Сравнение типов флеш-памяти nand

Одноуровневые твердотельные накопители (SLC)

Самым основным типом SSD является SSD с одноуровневой ячейкой (SLC). SLC принимают один бит на ячейку памяти. Это немного, но у него есть некоторые преимущества. Во-первых, SLC — это самый быстрый тип SSD. Они также более прочные и менее подвержены ошибкам, поэтому считаются более надежными, чем другие твердотельные накопители.

SLC популярны в корпоративных средах, где потеря данных менее допустима, а надежность является ключевым моментом. SLC, как правило, дороже и обычно недоступны для потребителей. Например, я нашел на Amazon корпоративный твердотельный накопитель SLC объемом 128 ГБ, который стоит столько же, сколько твердотельный накопитель потребительского уровня емкостью 1 ТБ с TLC NAND.

Если вы видите потребительский SLC SSD, вероятно, он имеет другой тип NAND и SLC-кеш для повышения производительности.

Почему TLC не популярны?

Почему существует проблема жизни с SSD без механической структуры? Из-за рабочего принципе, приложенное напряжение блока флэш-памяти записывается или стирается, что приводит к физической потери оксида кремния изолятора. Эта вещь только толщиной 10 нм в зоне, и он будет тоньше каждый раз, когда электрон проходит.

Кроме того, из — за этого, оксиды кремния становится тоньше, а электроны могут оставаться в изоляции диоксида кремния, а время стирания будет расширен, поскольку при достижении напряжения, это занимает больше времени, более высокий наддув.. Главный контроллер не имеет возможностей программирования изменения и стертое напряжение. Если исходное значение напряжения конструкции является ненормальным, главным управляющий будет пробовать разные напряжения, что, естественно, требует времени, а также приносит большее давление к оксиду кремния и ускоряет потерю.И, наконец, главное управление Программирование и стирание флэш-блок TLC требует все больше и больше, и в конечном счете достигает серьезную производительность удара, и блок флэш-памяти также отменена.

В то же время, обычный флэш-память 2D уменьшается после определенной плотности, количество заряда хранится в каждом источнике питания будет падать, и контракт ТСХ изолирующий слой, соседние ячейки памяти также генерировать заряд помехи, и после процесса 20 нм блок ячейки находится между явление интерференции является более серьезным, и если данные не обновляются, это будет выглядеть , как три звезды 840 EVO , чтобы забрать явление.Поэтому, прежде чем новые технологии, такие как новый главный контроль, производители никогда не осмелится запустить на рынок в TLC SSD, и неизбежно возникли проблемы с надежностью. В конце концов, данные больше всего.

Преимущества использования SLC кэша

Основные преимущества использования SLC кэша:

1. Высокая скорость записи: SLC кэш позволяет достичь очень высокой скорости записи данных на SSD-диск. Память SLC работает по принципу «1 ячейка – 1 бит», что ускоряет процесс записи и значительно снижает время, затрачиваемое на эту операцию.
2. Долговечность: SLC кэш имеет более высокую степень надежности и долговечности по сравнению с другими типами Flash-памяти, такими как MLC (Multi-Level Cell) и TLC (Triple-Level Cell). Это означает, что SSD-диск, использующий SLC кэш, будет служить дольше и оставаться в хорошем рабочем состоянии даже при интенсивном использовании.
3. Оптимальная производительность: Использование SLC кэша позволяет достичь оптимальной производительности SSD-диска. SLC кэш позволяет сглаживать пики нагрузки на диск, улучшать время отклика системы и обеспечивать более стабильную работу даже при одновременном выполнении множества операций чтения и записи данных.
4. Лучшая совместимость: SSD-диски с SLC кэшем обычно лучше совместимы с различными операционными системами и программным обеспечением. Это позволяет использовать такие диски в разных типах систем, начиная от настольных компьютеров и ноутбуков, и заканчивая серверами и рабочими станциями.

В итоге, использование SLC кэша позволяет достичь высокой скорости записи данных, улучшить надежность и долговечность SSD-диска, обеспечить оптимальную производительность и обеспечить лучшую совместимость с различным программным обеспечением. Все это делает SLC кэш весьма привлекательным и эффективным вариантом для использования в SSD-дисках.

