Hvad er SLC Caching?

Moderne SSD'er tilbyder et meget bedre GB pr. $-forhold, end de plejede for et par år tilbage. Da SSD'er først kom på markedet, var de generelt i kapacitetsområdet 64GB eller 128GB. De var også dyrere end multi-terabyte HDD'er. I årevis blev det antaget, at hvis du ville have masser af lagerplads og ikke ville betale høje priser, havde du brug for en HDD og måtte acceptere den lavere ydeevne.

Tingene er dog lidt anderledes nu. Ja, SSD'er er stadig dyrere pr. GB end HDD'er, men prisen er meget tættere på. En 2 TB SSD er i øjeblikket prissætningen for SSD'er. En 2TB SSD er omkring det dobbelte af prisen for en 2TB HDD. Du kan nu få en endnu større ydeevnefordel for den ekstra omkostning.

Det er stadig rigtigt, at hvis du vil have mange terabyte lagerplads. For eksempel er det billigere at få HDD'er, hvis du ønsker et stort RAID-array. Men antag, at du kun har at gøre med daglige hjemmebrugerniveauer af computerlagring. I så fald er en en- eller to-terabyte SSD mere end nok og vil ikke bryde banken.

Hvordan faldt prisen?

Så hvad ændrede sig? Hvad bragte prisen ned på fornuftige niveauer? Først og fremmest er teknologien simpelthen blevet modnet. Det bliver billigere at lave disse ting med tiden. Nogle teknologiske gennembrud og innovationer har dog været en reel game-changer. 3D VNAND tillod betydelige stigninger i lagertæthed ved at tillade hukommelsesceller at blive stablet oven på hinanden i stedet for at presses tættere og tættere sammen på et enkelt plan. Dette er ikke ulig hvordan parkeringspladser i flere etager tillader flere biler at blive parkeret i samme område som en flad parkeringsplads.

Moderne SSD'er bruger nu generelt TLC-flashhukommelse. TLC står for Triple-Level Cell, hvilket betyder, at hver hukommelsescelle kan lagre tre databits. Dette tredobler datalagringskapaciteten for det samme antal hukommelsesceller sammenlignet med Single-Layer Cell (SLC)-hukommelsen i tidligere SSD'er.

Disse tre ændringer forklarer størstedelen af ​​prisforbedringen på SSD'er. Men der har også været masser af andre udviklinger. Sagen er, at TLC kommer med nogle ret store forbehold.

Hvad er problemet med TLC?

Problemet med at lægge flere bits af data ind i en enkelt hukommelsescelle er, at det er væsentligt mere komplekst at skrive data. Dette forsinker processen. Dette er et problem, fordi SSD'er formodes at være hurtige. De har drevet nye generationer af standarder til at fordoble og fordoble båndbredden for at tillade hurtigere lagring.

Selvom du stadig kan læse fra TLC med flammende 16 GB på de nyeste PCIe 5 SSD'er, kan du bestemt ikke skrive til dem så hurtigt. Faktisk er TLC skrivehastigheder generelt et sted omkring 2000MBs. Det er stadig meget hurtigere end en HDD, men langsommere end PCIe 3 SSD'er.

Bemærk : TLC er ikke den eneste type flash-hukommelse, der bruges. Der er et relativt lavt antal Quad-Level Cell (QLC) SSD'er, og udviklingen af ​​Penta-Level Cell (PLC) SSD'er skrider frem for henholdsvis 4 og 5 bit data pr. celle. Skrivehastigheder for QLC-hukommelse er i øjeblikket omkring 350 MB, hvilket er langsommere end HDD'er.

Indtast SLC-cachen

SSD-producenter udviklede SLC-caching for at komme uden om disse stærkt reducerede skrivehastigheder. Dette er et simpelt trick til at skrive data til superhurtig SLC-flashhukommelse. Dataene kopieres derefter til det langsommere TLC-flash så hurtigt som muligt i baggrunden. Dette muliggør de annoncerede, hurtige skrivehastigheder på SSD'en, så længe der er SLC-cacheplads at skrive ind i. Dette er ikke et problem i de fleste tilfælde, men det kan være, hvis du laver betydelige skrivehandlinger på én gang. For eksempel involverer gendannelse eller skrivning af en sikkerhedskopi typisk skrivning til en stor procentdel af et drev.

