Tw-city.info

IT Новости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разница между mlc и tlc ssd

Разница между mlc и tlc ssd

SSD давно перекочевали из разряда элитных накопителей в поле «must have». Собирая мало-мальски производительную игровую, да и просто рабочую систему, уже надо думать о скоростном накопителе, который ощутимее быстрее и стабильнее старых добрых винчестеров.

Вот только многие натыкаются на первый нюанс: какой тип памяти лучше? Существует 3 категории:

  • SLC (single) – 1 бит в ячейке;
  • MLC (multi) – 2 бита в ячейке;
  • TLC (triple) – 3 бита в ячейке.

Первая категория используется в топовом сегменте, поэтому рассматривать мы ее не будем. Нас же интересует более народное решение, а именно MLC или TLC. Есть ли между ними разница, что производительнее, дешевле и надежнее, да и какой SSD лучше?

Ключевые отличия

Первым делом стоит отметить плотность записи данных. Каждый тип SSD имеет свои показатели. У TLC-чипов она выше, поскольку в ячейку помещается 3 бита, когда у MLC только 2. Чем больше объем SSD, чем чаще вы будете встречать именно Triple-варианты. И сразу появляется мысль о том, что нужно сразу же бежать и покупать первый вариант, даже не рассматривая все остальные, но нет.

Помимо плотности есть еще факторы скорости чтения и перезаписи данных. Не думали, почему TLC-решения при схожем объеме накопителя стоят дешевле? Потому как в MLC количество циклов полного стирания информации выше на 30-50%. Если говорить о перезаписи, то здесь технология опережает своего более дешевого оппонента в 2-3 раза. Другое дело, что 1 Гб TLC-памяти обойдется вам гораздо дешевле.

Сохранность данных

Для начала определитесь, для каких целей будет использоваться SSD: под систему или же в качестве хранилища данных. Зачастую его приобретают именно под установку ОС и ключевых программ, чтобы последние реагировали ощутимо быстрее, т.к. Flash-память статична, а значит скорость чтения и записи на несколько порядков выше, нежели у HDD ввиду отсутствия механических частей.

Храните что-либо важное, при этом часто обновляете данные? Используйте MLC-память ввиду ее надежности. Собрались создать архив музыки, фильмов или игр, а также второстепенных программ? Тогда смело покупайте вариант на TLC-чипах. Винчестер же оставьте под «свалку» всего материала, имеющегося на ПК. На SSD стоит вынести только наиболее часто используемые приложения и игры, чтобы лишний раз не занимать скоростное пространство диска.

Срок службы

Что касается продолжительности «жизни» устройства, то для TLC этот показатель составляет около 5-6 лет или же порядка 1000 циклов полной перезаписи информации. Для MLC показатель возрастает до 7-8 лет при 3000 циклов. Вот только здесь не действует правило «либо-либо». Из строя вполне может выйти один из чипов, так что не надейтесь на работоспособность в 15 лет.

Но и про HDD забывать не стоит. Традиционные магнитные диски имеют одно важное преимущество перед твердотельными – срок службы. Винчестер если и начинает «сыпаться», то постепенно. Это можно проконтролировать в утилитах типа Victoria, проверив диск на битые сектора. SSD же «умирают» внезапно, но крайне редко.

Выводы

Какая память лучше? В плане скорости и стоимости 1 Гб лидирует TLC, в плане надежности — MLC. SSD — весьма интересный тип памяти, который в скором времени должен если не полностью, то основательно сместить HDD с пьедестала. Сравнивайте модели, прежде чем купить. Смотрите тесты, обзоры, гайды и делайте выводы. Плохих накопителей не бывает. Бывают переоцененные.

Какая память SSD лучше: отличия SLC, MLC, TLC и QLC

Рынок твердотельных накопителей наполнен широким ассортиментом моделей разных ценовых категорий. Компаний, самостоятельно производящих и чипы памяти, и контроллеры, немного, поэтому десятки брендов продают плюс-минус одинаковое железо под разными вывесками. Из-за этого фирма на упаковке имеет мало значения, а главной характеристикой SSD является тип используемой памяти.