Exploring Slc Cache

SSD Dram Cache and SLC Cache are both important components for improving storage performance.

While SSD Dram Cache relies on dynamic random-access memory to enhance speed, SLC Cache utilizes single-level cell technology to provide even faster data access, making it an attractive option for those seeking top-tier performance.

Ssd Dram Cache Vs Slc Cache

SLC Cache, also known as Single-Level Cell Cache, is a caching technology used in solid-state drives (SSDs) to enhance performance and endurance.

It is a type of NAND flash memory that stores one bit of data per cell, making it faster and more reliable than other types of cache.

Definition And Purpose Of Slc Cache

• SLC Cache refers to a small portion of the SSD that is dedicated to storing frequently accessed data.
• Its purpose is to improve the read and write performance of the SSD by accelerating data transfer.

Advantages Of Slc Cache

• Faster Speed: SLC Cache enables quicker data retrieval and writing, leading to improved overall performance.

Enhanced Endurance: Since SLC Cache stores data in a single bit per cell, it reduces wear on the SSD, increasing its lifespan.

Improved Reliability: SLC Cache’s single-level cell structure offers better data integrity and reduces the chances of errors or data corruption.

Impact On Performance And Endurance

• Performance: SLC Cache significantly enhances the read and write speeds of an SSD, resulting in faster data access and file transfers.

Endurance: By utilizing SLC Cache, SSDs can handle heavy workloads without wearing out quickly. With less data movement across the NAND cells, the SSD’s endurance is improved.

Comparison With Ssd Dram Cache

• SLC Cache and SSD DRAM Cache serve similar purposes, improving SSD performance.
• While SLC Cache uses NAND flash memory, SSD DRAM Cache utilizes volatile DRAM (Dynamic Random Access Memory) for caching.

SLC Cache is more cost-effective than SSD DRAM Cache since NAND flash memory is cheaper to manufacture.
However, SSD DRAM Cache offers higher speed and durability compared to SLC Cache.

Use Cases And Applications

SLC Cache is beneficial in various scenarios where high-speed data access is crucial:

• Gaming: SLC Cache can accelerate game loading times and improve the overall gaming experience.
• Creative Work: Tasks like video editing or graphic design often require quick file transfers, which SLC Cache can facilitate.
• Database Management: SLC Cache can enhance the efficiency of database operations, ensuring fast data retrieval and processing.

SLC Cache is a valuable caching technology that enhances the performance and endurance of solid-state drives. With its faster speeds, increased endurance, and improved reliability, SLC Cache proves to be a valuable addition to SSDs in a variety of use cases.

Potential Future

No SSDs make use of it at the moment, but there is a potential use case for an MLC cache too. MLC stands for Multi-Level Cell, a poorly named method of storing two bits of data in a cell rather than one or three. This is slower than SLC but faster than TLC. While SLC caches offer fantastic speeds that MLC couldn’t match, MLC would offer twice the cache size.

Theoretically, this would be an excellent middle ground allowing for peak SLC caching speeds until the SLC cache is consumed. Then dropping to an MLC cache if more data still needs to be written. This would still be faster than directly writing to the TLC or QLC memory but would likely involve more complicated logic.

While TLC speeds have been relatively fast, this hasn’t been necessary. As QLC and PLC SSDs become more common, they will come with further write speed reductions. Secondary MLC caching might be a way the technology develops to alleviate this.

SLC кэш: основные понятия и преимущества

Основное отличие SLC-кэша от других типов кэшей заключается в том, что каждая ячейка памяти SLC-накопителя может хранить только одно значение данных. Это означает, что SLC-кэш обладает более высокой надежностью и долговечностью по сравнению с другими типами кэшей.

Одним из основных преимуществ SLC-кэша является его скорость работы. Благодаря использованию только одного уровня ячеек памяти, SLC-кэш способен работать гораздо быстрее по сравнению с кэшами, использующими многу уровней ячеек.

Еще одним преимуществом SLC-кэша является его повышенная надежность. Так как каждая ячейка хранит только одно значение данных, вероятность возникновения ошибок записи или сбоя в работе кэша снижается.

