Сучасні твердотільні накопичувачі пропонують набагато краще співвідношення ГБ/$, ніж кілька років тому. Коли SSD вперше вийшли на ринок, вони, як правило, були в діапазоні ємності 64 або 128 ГБ. Вони також були дорожчими, ніж багатотерабайтні жорсткі диски. Роками вважалося, що потрібно багато пам’яті і не хотіли платити високі ціни, вам потрібен був жорсткий диск, і ви повинні були прийняти нижчий продуктивність.
Проте зараз все трохи інакше. Так, SSD все ще дорожчі за ГБ, ніж жорсткі диски, але ціна набагато ближча. SSD ємністю 2 ТБ наразі є найвигіднішою ціною для SSD. 2 ТБ SSD приблизно вдвічі дорожче жорсткого диска 2 ТБ. Тепер ви можете отримати ще більшу перевагу в продуктивності за ці додаткові витрати.
Це все ще правда, якщо вам потрібно багато терабайт пам’яті. Наприклад, дешевше придбати жорсткі диски, якщо вам потрібен великий RAID-масив. Але припустимо, що ви маєте справу лише зі щоденним рівнем комп’ютерного сховища для домашніх користувачів. У цьому випадку SSD на один або два терабайти більш ніж достатньо, і він не зруйнує банк.
Як ціна впала?
Отже, що змінилося? Що знизило ціну до розумного рівня? По-перше, технології просто дозріли. З часом робити такі речі стає дешевше. Однак деякі технологічні прориви та інновації справді змінили гру. 3D VNAND дозволив істотно збільшити щільність пам’яті, дозволяючи клітинкам пам’яті накладати один на одного, а не здавлювати все ближче і ближче один до одного в одній площині. Це не відрізняється від того, як багатоповерхові автостоянки дозволяють паркувати більше автомобілів на тій самій території, що й рівна парковка.
Сучасні SSD тепер зазвичай використовують флеш-пам’ять TLC. TLC означає Triple-Level Cell, тобто кожна комірка пам’яті може зберігати три біти даних. Це втричі збільшує ємність зберігання даних тієї ж кількості осередків пам’яті в порівнянні з одношаровою пам’яттю (SLC) у попередніх SSD.
Ці три зміни пояснюють більшість підвищення ціни на SSD. Проте було й багато інших подій. Справа в тому, що TLC має деякі досить великі застереження.
У чому проблема з TLC?
Проблема розміщення кількох біт даних в одній комірці пам’яті полягає в тому, що запис даних значно складніше. Це уповільнює процес. Це проблема, оскільки твердотільні накопичувачі повинні бути швидкими. Вони спонукали нові покоління стандартів подвоїти та подвоїти пропускну здатність, щоб забезпечити більш швидке зберігання.
Незважаючи на те, що ви все ще можете читати з TLC із неймовірними 16 ГБ на останніх SSD PCIe 5, ви точно не зможете писати на них так швидко. Насправді швидкість запису TLC зазвичай становить близько 2000 МБ. Це все ще набагато швидше, ніж жорсткий диск, але повільніше, ніж SSD PCIe 3.
Примітка: TLC – не єдиний тип флеш-пам’яті, який використовується. Існує відносно невелика кількість твердотільних накопичувачів Quad-Level Cell (QLC), а розробка твердотільних накопичувачів Penta-Level Cell (PLC) для 4 і 5 біт даних на комірку, відповідно. Швидкість запису в пам'ять QLC на даний момент становить близько 350 МБ, що повільніше, ніж на жорстких дисках.
Введіть кеш SLC
Виробники SSD розробили кешування SLC, щоб обійти ці сильно знижені швидкості запису. Це простий прийом запису даних у надшвидку флеш-пам’ять SLC. Потім дані копіюються в повільніший TLC Flash якомога швидше у фоновому режимі. Це забезпечує високу швидкість запису на SSD, що рекламується, якщо є місце в кешу SLC для запису. У більшості випадків це не проблема, але може бути, якщо ви робите значні операції запису одночасно. Наприклад, відновлення або запис резервної копії зазвичай включає запис на великий відсоток диска.
Кеш SLC зазвичай складається з двох окремих частин: статичного кешу SLC і динамічного кешу псевдо-SLC. Статичний кеш, як правило, крихітний, менше 10 ГБ навіть на великих дисках ємністю 2 ТБ. Статичний кеш завжди доступний, навіть коли накопичувач майже заповнений. Розмір динамічного кешу, як видно з назви, залежить від місця, що залишився на диску.
Більші SSD мають більші кеші псевдо-SLC і можуть робити більші записи на піковій швидкості. Важливо зазначити, що розмір динамічного кешу залежить від вільного місця, що залишився, а не від загальної ємності диска. Розмір динамічного кешу зменшується в міру заповнення диска. Багато твердотільних накопичувачів виділяють близько третини свого вільного місця для використання як динамічного кешу SLC. Це може становити близько 600 ГБ на диску ємністю 2 ТБ.
Контролер SSD вибирає записувати вхідні дані в кеш SLC, оскільки це швидко. Це важливо, оскільки дані можуть бути надані на SSD швидше, ніж вони можуть бути записані в набагато повільнішу флеш-пам’ять TLC. Коли SSD перебуває в режимі очікування, контролер копіює дані в пам’ять TLC з меншою швидкістю запису. Це зберігає дані в більш економний спосіб і знову звільняє кеш SLC, щоб приймати більше операцій запису на високих швидкостях. Поки є місце в кеші SLC, SSD може працювати на своїх пікових швидкостях, які рекламуються. Коли кеш-пам’ять заповнено, накопичувач повинен сповільнитися, тому корисно мати великий кеш SLC.
Потенційне майбутнє
Наразі жоден SSD не використовує його, але є потенційний варіант використання кешу MLC. MLC означає Multi-Level Cell, погано названий метод зберігання двох бітів даних у комірці, а не одного чи трьох. Це повільніше, ніж SLC, але швидше, ніж TLC. У той час як кеші SLC пропонують фантастичну швидкість, з якою MLC не може зрівнятися, MLC пропонує вдвічі більший розмір кешу.
Теоретично, це була б відмінна золота середина, що дозволить досягти максимальної швидкості кешування SLC до тих пір, поки не буде використано кеш SLC. Потім перехід до кешу MLC, якщо потрібно записати більше даних. Це все одно буде швидше, ніж прямий запис у пам'ять TLC або QLC, але, ймовірно, буде включати більш складну логіку.
Хоча швидкість TLC була відносно високою, в цьому не було необхідності. Оскільки твердотільні накопичувачі QLC і PLC стають все більш поширеними, швидкість запису на них буде зменшуватися. Вторинне кешування MLC може бути способом розвитку технології, щоб полегшити це.
Висновок
Кешування SLC — це розумний метод кешування запису на SSD. Це дозволяє забезпечити високу швидкість передачі запису в сотні гігабайт флеш-пам’яті, в яку номінально неможливо записати з такою швидкістю. Дані, записані в кеш-пам’ять, якомога швидше переміщуються в флеш-пам’ять TLC або QLC, щоб звільнити кеш для досягнення максимальної швидкості передачі.
Обсяг кешу SLC змінюється залежно від вільного місця на накопичувачі. Це означає, що більші та порожніші накопичувачі можуть записувати більше даних на піковій швидкості, ніж менші SSD або SSD, ближче до ємності. Як ти гадаєш? Дайте нам знати в коментарях нижче.