การแคช SLC คืออะไร

SSD สมัยใหม่มีอัตราส่วน GB ต่อ $ ที่ดีกว่าเมื่อไม่กี่ปีก่อน เมื่อ SSD ออกสู่ตลาดครั้งแรก โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงความจุ 64GB หรือ 128GB พวกเขายังมีราคาแพงกว่าฮาร์ดดิสก์หลายเทราไบต์ เป็นเวลาหลายปีแล้วที่สมมุติว่าคุณต้องการล็อต ของการจัดเก็บและไม่ต้องการจ่ายราคาสูง คุณต้องมี HDD และต้องยอมรับที่ต่ำกว่า ประสิทธิภาพ.

ตอนนี้สิ่งต่าง ๆ แตกต่างกันเล็กน้อย ใช่ SSD ยังคงมีราคาแพงกว่าต่อ GB มากกว่า HDD แต่ราคาใกล้เคียงกันมาก ปัจจุบัน SSD ขนาด 2TB เป็นราคาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ SSD SSD 2TB มีราคาประมาณสองเท่าของ HDD 2TB ตอนนี้คุณสามารถได้รับประโยชน์ด้านประสิทธิภาพที่สำคัญยิ่งขึ้นด้วยค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมนั้น

ยังคงเป็นความจริงว่าถ้าคุณต้องการพื้นที่เก็บข้อมูลหลายเทราไบต์ ตัวอย่างเช่น การซื้อ HDD จะถูกกว่าถ้าคุณต้องการอาร์เรย์ RAID ขนาดใหญ่ แต่สมมติว่าคุณกำลังจัดการกับพื้นที่เก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ตามบ้านทุกวันเท่านั้น ในกรณีนั้น SSD หนึ่งหรือสองเทราไบต์ก็เพียงพอแล้วและจะไม่พังทลาย

ราคาลงมาได้อย่างไร?

แล้วอะไรล่ะที่เปลี่ยนไป? อะไรทำให้ราคาลงมาอยู่ในระดับที่เหมาะสม? อย่างแรกเลย เทคโนโลยีเพิ่งเติบโตเต็มที่ มันถูกกว่าที่จะทำสิ่งเหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไป ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและนวัตกรรมบางอย่างเป็นตัวเปลี่ยนเกมอย่างแท้จริง 3D VNAND อนุญาตให้เพิ่มความหนาแน่นในการจัดเก็บได้อย่างมาก โดยอนุญาตให้เซลล์หน่วยความจำวางซ้อนกันได้ แทนที่จะบีบให้ชิดกันมากขึ้นในระนาบเดียว ซึ่งไม่ต่างกับที่จอดรถหลายชั้นที่อนุญาตให้จอดรถได้มากในพื้นที่เดียวกับที่จอดรถแบบเรียบ

ปัจจุบัน SSD สมัยใหม่มักใช้หน่วยความจำแฟลช TLC TLC ย่อมาจาก Triple-Level Cell ซึ่งหมายความว่าเซลล์หน่วยความจำแต่ละเซลล์สามารถจัดเก็บบิตข้อมูลได้สามบิต ซึ่งเพิ่มความจุในการจัดเก็บข้อมูลเป็นสามเท่าของจำนวนเซลล์หน่วยความจำที่เท่ากันเมื่อเปรียบเทียบกับหน่วยความจำ Single-Layer Cell (SLC) ใน SSD รุ่นก่อนหน้า

การเปลี่ยนแปลงทั้งสามนี้อธิบายการปรับปรุงราคาส่วนใหญ่ใน SSD อย่างไรก็ตาม มีการพัฒนาอื่นๆ มากมายเช่นกัน ประเด็นคือ TLC มาพร้อมกับคำเตือนที่ค่อนข้างใหญ่

มีปัญหาอะไรกับ TLC?