Кроме того, SLC-кэш является более долговечным по сравнению с другими типами кэшей. Это связано с тем, что при записи данных в ячейку SLC-кэша не происходит износа, так как значение каждой ячейки меняется редко.

Основные понятия SLC кэша:

• SLC-накопитель: накопитель данных, который использует технологию SLC-кэша для повышения производительности и надежности.
• Ячейка памяти: единица памяти SLC-накопителя, которая может хранить только одно значение данных.
• Запись данных: процесс записи значения данных в ячейку памяти SLC-накопителя.
• Чтение данных: процесс чтения значения данных из ячейки памяти SLC-накопителя.

Использование SLC-кэша позволяет повысить производительность и надежность накопителя данных за счет быстрой работы и более долговечных ячеек памяти. Эта технология находит применение во многих сферах, где требуется высокая скорость доступа к данным и высокая надежность хранения информации.

What is QLC NAND Flash and Which SSD use it?

In a bid to make solid-state drives (SSDs) as capacious as traditional hard drives, storage suppliers have looked to insert ever more bits and bytes into NAND flash. Quad-level cell (QLC) drives are the latest development of flash storage technology. As the name suggests, the technology stores four bits per cell. The way QLC flash and all other NAND flash stores data is essentially the same, using an electrical charge to determine whether each cell is a “0” or a “1”. There are billions of such cells on a silicon substrate and they can be used to store terabytes of information. QLC can store four bits of data using 16 states, which means using 16 different voltage levels. This sounds great, but there are issues. Penta-level cell (PLC) has now also appeared on the horizon, but that’s another story.

Best for HIGH CAPACITY AT AN IMPROVED PRICE POINT

Pros:

• By FAR the larger availability capacity potential
• Best Price vs storage capacity price point
• Bigger storage potential on smaller physical circuit space on drives

Cons:

• Questionable durability in comparison with more dense layered NAND like MLC and eMLC
• Needs a decent controller on the board to get the most from it

Recommended for:

Storage devices and pre-built SSD Flash storage that prioritizes Capacity over all else

QLC NAND Focused SSDs

Conclusion

The discussion of SSD DRAM cache vs SLC cache has shed light on the importance of understanding the differences between these two technologies.

Both options offer benefits and trade-offs. SSDs with DRAM cache excel in terms of speed and performance, making them ideal for high-intensity tasks.

On the other hand, SLC cache provides a more cost-effective solution without compromising too much on performance. Selecting the right option depends on individual needs and budget constraints.

Ultimately, with the proper understanding and careful consideration of your unique circumstances, you can make an informed decision and choose the cache technology that best suits your needs.

Форм-фактор SSD.

SSD накопители выпускаются в разных форматах. Всего их, на данный момент, пять.

SATA — Это самый распространенный вид накопителей на 2,5 дюйма. Их можно установить, как в настольный ПК, так и в ноутбук. Только в ноутбуке придется убрать более объемный HDD или CD-ROM. Диски размером 1,8 дюйма с интерфейсом SATA распространены меньше. Советую брать диски формата SATA-3, у них скорость чтения/записи гораздо выше, чем у SATA-2, около 500мб/с и выше.

mSATA — Как правило диски этого формата устанавливаются в ноутбуках, где для них предназначен специальный отсек. По скорости, некоторые модели уступают дискам формата SATA.

PCI-E — Самую большую скорость чтения/записи, благодаря шине PCI-E, показывают диски именно этого формата, до 2000Мб/с. Но они и самые дорогие из твердотельных.

Гибридные(SSHD) — Это такие диски, где в качестве основного носителя используется обычный жесткий диск, а в качестве кеш памяти, SSD накопитель. Такой способ позволяет быстро запускать приложения, которые часто используются. В целом скорость такого диска, как и обычного HDD, но некоторые программы работают очень быстро.

USB — Внешние диски не отличаются большой скоростью, потому что порт USB является тут слабым звеном. Советую покупать диски с интерфейсом USB 3.0, так скорость будет намного выше USB 2.0. Но для внешнего диска никогда и не требовалась такая же скорость, как и для внутреннего. Так что, если вам скорость не так важна, то лучше купить обычный жесткий диск, и дешевле и больше объем.

