How SSD Works?
NAND Flash
NAND Flash 是記憶體的最小單位，稱為 memory cell，其原理和 DRAM 類似，但和 DRAM 相比 NAND Flash 就算停止通電其中紀錄的資訊也能維持
電子原本在 N ，當被施以高壓電，則會同過 P 並進入 Float Gate，Float Gate 中沒有電子我們記作 1 ，有電子時記作 0
Page and Block
我們將多個 memory cell 平行排列，並且以一條 Word Line 串連起來，我們稱此為一個 Page
多個 Page 則會組成一個 Block
SLC, MLC, TLC, QLC
SLC 中每個 cell 最多存一個電子、MLC 兩個、TLC 三個、QLC 四個
Operation
Introduction
SSD 有三個操作：Write、Read 和 Erase
| SLC | MLC | TLC | HDD | RAM | |
|---|---|---|---|---|---|
| Read latency | 25 | 50 | 100 | 2000-7000 | 0.04-0.1 |
| Write latency | 250 | 900 | 1500 | 2000-7000 | 0.04-0.1 |
| Erase latency | 1500 | 3000 | 5000 | - | - |
| 由上表可觀察到 |
- SSD 雖然比 RAM 慢，但遠比 HDD 快
- 延遲：Erase >> Write > Read
- Memory Cell 可容納電子越多，延遲越高
Write, Read, and Erase
Read
Read 操作回傳某段記憶體（以 Page 為單位）的內容，方法是通電流過 Word Line 並以此檢測各個 Memory Cell 的狀態
Write
Write 操作可以將原本沒有電子的 Float Gate 加入電子，也就是執行 1 變 0 的操作，方法也是用較高的電壓通入 Word Line 使電子進入 Float Gate（以 Page 為單位）
Erase
將整個 Block 的電子全部移除，也就是將全部 0 變為 1，此需用到更強的電壓，因此是以 Block 為單位
Problem: Write Issue
要將一個 Page 做更新我們只能將整個 Block 重新寫入到新的 Block，並將輸入內容中更新的部分做更改，這很沒效率
Concepts
Garbage Collection
此方法減少了在 Erase 時重新寫入所需的時間，具體方法是當某一段記憶體不再被需要時，我們將它標為 Invalid，當我們要 Erase 這個 Block 時，便可在將此 Block 覆寫到新的 Block 時跳過標為 Invalid 的記憶體
TRIM
TRIM 便是將不需要的資料標為 Invalid 的方法
Write Amplification
因為覆寫需要先 Erase 再 Write，並且 Erase 是以 Block 為單位，因此我們實際改動的記憶體大小會比我們實際要更改的大上不少
Wear Leveling
SSD 是有壽命的，當他重複讀寫便會消耗耐久，Wear Leveling 便是一種分配機制，讓每個記憶體區段盡量讀寫的次數一樣