SLC-cachen kommer typisk i to adskilte dele: en statisk SLC-cache og en dynamisk pseudo-SLC-cache. Den statiske cache er generelt lille, mindre end 10 GB selv på store 2 TB-drev. Den statiske cache er altid tilgængelig, selv når drevet er næsten fuldt. Den dynamiske cache varierer i størrelse, som navnet antyder, baseret på den resterende plads på drevet.

Større SSD'er har større pseudo-SLC caches og kan lave større skrivninger ved spidshastigheder. Det er vigtigt at bemærke, at den dynamiske cachestørrelse er baseret på den resterende ledige plads, ikke den samlede drevkapacitet. Den dynamiske cache-størrelse reduceres, efterhånden som drevet fyldes op. Mange SSD'er tildeler omkring en tredjedel af deres ledige plads til at blive brugt som dynamisk SLC-cache. Det kan være omkring 600 GB på et 2 TB-drev.

SSD-controlleren vælger at skrive indgående data til SLC-cachen, fordi den er hurtig. Dette er vigtigt, fordi dataene kan leveres til SSD'en hurtigere, end de kan skrives til den meget langsommere TLC-flashhukommelse. Når SSD'en så er inaktiv, kopierer controlleren dataene over til TLC-hukommelsen ved dens langsommere skrivehastigheder. Dette gemmer dataene på en mere pladseffektiv måde og frigør SLC-cachen igen for at acceptere flere skriveoperationer ved høje hastigheder. Så længe der er plads i SLC-cachen, kan SSD'en fungere med de højeste annoncerede hastigheder. Når cachen er fuld, skal drevet sænke farten, hvorfor det er nyttigt at have en stor SLC-cache.

Potentiel fremtid

Ingen SSD'er gør brug af det i øjeblikket, men der er også en potentiel brugssag for en MLC-cache. MLC står for Multi-Level Cell, en dårligt navngivet metode til at gemme to bits data i en celle i stedet for en eller tre. Dette er langsommere end SLC, men hurtigere end TLC. Mens SLC-cache tilbyder fantastiske hastigheder, som MLC ikke kunne matche, ville MLC tilbyde dobbelt cachestørrelse.

Teoretisk set ville dette være en fremragende mellemvej, der giver mulighed for maksimale SLC-cachehastigheder, indtil SLC-cachen er forbrugt. Så falder du til en MLC-cache, hvis der stadig skal skrives flere data. Dette ville stadig være hurtigere end direkte at skrive til TLC- eller QLC-hukommelsen, men ville sandsynligvis involvere mere kompliceret logik.

Selvom TLC-hastighederne har været relativt hurtige, har dette ikke været nødvendigt. Efterhånden som QLC og PLC SSD'er bliver mere almindelige, vil de komme med yderligere skrivehastighedsreduktioner. Sekundær MLC-caching kan være en måde, teknologien udvikler sig på for at afhjælpe dette.

Konklusion

SLC-caching er en smart metode til at skrive caching på SSD'er. Det giver mulighed for høje overførselshastigheder på skrivninger til hundredvis af gigabyte på flash-hukommelse, som nominelt ikke kan skrives til ved den hastighed. Data skrevet til cachen skylles til TLC- eller QLC-flashhukommelsen så hurtigt som muligt for at frigøre cachen til maksimale overførselshastigheder.

Mængden af ​​SLC-cache varierer afhængigt af den resterende ledige plads på drevet. Dette betyder, at større og tommere drev kan skrive flere data ved spidshastigheder end mindre SSD'er eller SSD'er tættere på kapacitet. Hvad synes du? Fortæl os det i kommentarerne nedenfor.