Твердотельные накопители Quad-Level Cell (QLC)

Intel 660p был первым потребительским QLC SSD, выпущенным в 2018 году. 

Приводы с четырёхуровневой ячейкой (QLC) могут записывать четыре бита на ячейку. Теперь вы видите закономерность в названии?

QLC NAND может упаковывать гораздо больше данных, чем другие типы, но прямо сейчас это сильно сказывается на производительности дисков QLC. Это особенно актуально, когда кэш заканчивается во время передачи больших файлов (40 ГБ или больше). Это может быть краткосрочной проблемой, поскольку производители пытаются оптимизировать QLC.

Однако прочность также вызывает беспокойство. Накопитель Crucial P1 QLC NVMe бюджетного уровня имеет рейтинг только 100 TBW для модели на 500 ГБ и только 200 TBW для 1 ТБ. Это большая разница по сравнению с TLC, но все же достаточно для домашнего использования.

Что такое SLC-кэш, и как он реализован

Чтение и запись данных на SSD-накопитель происходит по битам. Запись в ячейки SLC памяти самая быстрая, так как одна ячейка содержит лишь один бит. С TLC-накопителями сложнее. Чтобы записать одну ячейку, необходимо несколько раз считать с нее данные, для того чтобы далее их правильно записать. А дополнительные операции чтения с ячейкой значительно увеличивают время.

И для того, чтобы повысить скорость записи в TLC ячейки, производители прибегли к простой хитрости. В начале записи контроллер сохраняет данные по одному биту на ячейку, что называется режимом SLC. Это значительно увеличивает скорость записи. Продолжая запись, контроллер в фоновом режим уплотняет записанные данные в ячейку, преобразуя ее в трехбитную. Но такая быстрая запись не может быть постоянной. Объем накопителя все же рассчитывается из трех бит на ячейку. Следовательно, после заполнения SLC-кэша, скорость падает и достаточно сильно. SLC-кэш бывает реализован разными способами:

1. Ограниченная выделенная область SSD-диска.На SSD с контроллером Phison PS3111-S11 выделяется небольшой объем диска (SLC-кэш) — как правило, это 4–6 ГБ, куда данные пишутся с максимальной скоростью. Если вы решите разом записать данные, объем которых больше, чем эта область, то вы увидите сильное падение скорости после переполнения SLC-кэша. Пример ограниченного SLC-кэша на Patriot P210 256GB (P210S256G25).

Следовательно, на QLC накопителях в таком режиме максимальная скорость будет на четверть свободного объема накопителя или меньше — все зависит от реализации SLC-кэша. Пример SLC-кэша на Smartbuy Nitro 480GB (SBSSD-480GQ-MX902-25S3). Объем SLC-кэша на QLC накопителе составил всего 23 % от общего свободного объема SSD.

Большинство пользователей не столкнутся с заполнением SLC-кэша при работе с SSD накопителем и вот почему:

• Для того чтобы заполнить SLC-кэш накопителя, необходимо записывать на него большой объем данных с другого SSD-накопителя. А пока у большинства пользователей в ПК используется всего один SSD и запись больших объемов данных бывает редко.
• При скачивании данных из интернета, пропускная способность канала 100 Мбит не позволит SLC-кэшу переполнится.
• При установке и распаковке игр на накопитель, больше задействован процессор и оперативная память, запись на накопитель происходит нелинейно.
• При скачивании данных с жесткого диска, скорость которых меньше SSD в несколько раз, SLC-кэш в большинстве случаев не успеет заполниться, чтобы снизить скорость записи
• Просмотр видео высокой четкости тоже никак не скажется на скорости вашего накопителя, несмотря на кэширование браузера.

Ошибки, допускаемые при замере скорости

Чаще всего пользователи утилиты оказываются недовольны тем, что результаты тестов сильно не совпадают с заявленной производительностью накопителей. Такие расхождения могут быть вызваны неправильными действиями самих юзеров. В качестве примера можно привести измерение скорости USB-флешки спецификации 3.0, когда она вставляется в разъём 2.0. В результате вы получите скорость порта, а не самого носителя, и они будут сильно отличаться.

