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固態硬碟

近年來，在NAND Flash製程技術快速演進的推動下，SSD儲存空間的容量密度持續呈指數級增長，單位容量的價格也隨之下降。 儲存市場主流已從HDD轉向SSD，預計未來十年資料中心SSD的採用率將成長100倍。 控制IC對於SSD的「可靠性」和「效能」至關重要，例如要提高記憶體的可靠性和使用壽命，就需要依靠磨損均衡計算處理 (wear-leveling computing processing)。 為了提高存取通道的使用率，需要使用交織傳輸功能(interleave transmission function)。 為了確保資料的完整性，需要實現循環冗餘校驗（Cyclic Redundancy Check, CRC）和糾錯碼（Error Correcting Code, ECC）。 為了正確對應檔案系統和快閃記憶體儲存元件，需要有效率地執行快閃翻譯層（Flash Translation Layer, FTL）操作處理。 過去，業界使用速度較低的CPU，其在資料傳輸速度、系統回應速度、加解密、垃圾收集等方面的效能已無法滿足當今的控制需求。 尤其是在企業級SSD的設計和開發中，需要達到高效能、低功耗、資料完整性和嚴格安全性的目標。 因此，必須尋求新的CPU解決方案來滿足市場對SSD的效能要求。

固態硬碟採用多通道NAND快閃記憶體的平行存取架構，提供極高的讀寫效能。 此時CPU必須具有較高的運算能力來應對高速資料傳輸控制，SSD的讀寫記憶體頻寬在PCIe 5.0下可能達到16GB/s，通常SSD控制器會採用多CPU處理器架構用於SSD 控制和NAND閃存操作。 此外，服務品質（Quality of Service, QoS）、每秒輸入/輸出操作數（Input/Output Operations Per Second, IOPS）和每日驅動器寫入數（Drive Writes Per Day, DWPD）都需要具有一致的效能，並確保效能滿足高速、低延遲和低功耗的要求消費要求。 為了滿足上述條件，晶心提供了多款32位元RISC-V IP核，不僅具有領先的per-MHz效能，還具有許多可選功能，例如指令和資料快取、低延遲區域記憶體和ECC保護。 此外，ACE（Andes Custom Extension™）可透過支援特殊用途的自訂指令來提供額外的靈活性，使整個系統在效能、面積和功耗之間取得良好的平衡。 以下概述晶心科技適用於SSD的CPU解決方案：

AndesCore™ N25F: AndesCore™ N25F是一款基於AndeStar™ V5架構的32位元CPU內核，採用RISC-V技術，可提供高per-MHz效能和高頻運行，同時閘電路(gate count)總數較少。 N25F 附帶選項，包括用於高效分支執行的分支預測、指令和資料快取、用於低延遲存取的本機記憶體以及用於 L1 記憶體軟體錯誤保護的 ECC。 功能還包括用於服務各種類型系統事件的 PLIC 和向量中斷、AXI 64 位元或 AHB 64/32 位元匯流排、PowerBrake、QuickNap™ 以及用於低功耗和電源管理的 WFI 模式。

AndesCore™ D23: AndesCore™ D23是一款32位元3級管線CPU內核，具有一定的雙發能力。 D23實現了ePMP和sPMP，提高核心安全性； PPMA 用於動態更改記憶體屬性； Andes V5擴充功能包括StackSafe™用於硬體堆疊保護、CoDense™、PowerBrake和WFI/WFE。 在效能方面，它部署了多個可配置選項，例如動態分支預測、快取和本地記憶體、針對效能或面積最佳化的乘法器。 此外，它還具有豐富的功能，例如用於中斷處理的CLIC和PLIC、AHB-Lite系統匯流排和AHB-Lite低延遲介面、用於CPU本地週邊裝置的APB匯流排以及用於CPU本地週邊裝置的AHB -Lite本機記憶體存取埠。外部匯流排主控。

AndesCore™ N45: AndesCore™ N45是一款8級超標量處理器，每個週期發出兩條指令，顯著提高了效能效率。 此外，N45 還整合了 MemBoost，可大幅增強記憶體頻寬並減少記憶體存取密集型應用程式的記憶體延遲。 有 4 個 AXI masters用於連接外部記憶體和設備，可以請求不可快取或可快取 (non-cacheable or cacheable) 記憶體存取。 其他功能包括用於記憶體軟錯誤保護的ECC、具有向量調度和基於優先權搶佔增強功能的平台級中斷控制器(PLIC)、用於提高軟體品質的CoDense™ 和StackSafe™、用於電源管理的PowerBrake和WFI。

AndesCore™ A45MP: AndesCore™ A45MP 32位元多核心CPU是一款8級超標量處理器。 它具有用於基於 Linux 的應用程式的 MMU、用於高效分支執行的分支預測、用於低延遲存取的 1 級指令/資料快取和本地記憶體。 A45MP 對稱多處理器支援多達 4 個核心和一個具有指令和資料預取功能的二級快取控制器。 它管理 2 級快取一致性，包括無快取匯流排主控的 I/O 一致性。 其他A45MP 功能包括用於1級與2 級記憶體軟錯誤保護的ECC、具有向量調度和基於優先級搶佔增強功能的PLIC、用於軟體品質改進的CoDense™ 和StackSafe™、以及暫停至待機狀態、 CPU HotPlug、PowerBrake、和 WFI 用於電源管理。

AndesCore™ AX45MP: AndesCore™ AX45MP 64位元多核心CPU是一款8級超標量處理器。 它具有用於基於 Linux 的應用程式的 MMU、用於高效分支執行的分支預測、用於低延遲存取的 1 級指令/資料快取和本地記憶體。 AX45MP 對稱多處理器支援多達 8 個核心和一個具有指令和資料預取功能的二級快取控制器。 一致性管理器實作 MESI 協定來管理 1 級快取一致性，包括無快取匯流排主控的 I/O 一致性。 其他AX45MP 功能包括用於1級與2 級記憶體軟錯誤保護的ECC、具有向量調度和基於優先級搶佔增強功能的平台級中斷控制器(PLIC)、用於提高軟體品質的CoDense™ 和StackSafe™，以及暫停至待機/記憶體、CPU HotPlug、PowerBrake 和用於電源管理的 WFI。