Флеш-память для SSD классифицируется по плотности записываемых данных, количеству уровней сигнала, поддерживаемых одной ячейкой. Чем их больше – тем выше плотность записи, тем дешевле обойдется диск в пересчете на единицу объема. Сегодня выпускаются и продаются SSD с памятью SLC, MLT, TLC, а недавно к ним прибавились еще и модели на QLC.

Виды памяти для SSD

SLC – исторически первый тип флеш-памяти, применяемый в твердотельных накопителях. Аббревиатура расшифровывается как «Single Level Cell» (одноуровневая ячейка), и, как следует из названия, поддерживает один уровень сигнала. Такой блок лишь записывает логический 0 или 1, в зависимости от положения транзистора, и может содержать только 1 бит информации.

MLC – развитие SLC, расшифруется как «Multi Level Cell», то есть, «ячейка со многими уровнями». Транзистор такой флеш-памяти уже может «помнить» не просто 1 или 0, а несколько уровней сигнала, благодаря чему содержит 2 бита информации. Это позволяет поднять плотность записи при том же техпроцессе вдвое, а значит снизить цену на гигабайт емкости до 2 раз.

TLC или «Triple Level Cell» (три уровня) – логичное продолжение MLC. За счет тонкого управления уровнем заряда ячейки, и повышением чувствительности считывания, один элемент флеш-памяти может хранить в себе 3 бита информации.

QLC – самый новый, на данный момент (2019), вид памяти для SSD. Она расшифровывается как «Quad Level Cell» и, соответственно, способна хранить 4 бита данных в ячейке одновременно. Такая флеш-память – самая доступная, бюджетный диск на терабайт с ней можно найти по цене около $100-120.

Принципиальные отличия между SLC, MLC, TLC и QLC памятью SSD

Повышая емкость блока флеш-памяти, разработчики SSD могут снижать стоимость накопителей, но есть проблема. Нельзя просто наращивать число ячеек до 4, 6 или 10. Это существенно снижает ресурс диска, уменьшая количество циклов перезаписи, по истечении которого он уже не сможет ничего записывать (только читать).

С переходом на многоуровневые типы флеш-памяти сам транзистор, хранящий данные, принципиально не меняется. Он как был один, так и есть, просто инженеры научили его запоминать несколько уровней сигнала. При этом повышение их числа приводит к квадратичному росту количества уровней (комбинаций 0 и 1, записываемых в блок).

Для записи одного бита нужно всего 2 состояния (уровня) заряда: 0 и 1. Чтобы записать два бита – их уже должно быть 4: 00, 01, 10 и 11. Для трех бит требуется 8 уровней: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111. Для 4 бит на ячейку требуется 16 уровней сигнала. А чем больше уровней – тем «нежнее» сам транзистор, тем быстрее он изнашивается, деградирует.

Для SLC, если ячейки теряют чувствительность, можно просто слегка поднять подачу питания. Для других типов сделать это нельзя, так как при повышении накопленного заряда контроллер не сможет прочитать блок, например, приняв комбинацию 001 как 010. Вроде всего один бит сместился, но файл окажется поврежден. А чем больше уровней, тем ниже та самая граница по достижении которой элемент памяти выходит из строя.

Кроме того, что сами транзисторы становятся более чувствительными, частота обращения к ним тоже повышается. В итоге ресурс снижается в разы, а то и десятки или сотни раз. Если SLC в среднем выдерживает около 100 тыс. перезаписей, то MLC – около 10 тыс., TLC – 3-5 тыс., а самые дешевые чипы QLC переживают всего около 1 тыс. циклов. Инженеры прибегают к различным алгоритмам снижения нагрузки, но это лишь слегка улучшает износостойкость.

Третьей проблемой повышения плотности становится снижение скорости. Ведь чем больше уровней заряда может хранить транзистор, тем больше нагрузка на контроллер, который должен улавливать тончайшую разницу между схожими комбинациями бит. Чем больше состояний может поддерживать флеш-память SSD, тем она медленнее.

