RISC-V valdikliai: naujas SSD raidos posūkis

Kodėl SSD valdikliai egzistuoja: technologinė foninė istorija

Kietieji diskai iš flash atminties evoliucionavo, nes paprastas NAND lustas negali pats rūpintis duomenų patikimumu ir ilgaamžiškumu. Nuo 2000-ųjų pradžios valdikliai ėmėsi užduočių: klaidų taisymas per ECC, išmetimo (garbage collection), wear leveling, TRIM komandas ir sąveiką per SATA arba NVMe protokolus. Perėjimas nuo SLC prie MLC, TLC ir galiausiai QLC didino bitų tankį, bet sumažino natūralų patikimumą — tai valdiklių firmware padarė dar svarbesniais. Kartu NVMe magistralė ir PCIe generacijų augimas padidino valdiklio skaičiavimo reikalavimus: kiniška kontrolerio architektūra turi apdoroti dideles eilutes, tvarkyti kešavimą ir sudėtingas ECC schemas realiu laiku.

RISC-V: nuo akademijos iki gamyklos lentos

RISC-V pradžioje buvo akademinis ir atviro kodo projektas, skirtas suteikti leidimą kurti pritaikytas RISC architektūras be didelių licencijų įsipareigojimų. Western Digital vienas iš ankstyvųjų įmonių, atvėrusių savo SweRV branduolį ir demonstravusių RISC-V pritaikomumą saugojimo įrangai. Pagrindinė idėja – sukurti mažą, energiją taupantį, tačiau pritaikomą branduolį, kurį lengva integruoti į valdiklio lustą ir kurio instrukcijas galima išplėsti pagal specifines flash valdymo užduotis. Palaikymas ekosistemoje – GCC, LLVM ir įvairūs emuliatoriai – taip pat per pastaruosius metus pagerėjo, todėl įdiegti RISC-V sprendimus tampa techniškai realu.

Pastarųjų metų naujienos ir pramonės judesiai

Per pastaruosius kelerius metus matėme, kad keli didieji įrenginių ir lustų gamintojai viešai kalba apie ar demonstruoja RISC-V pagrįstas iteracijas valdikliuose. Parodos ir techniniai pranešimai rodė prototipus, kuriuose RISC-V naudojamas realiu laiku vykdančioms ECC ar duomenų šifravimo operacijoms. RISC-V International ir tarpusavio organizacijos intensyvina darbą prie saugumo ir pramonės profilių, o atviro kodo projektai ir bendruomenės sprendimai leidžia greičiau eksperimentuoti su firmware. Tai nėra vien tik vienos įmonės eksperimentas: tiek atskiros lustų gamyklos, tiek integratoriai tiria, kaip RISC-V branduoliai gali sumažinti priklausomybę nuo uždaro kodo ISA ir suteikti greitesnį inovacijų ciklą.

Techniniai privalumai ir rizikos, verti diskusijos

RISC-V privalumai saugojimo valdikliuose yra aiškūs: galimybė kurti pritaikytas instrukcijas leidžia optimizuoti išplėstines ECC, kompresiją, šifravimą ar net naujus valdymo algoritmus. Atviro kodo pobūdis mažina licencijavimo išlaidas ir suteikia OEM-ams daugiau kontrolės. Tačiau pavojų taip pat yra: atviroji architektūra gali lemti fragmentaciją, jei kiekvienas gamintojas įveda nesuderinamas plėtinius. Firmware klaidos kietajame diske turi tiesioginį poveikį duomenų saugumui; atsakomybė už saugų diegimą ir sertifikaciją krenta tiek lustų kūrėjams, tiek gamintojams. Be to, nors RISC-V įrankių rinkiniai sparčiai auga, jie vis dar atsilieka nuo dešimtmečius brandintų arm ar x86 ekosistemų sprendimų tam tikruose įrankiuose ir optimizacijose.

Kainodara ir rinkos poveikis vartotojams bei verslui

Valdiklis SSD BOM sudaro reikšmingą dalį visos diskų kainos – kontrolerio lustas ir firmware kūrimas gali pridėti kelis dolerius iki dešimčių dolerių prie vieneto savikainos. RISC-V perėjimas teoriškai sumažina ilgalaikes ISA licencijavimo išlaidas ir leidžia spartesnę diferenciaciją, todėl gamintojai galėtų pasiūlyti pažangesnius modelius be didesnio kainų šuolio. Realistiškai, vartotojo SSD kaina priklausys labiau nuo NAND kainų, gamybos masto ir PCIe technologijos nei vien nuo valdiklio ISA. Tačiau vidutinėje perspektyvoje RISC-V gali sumažinti valdiklių kūrimo kaštus $5–20 už gabalą ir pagreitinti naujų funkcijų patekimą į rinką. Enterprise segmente pritaikymai, kaip geresnė duomenų šifravimo aparatūra arba specializuoti duomenų kokybės algoritmai, gali pridėti vertės ir pagrįsti kainų premiumą.

Kas laukia vartotojų ir gamintojų: scenarijai ateičiai

Artimiausi metai greičiausiai atneš hibridinius sprendimus: valdikliai, kuriuose kartu egzistuoja tradicinės architektūros moduliai ir RISC-V sistemos, skirtos specifinėms užduotims. Gamintojai, kurie investuos į atviro kodo bendruomenes ir standartizaciją, gaus greitesnę inovacijų ciklą ir mažesnį priklausomumą nuo trečiųjų šalių IP. Vartotojams tai gali reikšti modernesnes saugumo funkcijas, geresnį energijos vartojimo profiliavimą ir greitesnes programinių atnaujinimų iteracijas. Tačiau būtina ir pramonės priežiūra: sertifikavimas, testavimas ir atsakomybės mechanizmai turi būti patikimi, kad duomenų praradimo rizika nebūtų priimtina.

RISC-V valdikliai nėra mistinė ateitis — jie jau juda į gamybos linijas ir įrašinėjami į planus daugeliui gamintojų. Nors tai neperbraižys SSD rinkos per vienerius metus, tai ženkliai pakeis, kaip kuriami ir pritaikomi saugojimo sprendimai per artimiausią dešimtmetį. Gamintojams šiandien verta investuoti į atviro kodo argumentus, o vartotojams sekti, kaip tai atsilieps saugumui, patikimumui ir kainai.