Та же ситуация с жёсткими дисками, особенно съёмными. Подключив винчестер типа SATA 3 в разъём SATA 2, вы получите недостоверные результаты. С картами памяти ситуация аналогичная: скорость картридера должна быть не меньше скорости тестируемого накопителя.

И ещё один нюанс: во время тестирования недопустимо запускать приложения, активно осуществляющие операции чтения/записи. Желательно, чтобы в числе запущенных программ числилась только CrystalDiskMark.

Наконец, на портативных накопителях должно быть достаточно свободного пространства, иначе тестовые файлы на них просто не поместятся.

Что такое SLC кэш?

SLC кэш представляет собой специально выделенную область памяти внутри SSD, где данные временно хранятся перед их записью на основную память. Такой кэш создается за счет использования быстрого типа флэш-памяти — одноуровневых ячеек (SLC), которые характеризуются высокой скоростью записи и стирания, а также устойчивостью к износу.

За счет SLC кэша SSD получает возможность быстро и эффективно обрабатывать большие объемы данных, ускоряя операции чтения и записи. Данные, которые попадают в кэш, записываются и считываются с намного большей скоростью, чем при работе с основной памятью SSD.

SLC кэш также повышает надежность работы SSD. При возникновении сбоев или сигнала отключения питания, данные, находящиеся в кэше, могут быть быстро сохранены в основную память, что помогает предотвратить потерю информации. Кроме того, благодаря использованию SLC ячеек, SSD с кэшем имеет более долгий срок службы.

Важно отметить, что объем SLC кэша может варьироваться в зависимости от модели SSD. Чем больше кэш, тем больше данных можно записать в быстром режиме перед переходом к использованию медленной основной памяти

Устройство SSD

Плату SSD можно условно разделить на 3 основных блока:

1. 3D NAND-память (не путать с NOR Flash). Эта часть используется для хранения данных в энергонезависимых блоках, которые не требуют постоянного питания от электросети.
2. DDR. Небольшое количество энергозависимой памяти, которой нужно питание для сохранения данных. Используется с целью кэширования информации для будущего доступа. Эта опция доступна не на всех накопителях.
3. Контроллер. Выступает в качестве посредника, соединяя 3D NAND-память и компьютер. Контроллер также содержит встроенное программное обеспечение, которое помогает управлять SSD.

NAND-память, в отличие от NOR, построена из множества ячеек, содержащих биты, которые включаются или выключаются за счет электрического заряда. Организация этих отключаемых ячеек представляет данные, хранящиеся на SSD. Количество битов в этих ячейках также определяется разновидностью памяти. Например, в Single Level Cell (SLC) ячейка содержит 1 бит. Накопители NOR обычно используются в сетевых устройствах.

Причина, по которой флешка SLC располагает малым объемом памяти, заключается в ее небольшом физическом размере по сравнению с другими элементами Printed Circuit Board (PCB). Не стоит забывать, что PCB включает контроллер, память DDR и 3D NAND-память, которые нужно как-то разместить внутри системного блока персонального компьютера. Память MLC NAND удваивает количество бит на ячейку, а TLC — утраивает. Это положительно сказывается на объеме памяти. Накопители NOR предоставляют доступ к случайной информации, из-за чего их не используют, как жесткий диск.

Есть определенные причины, по которым производители продолжают выпускать флеш-память с 1 битом на ячейку. Накопители SLC считаются самыми быстрыми и надежными, но они относительно дорогие и обладают ограниченным объемом памяти. Вот почему такое устройство наиболее предпочтительно для компьютеров, которые подвергаются сильным нагрузкам.

Когда SSD-кэш будет полезен

SSD-кэш подходит для ситуаций, когда система хранения данных получает не только последовательную нагрузку, но и определенный процент случайных запросов. При этом эффективность SSD-кэширования будет значительно выше в ситуациях, когда случайные запросы характеризуются пространственной локальностью, то есть на определенном адресном пространстве формируется область «горячих» данных.