Дешево, быстро, надежно: сложный выбор

Чем больше бит хранит транзистор, тем память SSD будет дешевле в расчете на гигабайт, но тем ниже окажутся ее скорость и долговечность. Из-за этого накопители с разным типом чипов отличаются ценой, быстродействием и надежностью. SLC – самые быстрые и живучие, но дорогие. Из-за этого такие диски выпускаются, преимущественно, для корпоративного сегмента.

Читать еще:  Ресурс ssd tbw что это

SSD с памятью MLC потихоньку уходит в прошлое. Все из-за того, что с переходом на 3D NAND чипы (содержащие транзисторы в несколько слоев), по мере устранения недостатков, ресурс TLC мало уступает MLC, но зато трехуровневая память обходится дешевле. Смысла платить больше почти нет, поэтому в потребительском сегменте новые модели на MLC выпускают только в верхнем сегменте.

Памятью MLC оснащаются, в основном, высокоскоростные модели вроде Samsung 970 PRO. Такие накопители можно смело использовать и в игровом, и рабочем, и развлекательном ПК или ноутбуке. Правда, чтобы иметь побольше места, придется заметно переплатить.

SSD на TLC 3D NAND занимают основную часть рынка. Большинство актуальных моделей содержат именно такие чипы. Хорошим примером твердотельного накопителя с такой памятью является Samsung 860 EVO, который и быстр, и достаточно надежен, но доступнее чем Pro.

QLC – вещь новая, еще не очень популярная, но уже встречающаяся в продаже. Популярные носители на ее базе – Samsung 860 QVO (не путать с EVO!). Также уже полно дисков от мелких китайских фирм, вроде KingSpec. Именно их и можно поискать по цене около $100 за терабайт. Правда, надежность подобных гаджетов пока не очень изучена, и брать их стоит только под файловое хранилище, установку игр, хранение мультимедиа. Но крайне не рекомендую качать на диски QLC торренты, писать потоковое видео (например, с IP-камеры) и подвергать иным активностям такого рода.

Подводя итоги, можно сказать, что SLC-память для SSD лучше во всем. Но она намного дороже, поэтому выпускается лишь для оборудования промышленного и серверного применения. MLC и TLC – оптимальный вариант по соотношению цены, скорости и надежности. Именно ее стоит брать для универсального компьютера, используемого и для работы, и игр.

Относительно QLC стоит быть осторожным. Да, это доступный вид памяти, который предлагает много гигабайт за немного денег. Но покупать такой диск под установку системы, а тем более, хранение ценных данных нежелательно ввиду малого числа отзывов и статистики.

Компромиссным вариантом является покупка нескольких накопителей разного типа. Взяв под систему и ценные файлы скоростную модель с NVME на 120-256 ГБ, можно быть спокойным и за сохранность файлов, и за быстродействие компьютера. А под хранение файлов, не подразумевающее частых перезаписей, для экономии можно взять тот же Samsung 860 QVO на 500 ГБ, 1 ТБ или больше.

QLC, TLC, MLC и SLC

#Тип_чипов #3D_MLC_(Multi_Level_Cell) MLC_(Multi_Level_Cell) #3D_TLC_(Triple_Level_Cell) #TLC_(Triple_Level_Cell) #QLC

В современных SSD наиболее распространены четыре типа чипов памяти NAND: QLC, TLC, MLC и SLC.

QLC (Qual-Level Cell) — ячейка памяти, способная хранить 4 бита информации. По состоянию на февраль 2020 года NAND-память типа QLC является самой доступной по стоимости хранения 1 ГБ данных, приближаясь по данному параметру к традиционным жестким дискам. При этом по быстродействию и ресурсу на запись QLC-память лишь немного уступает не только SLC- и MLC-, но и TCL-памяти.

