Čo je ukladanie do vyrovnávacej pamäte SLC?

Moderné SSD disky ponúkajú oveľa lepší pomer GB/$, než tomu bolo pred niekoľkými rokmi. Keď sa SSD prvýkrát dostali na trh, boli zvyčajne v rozsahu kapacity 64 GB alebo 128 GB. Boli tiež drahšie ako multi-terabajtové HDD. Roky sa predpokladalo, že ak chcete veľa úložného priestoru a nechcete platiť vysoké ceny, potrebujete pevný disk a museli ste akceptovať nižší výkon.

Teraz sú však veci trochu iné. Áno, SSD sú stále drahšie na GB ako HDD, ale cena je oveľa bližšie. 2TB SSD je v súčasnosti cenovým sladkým bodom pre SSD. 2TB SSD je približne dvojnásobok ceny 2TB HDD. Teraz môžete za tieto dodatočné náklady získať ešte výraznejšiu výkonnostnú výhodu.

Stále platí, že ak chcete veľa terabajtov úložiska. Napríklad je lacnejšie získať HDD, ak chcete veľké pole RAID. Predpokladajme však, že máte dočinenia iba s úrovňami úložného priestoru počítača pre domácich používateľov. V takom prípade je jedno- alebo dvojterabajtový SSD disk viac než dostatočný a nič nezruinuje.

Ako klesla cena?

Čo sa teda zmenilo? Čo znížilo cenu na rozumnú úroveň? V prvom rade technika jednoducho dozrela. Časom je výroba týchto vecí lacnejšia. Niektoré technologické objavy a inovácie však skutočne zmenili hru. 3D VNAND umožnilo výrazné zvýšenie hustoty úložiska tým, že umožnilo pamäťovým bunkám ukladať na seba, a nie pritláčať k sebe bližšie a bližšie v jednej rovine. Nie je to nepodobné tomu, ako viacposchodové parkoviská umožňujú zaparkovať viac áut na rovnakej ploche ako rovné parkovisko.

Moderné SSD teraz vo všeobecnosti používajú TLC flash pamäť. TLC znamená Triple-Level Cell, čo znamená, že každá pamäťová bunka môže uložiť tri dátové bity. Tým sa strojnásobí kapacita ukladania údajov rovnakého počtu pamäťových buniek v porovnaní s pamäťou Single-Layer Cell (SLC) v starších SSD.

Tieto tri zmeny vysvetľujú väčšinu cenového zlepšenia SSD diskov. Došlo však aj k mnohým ďalším vývojom. Ide o to, že TLC prichádza s niektorými dosť veľkými výhradami.

Aký je problém s TLC?

Problém s vkladaním viacerých bitov údajov do jednej pamäťovej bunky je v tom, že zapisovanie údajov je podstatne zložitejšie. To spomaľuje proces. To je problém, pretože SSD majú byť rýchle. Poháňajú nové generácie štandardov na zdvojnásobenie a zdvojnásobenie šírky pásma, aby umožnili rýchlejšie ukladanie.

Zatiaľ čo na najnovších PCIe 5 SSD diskoch môžete stále čítať z TLC s ohromujúcich 16 GB, určite na ne nemôžete zapisovať tak rýchlo. V skutočnosti sú rýchlosti zápisu TLC vo všeobecnosti niekde okolo 2 000 MB. To je stále oveľa rýchlejšie ako HDD, ale pomalšie ako PCIe 3 SSD.

Poznámka : TLC nie je jediný používaný typ flash pamäte. Existuje relatívne nízky počet Quad-Level Cell (QLC) SSD a vývoj Penta-Level Cell (PLC) SSD napreduje pre 4 a 5 bitov dát na bunku. Rýchlosti zápisu pamäte QLC sú v súčasnosti okolo 350 MB, čo je pomalšie ako HDD.

Zadajte vyrovnávaciu pamäť SLC

Výrobcovia SSD vyvinuli vyrovnávaciu pamäť SLC, aby obišli tieto výrazne znížené rýchlosti zápisu. Ide o jednoduchý trik zápisu dát do superrýchlej flash pamäte SLC. Údaje sa potom skopírujú do pomalšieho blesku TLC čo najrýchlejšie na pozadí. To umožňuje inzerované rýchle rýchlosti zápisu SSD, pokiaľ je k dispozícii priestor vyrovnávacej pamäte SLC na zápis. Vo väčšine prípadov to nie je problém, ale môže byť, ak vykonávate podstatné operácie zápisu naraz. Napríklad obnovenie alebo zápis zálohy zvyčajne zahŕňa zápis na veľké percento jednotky.

