5 LDPC解码

9.5.1 Bit-flipping算法

9.5.2 和积信息传播算法

9.6 LDPC编码

9.7 LDPC在SSD中的应用

9.7.1 NAND会出错

9.7.2 NAND纠错模型

9.7.3 LDPC纠错流程