Co je SLC Caching?

Moderní SSD nabízejí mnohem lepší poměr GB/$, než tomu bylo před pár lety. Když se SSD poprvé dostaly na trh, byly obecně v kapacitním rozsahu 64 GB nebo 128 GB. Byly také dražší než multiterabajtové HDD. Po léta se předpokládalo, že pokud chcete hodně úložiště a nechcete platit vysoké ceny, potřebujete pevný disk a musíte se smířit s nižším výkonem.

Věci jsou teď ale trochu jiné. Ano, SSD jsou stále dražší na GB než HDD, ale cena je mnohem blíže. 2TB SSD je aktuálně nejvýhodnější cenou pro SSD. 2TB SSD je zhruba dvakrát dražší než 2TB HDD. Za tyto dodatečné náklady nyní můžete získat ještě výraznější výkonnostní výhodu.

Stále platí, že pokud chcete mnoho terabajtů úložiště. Například je levnější získat HDD, pokud chcete velké pole RAID. Předpokládejme však, že se zabýváte pouze každodenními úrovněmi úložiště počítače pro domácí uživatele. V takovém případě je jedno- nebo dvouterabajtové SSD více než dostačující a nezruinuje.

Jak klesla cena?

Co se tedy změnilo? Co srazilo cenu na rozumnou úroveň? Za prvé, technologie prostě dospěla. Postupem času je výroba těchto věcí levnější. Některé technologické průlomy a inovace však skutečně změnily hru. 3D VNAND umožnilo výrazné zvýšení hustoty úložiště tím, že umožnilo paměťovým buňkám, aby byly naskládány na sebe, spíše než aby byly stlačeny blíže a blíže k sobě v jedné rovině. To není nepodobné tomu, jak vícepodlažní parkoviště umožňují zaparkovat více aut na stejné ploše jako rovné parkoviště.

Moderní SSD nyní obecně používají TLC flash paměť. TLC je zkratka pro Triple-Level Cell, což znamená, že každá paměťová buňka může uložit tři datové bity. Tím se ztrojnásobí kapacita úložiště dat stejného počtu paměťových buněk ve srovnání s pamětí Single-Layer Cell (SLC) u dřívějších SSD.

Tyto tři změny vysvětlují většinu cenového zlepšení u SSD. Došlo však také k mnoha dalším vývojům. Jde o to, že TLC přichází s několika docela velkými výhradami.

Jaký je problém s TLC?

Problém s vložením více bitů dat do jedné paměťové buňky je v tom, že zápis dat je podstatně složitější. Tím se proces zpomalí. To je problém, protože SSD mají být rychlé. Pohánějí nové generace standardů ke zdvojnásobení a zdvojnásobení šířky pásma, aby umožnily rychlejší ukládání.

I když na nejnovějších SSD PCIe 5 stále můžete číst z TLC na úžasných 16 GB, rozhodně na ně nemůžete zapisovat tak rychle. Ve skutečnosti jsou rychlosti zápisu TLC obecně někde kolem 2000 MB. To je stále mnohem rychlejší než HDD, ale pomalejší než PCIe 3 SSD.

Poznámka : TLC není jediný používaný typ flash paměti. Existuje relativně nízký počet Quad-Level Cell (QLC) SSD a vývoj Penta-Level Cell (PLC) SSD postupuje pro 4 a 5 bitů dat na buňku. Rychlost zápisu paměti QLC je v současné době kolem 350 MB, což je pomalejší než u HDD.

Zadejte mezipaměť SLC

Výrobci SSD vyvinuli mezipaměť SLC, aby se vyhnuli těmto výrazně sníženým rychlostem zápisu. Jedná se o jednoduchý trik zápisu dat do superrychlé flash paměti SLC. Data se pak na pozadí co nejrychleji zkopírují na pomalejší TLC flash. To umožňuje inzerované vysoké rychlosti zápisu SSD, pokud je k dispozici mezipaměť SLC pro zápis. Ve většině případů to není problém, ale může být, pokud provádíte podstatné operace zápisu najednou. Například obnovení nebo zápis zálohy obvykle zahrnuje zápis na velké procento jednotky.