Vyrovnávacia pamäť SLC sa zvyčajne skladá z dvoch odlišných častí: statická vyrovnávacia pamäť SLC a dynamická vyrovnávacia pamäť pseudo-SLC. Statická vyrovnávacia pamäť je vo všeobecnosti malá, menej ako 10 GB aj na veľkých 2TB diskoch. Statická vyrovnávacia pamäť je vždy k dispozícii, aj keď je disk takmer plný. Veľkosť dynamickej vyrovnávacej pamäte sa líši, ako naznačuje názov, v závislosti od zostávajúceho miesta na disku.

Väčšie disky SSD majú väčšie vyrovnávacie pamäte pseudo-SLC a môžu robiť väčšie zápisy pri špičkových rýchlostiach. Je dôležité poznamenať, že veľkosť dynamickej vyrovnávacej pamäte je založená na zostávajúcom voľnom priestore, nie na celkovej kapacite disku. Veľkosť dynamickej vyrovnávacej pamäte sa pri zapĺňaní disku znižuje. Mnoho SSD diskov alokuje približne tretinu svojho voľného miesta na použitie ako dynamickú vyrovnávaciu pamäť SLC. To môže byť približne 600 GB na 2TB disku.

Radič SSD sa rozhodne zapisovať prichádzajúce údaje do vyrovnávacej pamäte SLC, pretože je rýchly. Je to dôležité, pretože dáta môžu byť poskytnuté na SSD rýchlejšie, ako môžu byť zapísané do oveľa pomalšej TLC flash pamäte. Keď je SSD nečinný, radič potom skopíruje údaje do pamäte TLC pri nižších rýchlostiach zápisu. Dáta sa tak uložia priestorovo efektívnejším spôsobom a opäť sa uvoľní vyrovnávacia pamäť SLC, aby bolo možné prijať viac operácií zápisu pri vysokých rýchlostiach. Pokiaľ je miesto vo vyrovnávacej pamäti SLC, SSD môže pracovať pri svojich maximálnych inzerovaných rýchlostiach. Keď je vyrovnávacia pamäť plná, disk sa musí spomaliť, a preto je užitočné mať veľkú vyrovnávaciu pamäť SLC.

Potenciálna budúcnosť

Momentálne to nevyužívajú žiadne SSD, ale existuje potenciálny prípad použitia aj pre vyrovnávaciu pamäť MLC. MLC je skratka pre Multi-Level Cell, zle pomenovanú metódu ukladania dvoch bitov údajov do bunky namiesto jedného alebo troch. Toto je pomalšie ako SLC, ale rýchlejšie ako TLC. Zatiaľ čo vyrovnávacie pamäte SLC ponúkajú fantastické rýchlosti, ktorým sa MLC nedokázalo vyrovnať, MLC by ponúkalo dvojnásobnú veľkosť vyrovnávacej pamäte.

Teoreticky by to bola vynikajúca stredná cesta umožňujúca maximálnu rýchlosť ukladania do vyrovnávacej pamäte SLC, kým sa nevyčerpá vyrovnávacia pamäť SLC. Potom prejdite do vyrovnávacej pamäte MLC, ak je stále potrebné zapísať viac údajov. Stále by to bolo rýchlejšie ako priamy zápis do pamäte TLC alebo QLC, ale pravdepodobne by to vyžadovalo komplikovanejšiu logiku.

Aj keď boli rýchlosti TLC relatívne vysoké, nebolo to potrebné. Keď sa QLC a PLC SSD stanú bežnejšími, prídu s ďalším znížením rýchlosti zápisu. Sekundárne ukladanie do vyrovnávacej pamäte MLC môže byť spôsob, akým sa technológia vyvíja na zmiernenie tohto problému.

Záver

Ukladanie do vyrovnávacej pamäte SLC je šikovný spôsob ukladania do vyrovnávacej pamäte zápisu na SSD. Umožňuje vysoké prenosové rýchlosti pri zápise do stoviek gigabajtov na flash pamäti, na ktorú sa nominálne nedá zapisovať touto rýchlosťou. Údaje zapísané do vyrovnávacej pamäte sa čo najrýchlejšie vyprázdnia do pamäte flash TLC alebo QLC, aby sa uvoľnila vyrovnávacia pamäť pre špičkové prenosové rýchlosti.

Množstvo vyrovnávacej pamäte SLC sa líši v závislosti od voľného miesta na disku. To znamená, že väčšie a prázdnejšie disky dokážu zapísať viac dát pri špičkových rýchlostiach ako menšie SSD alebo SSD, ktoré sú bližšie k kapacite. Co si myslis? Dajte nám vedieť v komentároch nižšie.