SSDのコントローラーとは?

最終更新日 2019年05月20日

SSD のコントローラーとは何か

SSDの仕組を大解剖! | SSD完全攻略マニュアル | DOS/V POWER REPORT には、SSD の内部構造について以下のとおり書かれています。
その中心となるのは、NANDメモリの制御を行なうNANDメモリコントローラとNANDメモリだが、最近ではキャッシュなどに使用するDRAMチップも多くの製品で搭載されるようになった。
ここでは、NAND メモリコントローラをコントローラー、NAND メモリを NAND フラッシュメモリーと言い換えます。

同記事によると、コントローラーは SSD の性能に大きく影響を与えるそうです。SSD 内部にある NAND フラッシュメモリーチップへの並列アクセス数が多いほどデータ読み書き速度が速くなりますが、その並列アクセス数はコントローラーによって決まってくるそうです。

他にもコントローラーは SSD の信頼性に大きく影響を与えるそうです。コントローラーは、ウェアレベリング、不良ブロックの管理、エラー訂正等を担います。

どれも SSD の信頼性を確保するために重要な機能ですが、ウェアレベリングは SSD の寿命に大きく関わり、コントローラーが行うウェアレベリングの処理によって SSD の寿命は左右されるそうです。

No.72 SSDのパフォーマンスはメモリコントローラIC次第|電気と磁気の?(はてな)館|TDK Techno Magazine には、以下のとおり書かれています。
 SSDはNAND型フラッシュメモリ、メモリコントローラICおよび周辺回路で構成されています。データを記憶するHDDのディスク(プラッタ)に相当するのが、SSDのフラッシュメモリ。データを読み書きする磁気ヘッドやそれを駆動するアクチュエータに相当するのが、メモリコントローラICです。

(略)

 メモリコントローラICは、SSDの寿命や性能などに大きく関わるSSDの頭脳であり心臓部。SSDのパフォーマンスはメモリコントローラICによって決定されるといって過言ではありません。
SSDのコントローラーは HDD で言うと磁気ヘッドやアクチュエーターに相当すると書かれており、コントローラーはパソコンから SSD 内部にある NAND フラッシュメモリーに対しデータ読み書きをする際の仲介役のようなものと考えられます。

同記事によると、ウェアレベリングのアルゴリズム次第で SSD の寿命が変わり、優れたアルゴリズムを搭載したコントローラーを選ぶことが重要のようです。

SSD[Solid State Disk]とは?|Logitec データ復旧技術センター には、以下のとおり書かれています。
SSDの記録媒体であるNANDフラッシュメモリはそのままではSATAインターフェースに接続できないため、SSDコントローラが介在してアクセス制御を行っています。
この記事からも、コントローラーは仲介役のようなものとイメージできます。同記事によると、コントローラーには重要な3つの役割が以下のとおり書かれています。

・ウェアレベリング処理(SSD の寿命を延ばす)
・エラー補正機能(SSD は劣化によりデータ保持期間が短くなりエラーが発生しやすくなるが、そのエラーを補正しデータを守る)
・各ブロックの消去回数の管理(NAND フラッシュメモリーは複数のページをまとめたブロック単位で消去する仕組みであり、この消去回数により寿命が決まるので各ブロックの消去回数を記録しておきウェアレベリング処理で利用する)

同記事では、SSD の高速性の仕組みとして NAND フラッシュメモリー対し並列動作させて同時アクセスすること、SSD 内部にキャッシュメモリー(SDRAM)を設けて一時的に書き込みデータを保持し順次書き込み処理を行うこと、より小さなページ単位で書き込みアドレスを管理することで消去時間の短縮・隠蔽を行うことをあげていますが、これらもコントローラーが行うと考えられます。

・SSD のコントローラーは、SSD 内部の NAND フラッシュメモリーに対してデータ読み書きを行う際の仲介役のようなもの
・コントローラーによって SSD のデータ読み書き速度、SSD に保存されているデータの信頼性、SSD の寿命が決まってくる


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