Mezipaměť SLC se obvykle skládá ze dvou odlišných částí: statické mezipaměti SLC a dynamické mezipaměti pseudo-SLC. Statická mezipaměť je obecně malá, méně než 10 GB i na velkých 2TB discích. Statická mezipaměť je vždy k dispozici, i když je disk téměř plný. Jak název napovídá, velikost dynamické mezipaměti se liší podle zbývajícího místa na disku.

Větší SSD mají větší pseudo-SLC mezipaměti a mohou provádět větší zápisy při maximální rychlosti. Je důležité si uvědomit, že velikost dynamické mezipaměti je založena na zbývajícím volném místě, nikoli na celkové kapacitě disku. Velikost dynamické mezipaměti se zmenšuje při zaplnění disku. Mnoho SSD disků alokuje asi třetinu svého volného místa pro použití jako dynamická mezipaměť SLC. To může být kolem 600 GB na 2TB disku.

Řadič SSD volí zápis příchozích dat do mezipaměti SLC, protože je rychlý. To je důležité, protože data mohou být poskytnuta na SSD rychleji, než mohou být zapsána do mnohem pomalejší TLC flash paměti. Když je SSD v nečinnosti, řadič poté zkopíruje data do paměti TLC při nižších rychlostech zápisu. Data se tak ukládají prostorově efektivnějším způsobem a opět se uvolní mezipaměť SLC, aby bylo možné přijímat více operací zápisu při vysokých rychlostech. Dokud je v mezipaměti SLC místo, může SSD pracovat při maximálních inzerovaných rychlostech. Jakmile je mezipaměť plná, disk se musí zpomalit, a proto je užitečné mít velkou mezipaměť SLC.

Potenciální budoucnost

V současné době to nevyužívají žádné SSD, ale existuje potenciální případ použití pro mezipaměť MLC. MLC je zkratka pro Multi-Level Cell, špatně pojmenovanou metodu ukládání dvou bitů dat do buňky místo jednoho nebo tří. To je pomalejší než SLC, ale rychlejší než TLC. Zatímco SLC cache nabízejí fantastické rychlosti, kterým se MLC nemohlo rovnat, MLC by nabídlo dvojnásobnou velikost cache.

Teoreticky by se jednalo o vynikající střední cestu umožňující maximální rychlosti mezipaměti SLC, dokud nebude spotřebována mezipaměť SLC. Pak přetažením do mezipaměti MLC, pokud je stále třeba zapsat další data. To by bylo stále rychlejší než přímý zápis do paměti TLC nebo QLC, ale pravděpodobně by to vyžadovalo složitější logiku.

I když byly rychlosti TLC relativně vysoké, nebylo to nutné. S tím, jak jsou QLC a PLC SSD stále běžnější, přijdou s dalším snížením rychlosti zápisu. Sekundární ukládání do mezipaměti MLC může být způsob, jakým se technologie vyvíjí, aby to zmírnila.

Závěr

Ukládání do mezipaměti SLC je chytrá metoda ukládání do mezipaměti zápisu na SSD. Umožňuje vysoké přenosové rychlosti při zápisu do stovek gigabajtů na flash paměti, do které nominálně nelze zapisovat touto rychlostí. Data zapsaná do mezipaměti jsou co nejrychleji vyprázdněna do TLC nebo QLC flash paměti, aby se mezipaměť uvolnila pro maximální přenosové rychlosti.

Velikost mezipaměti SLC se liší v závislosti na zbývajícím volném místě na disku. To znamená, že větší a prázdnější disky mohou zapisovat více dat při špičkových rychlostech než menší SSD nebo SSD blíže kapacitě. Co myslíš? Dejte nám vědět v komentářích níže.