TLC (Triple-Level Cell) – ячейка памяти, способная хранить 3 бита информации. Обладает большей плотностью, но меньшей выносливостью по сравнению с SLC и MLC. TLC также отстает от SLC и MLC по скорости чтения и записи и ресурсу в циклах Program/Erase. До настоящего момента память типа TLC NAND использовалась в основном в flash-накопителях (флешках), однако совершенствование технологий производства сделало возможным использование памяти TLC и в стандартных SSD.

Описанные выше ячейки памяти относятся к планарному, то есть 2D-типу. Их недостатком является необходимость перехода к более тонким техпроцессам для увеличения плотности записи данных в каждом отдельном чипе. Из-за ряда физических ограничений делать это до бесконечности не получится. Поэтому были разработаны 3D-ячейки памяти. Такая ячейка представляет собой цилиндр:

Таким образом, появляется возможность разместить несколько ячеек памяти на одном слое микросхемы. Такие ячейки называются 3D V-NAND, 3D TLC и 3D QLC. Емкость и надежность 3D-памяти сравнимы с емкостью и надежностью памяти TLC.

MLC (Multi-Level Cell) – ячейка памяти, способная хранить несколько бит информации. MLC дешевле SLC, однако обладает меньшей выносливостью и меньшим ресурсом циклов Program/Erase. MLC — хороший выбор для коммерческих и рабочих платформ, т.к. характеризуется хорошим соотношение цена/скорость работы.

eMLC (Enterprise Multi-Level Cell) – ячейка, аналогичная по структуре обычной MLC, но с увеличенным ресурсом по циклам Program/Erase. По надежности eMLC находится между SLC и MLC, а стоит ненамного дороже MLC. Типичное применение eMLC — рабочие станции и серверы среднего класса.

SLC (Single-Level Cells) – ячейка, способная хранить 1 бит информации. Память SLC имеет высокую производительность, низкое энергопотребление, наибольшую скорость записи и количество циклов Program/Erase. Память типа SLC обычно используется в серверах высокого уровня, поскольку стоимость SSD на основе SLC велика.

3D NAND

Количество состояний ячейки в зависимости от типа памяти

Физически все четыре типа ячеек NAND-памяти состоят из одинаковых транзисторов. Единственным отличием является количество хранимого ячейкой памяти заряда. Все четыре типа ячеек работают одинаково: при появлении напряжения ячейка переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». SLC использует два отдельных значения напряжения для представления одного бита информации на ячейку и двух логических уровней (0 и 1). MLC использует четыре отдельных значения напряжения для представления четырех логических состояний (00, 01, 10, 11) или двух битов. TLC использует восемь отдельных значений напряжения для представления восьми логических состояний (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) или трех битов информации. QLC использует шестнадцать отдельных значений напряжения для представления шестнадцати логических состояний (от 0000 до 1111).

Поскольку в SLC используется только два значения напряжения, эти значения могут сильно отличаться друг от друга, уменьшая потенциальную возможность некорректно интерпретировать текущее состояние ячейки и позволяя использовать стандартные условия коррекции ошибки NAND. Вероятность ошибок чтения увеличивается при использовании TLC и QLC NAND, поэтому данные типы памяти требуют большего объема ECC (Error Correction Code – код коррекции ошибок) при исчерпании ресурса NAND, поскольку в TLC и QLC приходится корректировать сразу три или четыре бита информации соответственно.

Как не потеряться в SLC, MLC, TLC или QLC при выборе SSD

Чаще всего, выбор SSD дисков сводится исключительно к их размерам и стоимости. Чуть более продвинутые пользователи смотрят ещё на заявленные скоростные характеристики и раскрученность бренда – так продаётся большинство накопителей.

На мой взгляд, подобный подход, в корне не правильный, ведь существует масса других, более важных параметров, которые просто не берутся во внимание. Так, я уже рассказывал о характеристиках надежности SSD дисков: TBW и DWPD, а сегодня речь пойдёт о типах памяти, применяемых при производстве твердотельных накопителей.