ปัญหาในการใส่ข้อมูลหลายบิตลงในเซลล์หน่วยความจำเดียวคือการเขียนข้อมูลมีความซับซ้อนมากขึ้น สิ่งนี้ทำให้กระบวนการช้าลง นี่เป็นปัญหาเพราะ SSD ควรจะเร็ว พวกเขาได้ผลักดันมาตรฐานรุ่นใหม่ๆ ให้เพิ่มแบนด์วิดธ์เป็นสองเท่าและเพิ่มเป็นสองเท่าเพื่อให้จัดเก็บข้อมูลได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

ในขณะที่คุณยังคงสามารถอ่านจาก TLC ที่ 16GB อันน่าทึ่งบน PCIe 5 SSD ล่าสุดได้ แต่คุณไม่สามารถเขียนถึงพวกเขาได้เร็วขนาดนั้นอย่างแน่นอน อันที่จริง ความเร็วในการเขียน TLC โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 2,000MB นั่นยังเร็วกว่า HDD มาก แต่ช้ากว่า PCIe 3 SSD

บันทึก: TLC ไม่ใช่หน่วยความจำแฟลชชนิดเดียวที่ใช้งาน มี SSD แบบ Quad-Level Cell (QLC) ค่อนข้างน้อย และการพัฒนา SSD แบบ Penta-Level Cell (PLC) กำลังคืบหน้าสำหรับข้อมูล 4 และ 5 บิตต่อเซลล์ตามลำดับ ความเร็วในการเขียนของหน่วยความจำ QLC ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 350MB ซึ่งช้ากว่า HDD

เข้าสู่ SLC Cache

ผู้ผลิต SSD พัฒนาแคช SLC เพื่อเลี่ยงความเร็วในการเขียนที่ลดลงอย่างมากเหล่านี้ นี่เป็นเคล็ดลับง่ายๆ ในการเขียนข้อมูลไปยังหน่วยความจำแฟลช SLC ที่เร็วสุด จากนั้นข้อมูลจะถูกคัดลอกไปยังแฟลช TLC ที่ช้ากว่าเร็วที่สุดในพื้นหลัง สิ่งนี้ทำให้ SSD ที่โฆษณาและเขียนได้เร็ว ตราบใดที่มีพื้นที่แคช SLC ให้เขียน นี่ไม่ใช่ปัญหาในกรณีส่วนใหญ่ แต่อาจเกิดขึ้นได้หากคุณกำลังดำเนินการเขียนจำนวนมากในคราวเดียว ตัวอย่างเช่น การกู้คืนหรือการเขียนข้อมูลสำรองมักเกี่ยวข้องกับการเขียนไปยังไดรฟ์จำนวนมาก

แคช SLC โดยทั่วไปมาในสองส่วนที่แตกต่างกัน: แคช SLC แบบคงที่และแคช SLC หลอกแบบไดนามิก แคชแบบคงที่โดยทั่วไปมีขนาดเล็ก น้อยกว่า 10GB แม้ในไดรฟ์ 2TB ขนาดใหญ่ แคชแบบคงที่จะพร้อมใช้งานเสมอ แม้ว่าไดรฟ์จะเกือบเต็มก็ตาม ไดนามิกแคชมีขนาดแตกต่างกันไปตามชื่อ โดยขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่เหลืออยู่ในไดรฟ์

SSD ที่ใหญ่ขึ้นจะมีแคช SLC หลอกที่ใหญ่กว่า และสามารถเขียนข้อมูลได้มากขึ้นด้วยความเร็วสูงสุด สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือขนาดแคชแบบไดนามิกจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ว่างที่เหลืออยู่ ไม่ใช่ความจุของไดรฟ์ทั้งหมด ขนาดแคชแบบไดนามิกจะลดลงเมื่อไดรฟ์เต็ม SSD จำนวนมากจัดสรรพื้นที่ว่างประมาณหนึ่งในสามเพื่อใช้เป็นแคช SLC แบบไดนามิก ที่สามารถประมาณ 600GB บนไดรฟ์ 2TB

