Que é a caché SLC?

Os SSD modernos ofrecen unha relación GB por $ moito mellor do que adoitaban hai uns anos. Cando os SSD chegaron por primeira vez ao mercado, xeralmente estaban no rango de capacidade de 64 GB ou 128 GB. Tamén eran máis caros que os discos duros de varios terabytes. Durante anos supúxose que se querías moito almacenamento e non querías pagar prezos altos, necesitabas un disco duro e tiñas que aceptar o menor rendemento.

Agora ben, as cousas son un pouco diferentes. Si, os SSD aínda son máis caros por GB que os HDD, pero o prezo é moito máis próximo. Un SSD de 2 TB é actualmente o punto de partida para os SSD. Un SSD de 2 TB é preto do dobre do prezo dun HDD de 2 TB. Agora podes obter unha vantaxe de rendemento aínda máis significativa por ese custo adicional.

Aínda é certo que si queres moitos terabytes de almacenamento. Por exemplo, é máis barato conseguir discos duros se quere unha gran matriz RAID. Pero supoña que só está a tratar cos niveis diarios de almacenamento do ordenador para os usuarios domésticos. Nese caso, un SSD dun ou dous terabytes é máis que suficiente e non romperá o banco.

Como baixou o prezo?

Entón, que cambiou? Que baixou o prezo a niveis razoables? En primeiro lugar, a tecnoloxía simplemente madurou. É máis barato facer estas cousas co paso do tempo. Non obstante, algúns avances e innovacións tecnolóxicas foron un verdadeiro cambio de xogo. O VNAND 3D permitiu aumentos significativos na densidade de almacenamento ao permitir que as células de memoria se apilasen unhas encima das outras en lugar de esmagar cada vez máis xuntas nun só plano. Isto non é diferente a como os aparcadoiros de varias plantas permiten estacionar máis coches na mesma zona que un aparcamento plano.

Os SSD modernos normalmente usan memoria flash TLC. TLC significa Triple-Level Cell, o que significa que cada célula de memoria pode almacenar tres bits de datos. Isto triplica a capacidade de almacenamento de datos do mesmo número de celas de memoria en comparación coa memoria de células de capa única (SLC) dos SSD anteriores.

Estes tres cambios explican a maior parte da mellora do prezo dos SSD. Non obstante, tamén houbo moitos outros desenvolvementos. O caso é que TLC vén con algunhas advertencias bastante grandes.

Cal é o problema con TLC?

O problema de poñer varios bits de datos nunha única cela de memoria é que é significativamente máis complexo escribir datos. Isto retarda o proceso. Este é un problema porque se supón que os SSD son rápidos. Impulsaron novas xeracións de estándares para duplicar e duplicar o ancho de banda para permitir un almacenamento máis rápido.

Aínda que aínda podes ler desde TLC a uns 16 GB abraiantes nos últimos SSD PCIe 5, definitivamente non podes escribirlles tan rápido. De feito, as velocidades de escritura TLC son xeralmente arredor dos 2000 MB. Aínda é moito máis rápido que un HDD pero máis lento que os SSD PCIe 3.

Nota : TLC non é o único tipo de memoria flash en uso. Hai un número relativamente baixo de SSD de célula cuádruple (QLC) e o desenvolvemento de SSD de célula penta-nivel (PLC) está progresando para 4 e 5 bits de datos por cela, respectivamente. As velocidades de escritura da memoria QLC son actualmente ao redor de 350 MB, o que é máis lenta que os discos duros.

Introduza a caché SLC

Os fabricantes de SSD desenvolveron caché SLC para evitar estas velocidades de escritura moi reducidas. Este é un truco sinxelo para escribir datos na memoria flash SLC súper rápida. Despois cópiase os datos ao flash TLC máis lento o máis rápido posible en segundo plano. Isto permite as velocidades de escritura rápidas anunciadas do SSD, sempre que haxa espazo na caché SLC para escribir. Isto non é un problema na maioría dos casos, pero pode selo se realizas operacións de escritura substanciais ao mesmo tempo. Por exemplo, restaurar ou escribir unha copia de seguridade normalmente implica escribir nunha gran porcentaxe dunha unidade.

A caché SLC normalmente vén en dúas partes distintas: unha caché SLC estática e unha caché pseudo-SLC dinámica. A caché estática é xeralmente pequena, menos de 10 GB incluso en unidades grandes de 2 TB. A caché estática sempre está dispoñible, aínda que a unidade estea case chea. A caché dinámica varía en tamaño, como o nome indica, en función do espazo restante na unidade.

Os SSD máis grandes teñen cachés pseudo-SLC máis grandes e poden facer escrituras máis grandes a velocidades máximas. É importante ter en conta que o tamaño da caché dinámica baséase no espazo libre restante, non na capacidade total da unidade. O tamaño da caché dinámica redúcese a medida que se enche a unidade. Moitos SSD destinan preto dun terzo do seu espazo libre para ser usado como caché SLC dinámica. Isto pode ser uns 600 GB nunha unidade de 2 TB.

O controlador SSD elixe escribir os datos entrantes na caché SLC porque é rápido. Isto é importante porque os datos pódense proporcionar ao SSD máis rápido do que se poden escribir na memoria flash TLC, moito máis lenta. Cando o SSD está inactivo, o controlador copia os datos na memoria TLC ás súas velocidades de escritura máis lentas. Isto almacena os datos dun xeito máis eficiente no espazo e libera a caché SLC de novo para aceptar máis operacións de escritura a altas velocidades. Mentres haxa espazo na caché SLC, o SSD pode funcionar ás súas velocidades máximas anunciadas. Unha vez que a caché está chea, a unidade ten que ralentizarse, polo que é útil ter unha gran caché SLC.

Futuro Potencial

Ningún SSD o fai uso polo momento, pero tamén hai un caso de uso potencial para unha caché MLC. MLC son as siglas de Multi-Level Cell, un método mal chamado de almacenar dous bits de datos nunha cela en lugar de un ou tres. Isto é máis lento que SLC pero máis rápido que TLC. Aínda que as cachés SLC ofrecen velocidades fantásticas que MLC non podería igualar, MLC ofrecería o dobre do tamaño da caché.

Teoricamente, este sería un excelente punto medio que permite velocidades máximas de almacenamento en caché SLC ata que se consuma a caché SLC. A continuación, solta a caché MLC se aínda hai que escribir máis datos. Isto aínda sería máis rápido que escribir directamente na memoria TLC ou QLC, pero probablemente implicaría unha lóxica máis complicada.

Aínda que as velocidades de TLC foron relativamente rápidas, isto non foi necesario. A medida que os SSD QLC e PLC sexan máis comúns, virán con máis reducións de velocidade de escritura. O caché secundario de MLC pode ser un xeito de desenvolver a tecnoloxía para paliar isto.

Conclusión

A caché SLC é un método intelixente de almacenamento en caché de escritura en SSD. Permite altas velocidades de transferencia nas escrituras nos centos de gigabytes na memoria flash que nominalmente non se poden escribir a esa velocidade. Os datos escritos na caché lévanse á memoria flash TLC ou QLC o máis rápido posible para liberar a caché para as velocidades de transferencia máximas.

A cantidade de caché SLC varía dependendo do espazo libre restante na unidade. Isto significa que as unidades máis grandes e baleiras poden escribir máis datos a velocidade máxima que as unidades SSD máis pequenas ou SSD máis próximas á capacidade. Que opinas? Avísanos nos comentarios a continuación.