Ce este SLC Caching?

SSD-urile moderne oferă un raport GB pe dolar mult mai bun decât obișnuiau cu câțiva ani în urmă. Când SSD-urile au ajuns pentru prima dată pe piață, acestea erau în general în intervalul de capacitate de 64 GB sau 128 GB. Erau, de asemenea, mai scumpe decât HDD-urile multi-terabyte. Ani de zile s-a presupus că dacă vrei mult spațiu de stocare și nu vrei să plătești prețuri mari, ai nevoie de un HDD și trebuia să accepți performanța mai scăzută.

Totuși, lucrurile stau puțin diferit acum. Da, SSD-urile sunt încă mai scumpe pe GB decât HDD-urile, dar prețul este mult mai apropiat. Un SSD de 2TB este în prezent punctul favorabil de preț pentru SSD-uri. Un SSD de 2 TB costă aproximativ de două ori prețul unui HDD de 2 TB. Acum puteți obține un avantaj de performanță și mai semnificativ pentru acest cost suplimentar.

Este totuși adevărat că dacă vrei mulți terabytes de stocare. De exemplu, este mai ieftin să obțineți HDD-uri dacă doriți o matrice RAID mare. Dar să presupunem că ai de-a face doar cu nivelurile zilnice de stocare a computerului pentru utilizatorii casnici. În acest caz, un SSD de unul sau doi terabyte este mai mult decât suficient și nu va sparge banca.

Cum a scăzut prețul?

Deci ce s-a schimbat? Ce a redus prețul la niveluri rezonabile? În primul rând, tehnologia pur și simplu s-a maturizat. Devine mai ieftin să faci aceste lucruri în timp. Unele descoperiri și inovații tehnologice au fost totuși un adevărat schimbător de joc. 3D VNAND a permis creșteri semnificative ale densității de stocare, permițând celulelor de memorie să fie stivuite una peste alta, mai degrabă decât strânse din ce în ce mai aproape unele de altele pe un singur plan. Acest lucru nu este diferit de modul în care parcările cu mai multe etaje permit parcarea mai multor mașini în aceeași zonă cu o parcare plată.

SSD-urile moderne folosesc acum în general memoria flash TLC. TLC înseamnă Celulă Triple-Level, ceea ce înseamnă că fiecare celulă de memorie poate stoca trei biți de date. Acest lucru triplează capacitatea de stocare a datelor a aceluiași număr de celule de memorie în comparație cu memoria celulelor cu un singur strat (SLC) din SSD-urile anterioare.

Aceste trei modificări explică majoritatea îmbunătățirii prețurilor la SSD-uri. Cu toate acestea, au existat și o mulțime de alte evoluții. Chestia este că TLC vine cu câteva avertismente destul de mari.

Care este problema cu TLC?

Problema cu introducerea mai multor biți de date într-o singură celulă de memorie este că este mult mai complex să scrieți date. Acest lucru încetinește procesul. Aceasta este o problemă deoarece SSD-urile ar trebui să fie rapide. Ei au condus noile generații de standarde să dubleze și să dubleze lățimea de bandă pentru a permite stocarea mai rapidă.

Deși încă puteți citi din TLC la 16 GB uimitoare pe cele mai recente SSD-uri PCIe 5, cu siguranță nu le puteți scrie atât de repede. De fapt, vitezele de scriere TLC sunt în general undeva în jur de 2000 MB. Este încă mult mai rapid decât un HDD, dar mai lent decât SSD-urile PCIe 3.

Notă : TLC nu este singurul tip de memorie flash utilizat. Există un număr relativ scăzut de SSD-uri Quad-Level Cell (QLC), iar dezvoltarea SSD-urilor Penta-Level Cell (PLC) progresează pentru 4, respectiv 5 biți de date per celulă. Vitezele de scriere ale memoriei QLC sunt în prezent de aproximativ 350 MB, ceea ce este mai lent decât HDD-urile.