ตัวควบคุม SSD เลือกที่จะเขียนข้อมูลขาเข้าไปยังแคช SLC เนื่องจากมีความรวดเร็ว สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากสามารถให้ข้อมูลกับ SSD ได้เร็วกว่าที่จะเขียนลงในหน่วยความจำแฟลช TLC ที่ช้ากว่ามาก เมื่อ SSD อยู่ในสถานะไม่ได้ใช้งาน ตัวควบคุมจะคัดลอกข้อมูลไปยังหน่วยความจำ TLC ด้วยความเร็วในการเขียนที่ช้าลง ซึ่งเก็บข้อมูลในลักษณะที่มีประสิทธิภาพพื้นที่มากขึ้น และเพิ่มพื้นที่แคช SLC อีกครั้งเพื่อยอมรับการดำเนินการเขียนเพิ่มเติมที่ความเร็วสูง ตราบใดที่มีพื้นที่ว่างในแคช SLC SSD ก็สามารถทำงานได้ที่ความเร็วสูงสุดที่โฆษณาไว้ เมื่อแคชเต็มแล้ว ไดรฟ์จะต้องทำงานช้าลง ด้วยเหตุนี้การมีแคช SLC ขนาดใหญ่จึงมีประโยชน์

อนาคตที่มีศักยภาพ

ไม่มี SSD ใดใช้งานได้ในขณะนี้ แต่มีกรณีการใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับแคช MLC ด้วย MLC ย่อมาจาก Multi-Level Cell ซึ่งเป็นวิธีการที่มีชื่อไม่ดีในการจัดเก็บข้อมูลสองบิตในเซลล์แทนที่จะเป็นหนึ่งหรือสาม ซึ่งช้ากว่า SLC แต่เร็วกว่า TLC แม้ว่าแคช SLC จะให้ความเร็วที่ยอดเยี่ยมซึ่ง MLC ไม่สามารถจับคู่ได้ แต่ MLC จะมีขนาดแคชเป็นสองเท่า

ในทางทฤษฎี นี่จะเป็นจุดกึ่งกลางที่ยอดเยี่ยมที่อนุญาตให้ใช้ความเร็วแคช SLC สูงสุดจนกว่าแคช SLC จะถูกใช้งาน จากนั้นวางลงในแคช MLC หากยังต้องเขียนข้อมูลเพิ่มเติม สิ่งนี้จะยังเร็วกว่าการเขียนโดยตรงไปยังหน่วยความจำ TLC หรือ QLC แต่น่าจะเกี่ยวข้องกับตรรกะที่ซับซ้อนกว่านี้

แม้ว่าความเร็วของ TLC จะค่อนข้างเร็ว แต่ก็ไม่จำเป็น เนื่องจาก QLC และ PLC SSD กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น จึงมาพร้อมกับการลดความเร็วในการเขียนเพิ่มเติม การแคช MLC รองอาจเป็นวิธีที่เทคโนโลยีพัฒนาขึ้นเพื่อบรรเทาปัญหานี้

บทสรุป

การแคช SLC เป็นวิธีที่ชาญฉลาดในการเขียนแคชบน SSD ช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงในการเขียนลงในหน่วยความจำแฟลชหลายร้อยกิกะไบต์ซึ่งปกติแล้วจะไม่สามารถเขียนด้วยความเร็วนั้นได้ ข้อมูลที่เขียนไปยังแคชจะถูกฟลัชไปยังหน่วยความจำแฟลช TLC หรือ QLC โดยเร็วที่สุดเพื่อเพิ่มพื้นที่ว่างในแคชสำหรับความเร็วการถ่ายโอนสูงสุด

จำนวนแคช SLC แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพื้นที่ว่างบนไดรฟ์ ซึ่งหมายความว่าไดรฟ์ที่ใหญ่กว่าและว่างกว่าสามารถเขียนข้อมูลได้ที่ความเร็วสูงสุดมากกว่า SSD ขนาดเล็กหรือ SSD ที่ใกล้เคียงกับความจุ คุณคิดอย่างไร? แจ้งให้เราทราบในความคิดเห็นด้านล่าง