Cosè la memorizzazione nella cache SLC?

Gli SSD moderni offrono un rapporto GB per $ molto migliore rispetto a qualche anno fa. Quando gli SSD sono stati introdotti per la prima volta sul mercato, erano generalmente nella gamma di capacità da 64 GB o 128 GB. Erano anche più costosi degli HDD multi-terabyte. Per anni si è pensato che se volevi molto spazio di archiviazione e non volevi pagare prezzi elevati, avevi bisogno di un HDD e dovevi accettare le prestazioni inferiori.

Le cose ora sono un po' diverse, però. Sì, gli SSD sono ancora più costosi per GB rispetto agli HDD, ma il prezzo è molto più vicino. Un SSD da 2 TB è attualmente il punto debole dei prezzi per gli SSD. Un SSD da 2 TB costa circa il doppio di un HDD da 2 TB. Ora puoi ottenere un vantaggio in termini di prestazioni ancora più significativo per quel costo aggiuntivo.

È ancora vero che se vuoi molti terabyte di spazio di archiviazione. Ad esempio, è più economico acquistare HDD se si desidera un array RAID di grandi dimensioni. Ma supponiamo di avere a che fare solo con i livelli di archiviazione del computer degli utenti domestici di tutti i giorni. In tal caso, un SSD da uno o due terabyte è più che sufficiente e non romperà la banca.

Come è sceso il prezzo?

Quindi cosa è cambiato? Cosa ha portato il prezzo a livelli ragionevoli? Prima di tutto, la tecnologia è semplicemente maturata. Diventa più economico fare queste cose nel tempo. Tuttavia, alcune scoperte e innovazioni tecnologiche hanno rappresentato un vero punto di svolta. La 3D VNAND ha consentito aumenti significativi della densità di archiviazione consentendo alle celle di memoria di essere impilate l'una sull'altra anziché schiacciate sempre più vicine tra loro su un unico piano. Questo non è dissimile dal modo in cui i parcheggi multipiano consentono di parcheggiare più auto nella stessa area di un parcheggio pianeggiante.

I moderni SSD ora utilizzano generalmente la memoria flash TLC. TLC è l'acronimo di Triple-Level Cell, il che significa che ogni cella di memoria può memorizzare tre bit di dati. Ciò triplica la capacità di archiviazione dei dati dello stesso numero di celle di memoria rispetto alla memoria SLC (Single-Layer Cell) nei precedenti SSD.

Queste tre modifiche spiegano la maggior parte del miglioramento dei prezzi degli SSD. Tuttavia, ci sono stati anche molti altri sviluppi. Il fatto è che TLC ha alcuni avvertimenti piuttosto grandi.

Qual è il problema con TLC?

Il problema con l'inserimento di più bit di dati in una singola cella di memoria è che è molto più complesso scrivere i dati. Questo rallenta il processo. Questo è un problema perché gli SSD dovrebbero essere veloci. Hanno guidato le nuove generazioni di standard per raddoppiare e raddoppiare la larghezza di banda per consentire uno storage più veloce.

Mentre puoi ancora leggere da TLC a 16 GB incredibili sugli ultimi SSD PCIe 5, non puoi sicuramente scrivere su di loro così velocemente. In effetti, le velocità di scrittura TLC sono generalmente intorno ai 2000 MB. È ancora molto più veloce di un HDD ma più lento degli SSD PCIe 3.

Nota : TLC non è l'unico tipo di memoria flash in uso. Esiste un numero relativamente basso di SSD Quad-Level Cell (QLC) e lo sviluppo di SSD Penta-Level Cell (PLC) sta progredendo rispettivamente per 4 e 5 bit di dati per cella. Le velocità di scrittura della memoria QLC sono attualmente di circa 350 MB, che è più lenta degli HDD.