Introduceți SLC Cache

Producătorii de SSD au dezvoltat SLC cache pentru a evita aceste viteze de scriere foarte reduse. Acesta este un truc simplu de a scrie date în memoria flash SLC super-rapidă. Datele sunt apoi copiate pe flash-ul TLC mai lent cât mai repede posibil în fundal. Acest lucru permite vitezele de scriere rapide anunțate ale SSD-ului, atâta timp cât există spațiu în cache SLC pentru a scrie. Aceasta nu este o problemă în majoritatea cazurilor, dar poate fi dacă efectuați operațiuni de scriere substanțiale la un moment dat. De exemplu, restaurarea sau scrierea unei copii de rezervă implică, de obicei, scrierea pe un procent mare de unitate.

Cache-ul SLC vine de obicei în două părți distincte: un cache SLC static și un cache pseudo-SLC dinamic. Cache-ul static este în general mic, mai mic de 10 GB chiar și pe unități mari de 2 TB. Cache-ul static este întotdeauna disponibil, chiar și atunci când unitatea este aproape plină. Cache-ul dinamic variază în dimensiune, după cum sugerează și numele, în funcție de spațiul rămas pe unitate.

SSD-urile mai mari au cache-uri pseudo-SLC mai mari și pot face scrieri mai mari la viteze de vârf. Este important de reținut că dimensiunea dinamică a memoriei cache se bazează pe spațiul liber rămas, nu pe capacitatea totală a unității. Dimensiunea dinamică a memoriei cache este redusă pe măsură ce unitatea este umplută. Multe SSD-uri alocă aproximativ o treime din spațiul lor liber pentru a fi utilizate ca cache SLC dinamic. Poate fi în jur de 600 GB pe o unitate de 2 TB.

Controlerul SSD alege să scrie datele primite în memoria cache SLC deoarece este rapid. Acest lucru este important deoarece datele pot fi furnizate pe SSD mai repede decât pot fi scrise pe memoria flash TLC mult mai lentă. Atunci când SSD-ul este inactiv, controlerul copiază apoi datele în memoria TLC la viteze mai mici de scriere. Acest lucru stochează datele într-un mod mai eficient din punct de vedere al spațiului și eliberează din nou memoria cache SLC pentru a accepta mai multe operațiuni de scriere la viteze mari. Atâta timp cât există spațiu în memoria cache SLC, SSD-ul poate funcționa la vitezele sale de vârf afișate. Odată ce memoria cache este plină, unitatea trebuie să încetinească, motiv pentru care este util să aveți un cache SLC mare.

Viitorul potențial

Niciun SSD nu îl folosește momentan, dar există și un posibil caz de utilizare pentru un cache MLC. MLC înseamnă Celulă Multi-Level, o metodă prost numită de stocare a doi biți de date într-o celulă, mai degrabă decât unul sau trei. Acesta este mai lent decât SLC, dar mai rapid decât TLC. În timp ce cache-urile SLC oferă viteze fantastice pe care MLC nu le-ar putea egala, MLC ar oferi de două ori dimensiunea memoriei cache.

Teoretic, acesta ar fi o cale de mijloc excelentă, permițând viteze maxime de stocare în cache SLC până când memoria cache SLC este consumată. Apoi treceți într-un cache MLC dacă mai trebuie scrise mai multe date. Acest lucru ar fi în continuare mai rapid decât scrierea directă în memoria TLC sau QLC, dar ar implica probabil o logică mai complicată.

Deși vitezele TLC au fost relativ rapide, acest lucru nu a fost necesar. Pe măsură ce SSD-urile QLC și PLC devin mai comune, vor veni cu reduceri suplimentare ale vitezei de scriere. Memorarea în cache MLC secundară ar putea fi o modalitate prin care tehnologia se dezvoltă pentru a atenua acest lucru.

Concluzie

Memorarea în cache SLC este o metodă inteligentă de stocare în cache a scrierii pe SSD-uri. Permite viteze mari de transfer la scrieri în sute de gigaocteți de pe memoria flash pe care, în mod nominal, nu pot fi scrise la acea viteză. Datele scrise în cache sunt șterse în memoria flash TLC sau QLC cât mai repede posibil pentru a elibera memoria cache pentru viteze de transfer maxime.

Cantitatea de cache SLC variază în funcție de spațiul liber rămas pe unitate. Aceasta înseamnă că unitățile mai mari și mai goale pot scrie mai multe date la viteze de vârf decât SSD-urile mai mici sau SSD-urile mai aproape de capacitate. Ce crezi? Anunțați-ne în comentariile de mai jos.