На практике появление случайных запросов среди равномерной последовательной нагрузки совсем не редкость. Это может происходить при одновременной работе на сервере нескольких различных приложений. Например, одно имеет установленный приоритет и работает с последовательными запросами, а другие время от времени обращаются к данным (в том числе, повторно) в случайном порядке. Другим примером возникновения случайных запросов может быть так называемый I/O Blender Effect, который перемешивает последовательные запросы.

Если на СХД поступает нагрузка с большой частотой случайных и мало повторяющихся запросов, то эффективность SSD-кэша будет снижаться.

Рисунок 1. Равномерный временной интервал с предсказуемой частотой обращений

При большом количестве таких обращений пространство SSD-накопителей будет быстро заполняться, и производительность системы будет стремиться к скорости работы на HDD-накопителях.

Следует помнить, что SSD-кэш является довольно ситуативным инструментом, который будет показывать свою продуктивность далеко не во всех случаях. В общих чертах его использование будет полезным при следующих характеристиках нагрузки:

• случайные запросы на чтение или на запись имеют низкую интенсивность и неравномерный временной интервал;
• количество операций ввода-вывода на чтение значительно больше, чем на запись;
• количество «горячих» данных будет предполагаемо меньше размеров рабочего пространства SSD.

Гибридные жесткие диски

Гибридные жесткие диски (SSHD) представляют собой гибрид классического магнитного диска и твердотельного накопителя, но их время уже позади из-за значительного падения цен на твердотельные накопители.

Гибридные диски состоят из большого жесткого диска и небольшого твердотельного накопителя с типичным размером флэш-памяти в восемь гигабайт. Новые данные сначала попадают на основной диск. Со временем контроллер накопителя запоминает, какие файлы загружаются часто, и копирует их на твердотельный накопитель, откуда они могут быть прочитаны значительно быстрее.

Запуск системы и программ можно заметно ускорить с помощью SSHD. Однако, ограничивающим фактором является размер кеш-памяти SSD. Гибридные диски далеко не так быстры, как чистые SSD. Поэтому мы всегда рекомендуем комбинацию SSD для операционной системы и часто используемых программ и обычного жесткого диска для мультимедийных данных, таких как фотографии и фильмы, которые не так сильно зависят от того, насколько быстро они могут быть загружены.

Типы SSD

Если говорить о разновидностях твердотельных накопителей, то классифицировать их можно по форм-фактору, по интерфейсу и типу подключения.

О физическом размере, коим и является форм-фактор SSD, я уже подробно писал, но кратко повторю самые распространенные типы:

• 2.5-дюйма. Внешние габариты и расположение интерфейсных разъемов полностью соответствуют классическим HDD аналогичного форм-фактора. Разве что SSD гораздо легче. Такие накопители в подавляющем большинстве случаев имеют интерфейс SATA III. За исключением немногих моделей с интерфейсом U.2, предназначенных для использования в серверах.
• mSATA. Устаревший тип, но разъемы этого форм-фактора еще можно встретить в некоторых ноутбуках выпуска начала 2010-х годов. По интерфейсу и скоростным показателям полный аналог 2.5-дюймовым твердотельным SATA накопителям.
• M.2. Подробно об этом размере накопителей я также писал тут. Современный перспективный форм-фактор, в котором выпускаются SSD с самыми ходовыми интерфейсами. Незаменимы практически в каждом современном ноутбуке, да и в стационарных ПК более, чем желанный компонент. По габариту это небольшая платка с размерами от 2230 до 22110 (напомню, что 22 в данном случае это ширина платы в мм, а 30 (42, 80, 110) – ее длина.
• AIC. В действительности, это тот же SSD M.2, но только в комплекте со специальной платой, которая устанавливается не в разъем для накопителей, а в PCIe слот. По скоростным показателям ничем не отличается от обычных M.2 PCIe.

Накопители могут иметь разный интерфейс подключения:

• SATA – нестареющая классика для накопителей, от которых не ожидают высоких скоростных показателей, но отлично подходящая на роль некритичного к быстроте чтения/записи хранилища данных. Таких SSD в стационарный компьютер можно установить несколько штук, собрать в RAID-массив.
• PCIe x2/x4 – более скоростной интерфейс для накопителей, от которых требуется высокое быстродействие операций чтения и записи. В настоящее время используются PCIe 3-го и 4-го поколений.
• U.2 – специфический интерфейс, в основном используемый в серверах. Некоторые материнские платы для обычных ПК имеют такой разъем, но стоимость этих SSD делает их покупку совсем невыгодной для повседневного использования.

По типу подключения накопители делятся на:

• Внутренние. Устанавливаются в ноутбук, в разъем материнской платы стационарного компьютера или в специальный адаптер, который также устанавливается в PCIe или специализированный разъем системной платы.
• Внешние. К компьютеру обычно подключаются при помощи USB, представляют собой некую коробочку с установленным внутри SSD. Ничто не мешает приобрести корпус для внешнего накопителя отдельно и установить в него свой SSD, который оказался не у дел, например, по причине апгрейда.

Терабайты для записи (TBW)

Обычно долговечность SSD выражается в TBW (записанных терабайтах). Это количество терабайт, которое можно записать на диск до того, как он выйдет из строя.

Модель Samsung 860 Evo на 500 ГБ (популярный твердотельный накопитель несколько лет назад) имеет рейтинг TBW 600; модель 1 ТБ составляет 1200 ТБВт. Это очень много данных, поэтому такой диск должен служить вам долгие годы.

TBW также являются оценками «безопасного уровня»; SSD обычно превышают эти ограничения. Однако на всякий случай убедитесь, что вы делаете резервную копию, чтобы свести к минимуму потерю данных, особенно на старых дисках.

How Did the Price Come Down?

So what changed? What brought the price down to reasonable levels? First of all, technology has simply matured. It gets cheaper to make these things over time. Some technological breakthroughs and innovations have been a real game-changer, though. 3D VNAND allowed significant increases in storage density by allowing memory cells to be stacked on top of each other rather than squished closer and closer together on a single plane. This is not dissimilar to how multi-story car parks allow more cars to be parked in the same area as a flat parking lot.

Modern SSDs now generally use TLC flash memory. TLC stands for Triple-Level Cell, meaning that each memory cell can store three data bits. This triples the data storage capacity of the same number of memory cells when compared to the Single-Layer Cell (SLC) memory in earlier SSDs.

These three changes explain the majority of the price improvement in SSDs. However, there have been plenty of other developments too. The thing is, TLC comes with some pretty big caveats.

Дискуссия и опрос

В следующей серии вас ждет рассказ о лидерах рынка флэш-памяти с примерами их ведущих накопителей. Больше не будет плавающих затворов и диапазонов напряжения Я понимаю, что сегодняшний материал очень сложный технически (тем более, это не моя специализация). Но знание принципов работы NAND позволяет понять:

• что движет индустрией
• как продлевают срок службы SSD
• насколько они выносливы
• за что мы платим деньги

Более простая статья уже была, да и остальные вы читали. Я счел, что изрядная часть постоянной аудитории осилит рассказ, и постарался сделать его интересным. Но сомнения гложут

• беспокоит ли вас выносливость вашего текущего или планируемого к покупке SSD
• насколько сложен такой материал для вас, какие моменты он помог прояснить, что стало откровением

Список литературы (будет общий на всю серию)

Результаты голосования утеряны в связи с прекращением работы веб-сервиса опросов.

Чем отличается SSD от HDD

Стандартные жесткие диски оборудованы шпинделем с приводом от электрического двигателя. На шпинделе установлены диски из специального магнитного материала, для записи и считывания информации используется головка. Чувствительный элемент установлен на рычаге, который перемещается при помощи электромагнитного привода. В конструкции жесткого диска предусмотрен контроллер, управляющий работой исполнительных механизмов. В процессе работы происходит непрерывное вращение дисков и перемещение головок, что вызывает появление посторонних шумов.

Устройство твердотельного накопителя SSD в корне отличается от магнитных накопителей.