Типы памяти в SSD-дисках SLC, MLC, TLC и QLC

Попробуйте, ради интереса, спросить у продавцов-консультантов что скрывается за странными словами SLC, MLC, TLC или QLC в обозначении типов памяти SSD дисков и стоит ли вообще на это обращать внимание при покупке диска? И если стоит, то какой тип лучше? А я вот видел ещё красивые надписи V-NAND и 3D NAND и там вроде тоже что-то говорилось о памяти.

Для начала разберёмся с самим термином «NAND». Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи.

Читать еще:  Установить ssd вместо dvd привода

А вот технологии хранения информации в памяти могут существенно различаться. Вполне логичным кажется, что каждая ячейка должна хранить один бит информации и это у нас флеш-память типа SLC (Single-level Cell).

Накопители, построенные на памяти SLC являются самыми живучими (число циклов перезаписи каждой ячейки может достигать 100 000 раз и выше), но выходят слишком дорогим удовольствием и для домашнего применения их приобретение не оправдано.

Технологии MLC (eMLC), TLC или QLC хранят более одного бита в каждой ячейке памяти, что не лучшим образом сказывается на показателях живучести. Так, MLC (Multi-level Cell) хранит 2 бита информации в ячейке, у TLC (Three Level Cell) будет уже 3 бита, а накопители с памятью QLC (Quad-Level Cell), располагают 4-мя битами в одной ячейке памяти. Иногда можно встретить обозначение 3-bit MLC или MLC-3, но стоит понимать, что на самом деле, так обозначили память TLC.

Стоит понимать, что каждый дополнительный бит существенно снижает количество циклов чтения-записи ячейки памяти и скорость работы SSD. Так, для MLC этот показатель уже около 10 000 циклов, у TLC — 3 000, а QLC всего порядка 1 000. Есть ещё eMLC (Enterprise Multi Level Cell), где число циклов перезаписи увеличено до 30 000.

Что такое V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND

Если с типами памяти всё стало более-менее понятнее, то что за обозначения V-NAND, 3D-NAND или QLC 3D NAND, которые встречаются в описаниях SSD накопителей, особенно известных брендов.

Для удешевления производства и улучшения характеристик производительности и срока службы, ячейки флеш-памяти на чипе стали размещать в несколько слоёв. Эти технологии получили названия V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND. Остальную память, в чипах которой ячейки размещаются в одном слое называют «плоской» (planar).

Интересно, что Samsung предпочитает указывать именно технологию производства V-NAND, а не тип используемой памяти, создав для этих целей собственные линейки EVO и PRO, где применяется TLC и MLC соотвественно. Кроме того, Samsung заявляет что их чипы памяти, произведённые по технологии V-NAND TLC по всем характеристикам уделывают обычные planar MLC.

Что выбрать для домашнего использования MLC, TLC или QLC?

Чёткого ответа, какой тип памяти предпочесть у меня нет, сам скорее ориентируюсь на конкретные модели производителей. При бюджете до 10 000 рублей предпочитаю ставить SSD диски от Samsung серии EVO (не реклама).

Если же руководствоваться исключительно характеристиками, то MLC 3D NAND кажется предпочтительнее – тут и более высокая скорость работы, и больший срок службы. но лишь до того момента, пока не берём в расчёт цену. А тут выбор уже не становится таким очевидным.

Есть сценарии работы, при которых нет нужды часто перезаписывать данные, а вот объём накопителя весьма критичен. В таком случае, можно присмотреться к SSD с памятью QLC (quad-level cell), где стоимость гигабайта наименьшая, а прирост скорости по сравнению с обычными HDD весьма ощутимый.

Кстати, на скорость работы твердотельных накопителей влияет не только тип памяти, но и интерфейс по которому он работает: SATA, PCI-E или NVMe. Так, в случае SSD с интерфейсом SATA заметить разницу в скорости между типами памяти TLC и MLC не получится, зато TLC накопитель с NVMe может оказаться быстрее сходного по цене с памятью MLC, работающего на PCI-E. Ну и не стоит сбрасывать со счетов гарантию производителя.

Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.

Комментариев: 14

  1. 2019-04-18 в 14:34:59 | Аноним

купил Silicon Power 120gb(MLC) за 3700 5 лет назад под ОС, 1000 дней наработки ,всегда забит информацией на половину.Пока работает проблем нет.

Чёткого ответа, какой тип памяти предпочесть у меня нет- это бан

pokercam, вы хотите чтобы за вас решали? Каждый волен выбирать исходя из своих потребностей, я лишь рассказал в чём разница.

а мне понравилось. ничего лишнего. все факты в кучке. аффтар маладэц.

Бесполезная статья. Допустим, захотел я ПК собрать, думаю над ССД. И что я из этой статьи узнаю? Лишь разницу между типами памяти и что это реклама ССД от срамсрунга, ни разу неоправдывающего свою цену. Да будет тебе известно, автор, что ССД часто выходят из строя из-за контроллеров. Помимо этого, нет ничего про то, стоит ли брать только ССД или желательно купить ССД на 120-250 гигов и хард на сколько угодно терабайт. И про формфактор вообще ни слова, это как так? Если ставится вопрос «какой выбрать», то все вопросы надо рассмотреть, а не только один вопрос. Сразу видно, что автор что-то нагуглил и возомнил себя ПК-экспертом. Хотя весь его «эксперт» на уровне Тимура Сидельникова

Дневник Геймера, что вам мешает написать свою идеальную статью?

Peter, если работать с текстовыми файлами, то вы правы, наверное никакой. А если ворочать что-то более тяжелое, например видеофайлы, то параллельная запись-чтение на пару и более дисков очень помогает.

Давно мне говорят: «Купи SSD!». Объясните, пожалуйста, зачем они нужны? Количество циклов даёт понять, что надёжность через пару лет будет на нуле. Цена высокая. Скорость? Ну, да. Но если нужна скорость, почему бы не поставить несколько HDD в RAID? У меня в компе по-прежнему и стоят HDD и под систему, и под данные, и под кэш. Причем, купленные ещё до. Хотя нет, уже при Путине))). И на скорость не жалуюсь.

Александр, вы никогда похоже не сидели за компьютером, в котором установлен SSD. Скорость загрузки возрастает в разы, будто вообще полностью новый компьютер купили. Программы опять же открываются заметно быстрее. А по надёжности современные SSD ничем не хуже HDD, которые в последнее время стали менее качественными. У меня за 6 лет всего 30 ТБ записано, это при ресурсе больше 100 ТБ, хотя диск системный. К тому же, сейчас цены на SSD минимальные, самое время обзавестись своим.

Евгений, наверное вы правы. Нужно просто попробовать. Но только системник и с обязательным бэкапом. Не доверяю я флэш-памяти. Были случаи, когда на флешке уважаемого производителя переносился файл, который потом успешно копировался на другой диск. А позже выяснялось, что в чреве этого файла присутствуют части другого файла с той флешки.

Александр, и с каких пор raid практически прирост скорости давал? По крайней мере в домашних запросах и задачах?

Александр, Ну не настолько очень помогает, чтобы SSD по скорости превзойти. Да и от типа RAID-массива зависит — вероятнее всего, прироста в скорости может и не быть. По крайней мере заметного, а не синтетического. Мы ведь имеем в виду домашние ПК, а не монструозные ВЦ? Там другие тараканы совсем, и задачи тоже. Насчет надежности — тоже не всегда верно, количество операций записи/чтения на HDD тоже не бесконечно, и легко через те же пару лет вылезут битые кластеры — а это как минимум замедляет скорость, если не ведет к потере данных. Да Вы и сами все прекрасно знаете. P.S. Осмелюсь предположить, что Вы не пробовали ПК с SSD. Очень и очень разница заметна — особенно на ноутбуках, где традиционно винчестеры «низкооборотистые».