Entra nella cache SLC

I produttori di SSD hanno sviluppato il caching SLC per aggirare queste velocità di scrittura fortemente ridotte. Questo è un semplice trucco per scrivere dati su una memoria flash SLC super veloce. I dati vengono quindi copiati nel flash TLC più lento il più velocemente possibile in background. Ciò consente le velocità di scrittura elevate pubblicizzate dell'SSD, a condizione che ci sia spazio nella cache SLC in cui scrivere. Questo non è un problema nella maggior parte dei casi, ma può esserlo se stai effettuando operazioni di scrittura sostanziali contemporaneamente. Ad esempio, il ripristino o la scrittura di un backup in genere implica la scrittura su un'ampia percentuale di un'unità.

La cache SLC si presenta in genere in due parti distinte: una cache SLC statica e una cache pseudo-SLC dinamica. La cache statica è generalmente minuscola, meno di 10 GB anche su unità da 2 TB di grandi dimensioni. La cache statica è sempre disponibile, anche quando l'unità è quasi piena. La cache dinamica varia in dimensioni, come suggerisce il nome, in base allo spazio rimanente sull'unità.

Gli SSD più grandi hanno cache pseudo-SLC più grandi e possono eseguire scritture più grandi alle massime velocità. È importante notare che la dimensione della cache dinamica si basa sullo spazio libero rimanente, non sulla capacità totale dell'unità. La dimensione della cache dinamica si riduce man mano che l'unità si riempie. Molti SSD allocano circa un terzo del loro spazio libero da utilizzare come cache SLC dinamica. Può essere di circa 600 GB su un'unità da 2 TB.

Il controller SSD sceglie di scrivere i dati in entrata nella cache SLC perché è veloce. Questo è importante perché i dati possono essere forniti all'SSD più velocemente di quanto possano essere scritti nella memoria flash TLC molto più lenta. Quando l'SSD è quindi inattivo, il controller copia i dati nella memoria TLC a velocità di scrittura inferiori. Ciò memorizza i dati in modo più efficiente in termini di spazio e libera nuovamente la cache SLC per accettare più operazioni di scrittura a velocità elevate. Finché c'è spazio nella cache SLC, l'SSD può funzionare alle massime velocità pubblicizzate. Una volta che la cache è piena, l'unità deve rallentare, motivo per cui è utile disporre di una cache SLC di grandi dimensioni.

Futuro potenziale

Nessun SSD ne fa uso al momento, ma esiste anche un potenziale caso d'uso per una cache MLC. MLC è l'acronimo di Multi-Level Cell, un metodo mal denominato per memorizzare due bit di dati in una cella anziché uno o tre. Questo è più lento di SLC ma più veloce di TLC. Mentre le cache SLC offrono velocità fantastiche che MLC non potrebbe eguagliare, MLC offrirebbe il doppio delle dimensioni della cache.

In teoria, questa sarebbe un'eccellente via di mezzo che consente velocità massime di memorizzazione nella cache SLC fino a quando la cache SLC non viene consumata. Quindi passa a una cache MLC se è ancora necessario scrivere più dati. Ciò sarebbe comunque più veloce della scrittura diretta nella memoria TLC o QLC, ma probabilmente implicherebbe una logica più complicata.

Sebbene le velocità TLC siano state relativamente elevate, ciò non è stato necessario. Man mano che gli SSD QLC e PLC diventano più comuni, arriveranno con ulteriori riduzioni della velocità di scrittura. La memorizzazione nella cache MLC secondaria potrebbe essere un modo in cui la tecnologia si sviluppa per alleviare questo problema.

Conclusione

La memorizzazione nella cache SLC è un metodo intelligente per la memorizzazione nella cache in scrittura su SSD. Consente elevate velocità di trasferimento in scrittura nelle centinaia di gigabyte sulla memoria flash che nominalmente non possono essere scritte a quella velocità. I dati scritti nella cache vengono scaricati nella memoria flash TLC o QLC il più rapidamente possibile per liberare la cache per le massime velocità di trasferimento.

La quantità di cache SLC varia a seconda dello spazio libero rimanente sull'unità. Ciò significa che unità più grandi e più vuote possono scrivere più dati a velocità massime rispetto a SSD più piccoli o SSD più vicini alla capacità. Cosa ne pensi? Fateci sapere nei commenti qui sotto.