Твердотельный диск устроен иначе – запись информации производится в ячейки памяти, механические компоненты отсутствуют. За счет отказа от подвижных элементов удалось увеличить скорость обмена информацией и увеличить срок службы. Поскольку в конструкции не предусмотрены хрупкие головки, то накопители SSD лучше переносят ударные нагрузки.

Одноуровневые твердотельные накопители (SLC)

Самым основным типом SSD является SSD с одноуровневой ячейкой (SLC). SLC принимают один бит на ячейку памяти. Это немного, но у него есть преимущества. Во-первых, SLC — это самый быстрый тип SSD. Кроме того, они более надёжны и менее подвержены ошибкам, поэтому считаются более надёжными, чем другие твердотельные накопители.

SLC популярны в корпоративных средах, где потеря данных менее терпима, а надёжность является ключевым фактором. SLC, как правило, дороже и обычно недоступны для потребителей. Например, я нашёл на Amazon корпоративный твердотельный накопитель SLC объемом 128 ГБ, который стоит столько же, сколько твердотельный накопитель потребительского уровня ёмкостью 1 ТБ с TLC NAND.

Если вы видите потребительский SLC SSD, вероятно, он имеет другой тип NAND и SLC-кеш для повышения производительности.

Как работает кэширование SSD?

Независимо от того, как данные кэшируются, файлы, необходимые для запуска программы, будут загружаться с накопителя в соответствии с иерархией различных уровней временного хранилища.

Обычно это начинается с самой быстрой кэш-памяти вплоть до самой медленной кэш-памяти, в зависимости от времени отклика данных. Таким образом, быстро отвечающие файлы отправляются прямо в кеш ЦП, а данные с более медленным откликом поступают в ОЗУ, а затем — по крайней мере, в приведённом ниже примере — жёсткий диск появляется последним.

Хитрость? Хотя жёсткий диск является самым медленным из них — а это означает, что вы не хотите получать доступ к данным, которые находятся там слишком часто, — он также содержит большую часть ваших данных.

Однако, когда кэширование SSD настроено, оно находится между ОЗУ и жёстким диском, поскольку его скорость кеширования выше, чем у жёсткого диска (но всё же медленнее, чем у ОЗУ).

Добавление в систему ещё одного места для поиска данных — вот что делает всё быстрее, поскольку кэш SSD значительно быстрее, чем обычные кеши жёстких дисков.

Заключение

Технология SSD-кэширования позволяет повысить производительность СХД при работе со смешанным типом нагрузки. Это доступный и простой способ получить эффективно работающую систему в случаях, когда HDD накопители не имеют физической возможности обеспечить желаемый результат.

При существующем разнообразии серверных задач и приложений, применение SSD-кэша в гибридных СХД становится все более привлекательным. Но следует помнить, что эта технология требовательна к условиям использования, и она не является универсальным решением всех проблем с производительностью.

SSD-кэш, реализованный в СХД RAIDIX, обладает особым набором свойств, который позволяет ему не только ускорять работу системы, но и продлевать срок используемых SSD-накопителей.

Вывод

Ясно, что результаты тестов говорят сами за себя.

Если вы спрашиваете, стоит ли использовать SSD в качестве кеш-памяти, то я предполагаю, что вы не читали остальную часть статьи, потому что ответ на этом этапе должен быть явно очевиден. Иногда люди делают что-то из-за менталитета толпы; это плохая идея, но все так делают, так почему бы и нет? Однако в других случаях все делают то же самое просто потому, что это работает. В этом случае тот факт, что многие пользователи делают это как дешёвый способ повысить производительность, является доказательством того, что иногда толпа права.

Если у вас уже есть SSD в качестве основного диска и на вашем механическом диске есть игры и большие файлы. Всё равно стоит приобрести второй SSD, который будет использоваться в качестве кеша для механического диска. Эти небольшие вложения в приобретение твердотельного накопителя ёмкостью 32 или 64 ГБ и использование его в качестве кеш-памяти жёсткого диска будут стоить ваших денег для повышения производительности.

Фактически, поскольку твердотельные накопители становятся всё дешевле и дешевле, у вас не должно быть причин не покупать твердотельный накопитель на 64 ГБ для использования в качестве кэш-памяти для жёсткого диска.