Александр, количества циклов на моем дешевеньком 120гб ссд хватает уже лет так 5, не помню точно. А по поводу рэйда, если речь идёт о raid0, то касательно его надёжности у меня для вас плохие новости. Стоит накрыться или основательно посыпаться одному из дисков (от скачка напряжения, например, если на бп сэкономили), и данные со всего массива восстановлению не подлежат. Сдохнет мать-скорее всего результат будет аналогичен.

Читать еще:  Выбор ssd m2

HDD надёжней и САМОЕ главное ДЕШЕВЛЕ, пусть и помедленнее, НО безопасность данных у меня на 1м месте!

Записки IT специалиста

Технический блог специалистов ООО»Интерфейс»

  • Главная
  • Твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC, NVMe и прочие аббревиатуры?

Твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC, NVMe и прочие аббревиатуры?

  • Автор: Уваров А.С.
  • 08.11.2019

То, что SSD стали сегодня основным типом накопителя, уже очевидно: низкие цены и неплохие показатели производительности и надежности не оставляют HDD никаких шансов, прочно вытесняя последние в область хранения «холодных» данных. Рынок твердотельных накопителей сегодня переживает настоящий бум, есть модели на любой вкус и кошелек, как от именитых производителей, так и никому не известных новичков, а от различных аббревиатур и технологий просто идет кругом голова. Что из этого действительно важно, а что представляет обычный маркетинговый ход? Давайте разбираться.

Типы ячеек: SLC, MLC, TLC, QLC

Всем известно, что в основе твердотельных накопителей лежит технология флеш-памяти, минимальной физической единицей которого является ячейка. Ячейки хранят определенный электрический заряд, уровень которого соответствует определенному двоичному значению, в простейшем случае это логический ноль (нет заряда) и логическая единица (есть заряд).

Такая ячейка называется одноуровневой или SLC (single-level cell), она обладает прекрасными скоростными характеристиками, высокой надежностью и помехоустойчивостью, но имеет один значительный недостаток — высокую стоимость. Это обусловлено тем, что стоимость чипа напрямую зависит от его площади, которая в свою очередь ограничивает количество физических элементов, которые можно разместить на кристалле при текущем технологическом процессе.

Таким образом имеется некоторая нижняя граница стоимости, перешагнуть которую можно только увеличением количества информации, хранимой в одной ячейке, что достигается использованием нескольких уровней заряда. Четыре уровня заряда позволяют хранить в одной ячейке уже два бита информации, такие ячейки называются многоуровневыми или MLC ( multi-level cell), уступая SLC в скорости и надежности, они позволили снизить стоимость готовой продукции и вывести ее на массовый рынок.

Дальнейшее развитие технологий привело к созданию трех и четырехуровневых ячеек: TLC (triple-level cell) и QLC (quad-level cell). При этом требуемое количество уровней заряда растет пропорционально степени двойки, для TLC это 8 уровней, а для QLC — 16. В настоящее время разрабатываются пятиуровневые ячейки — PLC, которым потребуется уже 32 уровня заряда.

К чему ведет такое увеличение? Прежде всего к снижению скорости доступа и надежности. Чем больше уровней заряда, тем меньше разница между ними, а следовательно, ниже уровень помехоустойчивости, так как даже небольшой уровень помехи будет способен изменить состояние ячейки, то падать помехоустойчивость также будет кратно степеням двойки. Это в свою очередь потребует дополнительных мер коррекции ошибок, таких как ECC, что будет негативно сказываться на скорости доступа.

Также чем больше информации мы храним в ячейках, тем чаще нам потребуется их перезаписывать, а так как технология флеш-памяти позволяет писать только в очищенные ячейки, то будут расти накладные расходы на каждую операцию записи. Ситуация усугубляется еще тем, что в силу конструктивных особенностей NAND-памяти SSD не может очистить отдельно взятую ячейку, а только некоторое минимальное количество — блок.

Физически каждая запись в ячейку связана с воздействием электронов на слой диэлектрика, которые приводят к необратимым изменениям его структуры, этот процесс называется деградацией и выливается в невозможности сохранения ячейкой постоянного уровня заряда. И чем больше уровней заряда мы храним, тем более критичны требования к его стабильности. Так ячейка, уровень заряда которой может изменяться всего на 10% от максимального уровня уже будет непригодна для QLC, ограниченно годна для TLC, но будет прекрасно работать с MLC, не говоря уже о SLC.

Проще говоря, чем большее количество уровней заряда мы храним в ячейке — тем выше требования к ее качеству и ниже допустимый порог деградации. На практике это выливается в допустимое количество перезаписей: для SLC оно равно около 100 тыс., для MLC уже 10 тыс., от 3 тыс. до 5 тыс. перезаписей у TLC и около 1 тыс. у QLC.

Но несмотря на гораздо более низкую надежность именно TLC-память позволила сделать SSD действительно массовым продуктом, тем более что основные пользовательские сценарии не предусматривают постоянной записи данных на диск.

В настоящее время MLC-память можно встретить преимущественно в корпоративных моделях дисков и моделях с высокой производительностью, но и там она уже практически уступила место более дешевой TLC. Последняя представляет основной тип памяти для современных дисков, при этом производители неплохо постарались скрыть ее слабые стороны, так низкая скорость доступа компенсируется использованием SLC-кеша, когда часть ячеек накопителя работают как одноуровневые, обеспечивая отличную скорость доступа.

QLC-память в первую очередь направлена на конкуренцию с традиционными HDD на их нынешнем поле хранения больших объемов данных. Учитывая самую низкую стоимость хранения, QLC-диски выглядят привлекательно в сценариях, когда нам нужно редко писать и часто читать, обеспечивая высокую скорость доступа (файловые сервера, хранилища медиаконтента и т.д.).

Еще один момент, на который хотелось бы обратить внимание — это расплывчатость формулировки MLC, сегодня ею принято обозначать именно двухуровневые ячейки, хотя сама аббревиатура расшифровывается как многоуровневые. Поэтому можно встретить следующие формулировки, например, V-NAND 3-bit MLC (Samsung), но они не должны вводить вас в заблуждение, ключевой момент здесь — 3 bit, т.е. TLC, трехуровневая ячейка тоже является многоуровневой.

Показатели надежности: TBW и DWPD

Так как надежность SSD напрямую связана с количеством циклов записи/стирания (P/E Cycles), то на первый взгляд логично было бы оценивать диски по этому показателю, но на практике крайне трудно увязать это значение с реальными физическими показателями, скажем объемом данных, которые можно записать на диск. Это связано с тем, что производители применяют различные технологии по выравниванию износа и балансировки нагрузки, что позволяет значительно продлить срок жизни устройства и поэтому основной единицей оценки надежности стал TBW (Total Bytes Written) — суммарный объем данных, который можно гарантированно записать на накопитель.

Это вполне понятная и осязаемая единица, которая позволяет достаточно точно оценить надежность диска при заданном сценарии использования. Еще более показательной характеристикой является DWPD (Disk Write per Day) — допустимое количество перезаписей объема накопителя в день. И если TBW обычно приводится в документации, то DWPD несложно вычислить, для этого следует воспользоваться формулой:

Проще говоря нам следует разделить TWB на емкость диска в ТБ, умноженную на количество дней за 3 года (5 лет) в зависимости от гарантийного срока диска.

Данный показатель удобнее тем, что он не зависит от емкости диска. Скажем, одна и та же модель SSD с емкостями в 120/240/480 ГБ может иметь TBW в 40/80/160 ТБ, но DWPD у всех их будет один и тот-же — 0,3. Это логично, так как ресурс памяти не меняется, отличается только ее объем.

Ниже мы собрали в таблицу значения для некоторых популярных дисков объемом 240-250 ГБ, так как не все модели имеют срок гарантии в 5 лет, мы вычислили DWPD для обоих промежутков времени. Если в столбце для 5 лет стоит прочерк — значит диск не имеет пятилетней гарантии.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector