Nand flash, kuidas see töötab. Välkmälu. Solid State Drive. Välkmälu tüübid. Mälukaart. Halb plokkide haldamine

65 nanomeetrit on 300-350 miljonit eurot maksma mineva Angstrem-T Zelenogradi tehase järgmine eesmärk. Ettevõte on juba esitanud Vnesheconombankile (VEB) sooduslaenu taotluse tootmistehnoloogiate moderniseerimiseks, teatas Vedomosti sel nädalal, viidates tehase direktorite nõukogu esimehele Leonid Reimanile. Nüüd valmistub Angstrem-T käivitama liini 90 nm topoloogiaga kiipide tootmiseks. Eelmise VEB laenu, mille eest see osteti, maksed algavad 2017. aasta keskel.

Peking varises Wall Streeti kokku

USA võtmeindeksid tähistasid aastavahetuse esimesi päevi rekordilise langusega, miljardär George Soros on juba hoiatanud, et maailm ootab 2008. aasta kriisi kordumist.

Esimene Venemaa tarbijaprotsessor Baikal-T1 hinnaga 60 dollarit käivitatakse masstootmises

Baikal Electronicsi ettevõte 2016. aasta alguses lubab käivitada tööstuslik tootmine Vene protsessor Baikal-T1 maksab umbes 60 dollarit. Seadmete järele on nõudlus, kui see nõudlus tekib riigi poolt, väidavad turuosalised.

MTS ja Ericsson arendavad ja juurutavad Venemaal ühiselt 5G-d

PJSC "Mobile TeleSystems" ja Ericsson sõlmisid koostöölepingud 5G tehnoloogia arendamiseks ja juurutamiseks Venemaal. IN pilootprojektid, sealhulgas 2018. aasta maailmameistrivõistluste ajal, kavatseb MTS testida Rootsi müüja arengut. Järgmise aasta alguses alustab operaator moodustamise asjus dialoogi Telekomi- ja Masstehnilised nõuded mobiilside viienda põlvkonnani.

Sergei Chemezov: Rostec on juba üks kümnest suurimast insenerikorporatsioonist maailmas

Rosteci juht Sergei Tšemezov vastas RBC-le antud intervjuus põletavatele küsimustele: Platoni süsteemist, AVTOVAZi probleemidest ja väljavaadetest, Riigikorporatsiooni huvidest ravimiäris, rääkis rahvusvahelisest koostööst sanktsioonide survel, impordist. asendamine, ümberkorraldamine, arengustrateegiad ja uued võimalused rasketel aegadel.

Rostec on "kaitstud" ja tungib Samsungi ja General Electricu loorberitele

Rosteci nõukogu kinnitas "Arengustrateegia aastani 2025". Peamisteks ülesanneteks on kõrgtehnoloogiliste tsiviiltoodete osakaalu suurendamine ning peamistes finantsnäitajates General Electricule ja Samsungile järele jõudmine.

Lihtne viis arvuti kiirendamiseks on installida sellele SSD-draiv. Oleme sellest juba ühes eelmises artiklis rääkinud. Neid draive on mitut tüüpi ja ma tahaksin tänase artikli pühendada just sellele. Esimene on SATA pooljuhtketas, tavaliselt 2,5-tollise kujuga, ning see on mitmekülgne lahendus väga hea kiiruse ja üsna mõistliku hinnaga.

See sobib igale arvutile, peaaegu igale sülearvutile (on erandeid, näiteks SONY mudelid, mis kasutavad 1,8" vormiteguriga ketast). Järgmisena on nimekirjas PCI, eriti pöörake tähelepanu PCI 3.0 SSD-dele - nende kiirus on lihtsalt hull. ja võite olla üllatunud nende draividega saavutatava jõudluse üle.

Kuid nagu kõigil headel asjadel, on neil ka üks puudus - üsna kõrge hind, mis on sageli 2 või isegi 3 korda kõrgem kui tavalistel SATA 2.5 SSD-draividel. Samuti on olemas mSATA (alloleval pildil), mis on lühend sõnast "mini SATA", neid kasutatakse kõige sagedamini sülearvutites, kuid kiiruse poolest ei erine sellised draivid tavapärasest SATA 2-st, see tähendab, et see on sama, kuid väiksema vormi -teguriga.

Vaadake, kui palju väiksem on mSATA SSD (roheline trükkplaatülemine) võrreldes tavalise 2,5-tollise HDD-ga

Tähelepanuväärne on see, et SSD-sid on eksklusiivselt Apple'ile (ka siin on need jäänud omaette “isiksusteks”) ja need on veelgi kallimad, kuigi jõudluse poolest ei erine samadest PCI SSD-dest. Kirjutamiskiirus võib siin olla 700 Mb / s - mis on šikk näitaja.

Kui soovid endale SSD-d osta, siis tuleb igal juhul valida SATA ja PCI versioonide vahel ning juba on küsimus hinnas. Kui veedate palju aega arvuti taga, proovige kindlasti draivi PCI versiooni. Kuna see ise läheb RAID-massiivi (see on siis, kui jämedalt öeldes ühendatakse 2 kõvaketast ühte), siis sellisel juhul loetakse infot kahest seadmest korraga, mis kiirendab süsteemi täpselt 2 korda.

PCI SSD - installitud arvutisüsteemiüksusesse

Ehk siis näiteks sama Windows paigaldatakse kohe 2 mälupulgale (2 erinevat kiipi) ja loetakse neist korraga, mis on tõeliselt suurepärane lahendus arvuti jõudluse suurendamiseks, soovitan kindlasti osta.

Kui soovid lihtsalt kuidagi kiirendada oma vana arvutit, mis võib-olla peagi plaanib millegi produktiivsema vastu vahetada või soovid lihtsalt esimest korda pooljuhtketast proovida, siis soovitan kindlasti kaasa võtta kõik tuttavad ja ajaproovitud SATA 2,5 SSD.

MLC või TLC - kumba on parem oma arvuti jaoks valida? Kõik kasutajad, kes on kunagi kasutanud pooljuhtdraivi (SSD-mälu), räägivad sellest positiivselt. Tänu temale laadivad teie lemmikrakendused kiiremini ja süsteemi üldine tõhusus suureneb. Lisaks on need draivid palju vastupidavamad ja vastupidavamad kui traditsioonilised kõvakettad. Kuid miks on mõned mälutüübid teistest kallimad? Sellele küsimusele vastamiseks peate mõistma sisemine korraldus seda tüüpi draivid.

SSD-plaadi saab jagada kolmeks põhiplokiks:

1. 3D NAND mälu (mitte segi ajada NOR Flashiga). Seda osa kasutatakse andmete salvestamiseks mittelenduvates üksustes, mis ei vaja pidevat vooluvõrku.
2. DDR. Väike kogus muutlikku mälu, mis vajab andmete salvestamiseks toidet. Kasutatakse teabe vahemällu salvestamiseks edaspidiseks juurdepääsuks. See valik pole kõigil draividel saadaval.
3. Kontroller. Toimib vahendajana, ühendades 3D NAND-mälu ja arvuti. Kontroller sisaldab ka püsivara, mis aitab hallata SSD-d.

NAND-mälu, erinevalt NOR-ist, koosneb paljudest rakkudest, mis sisaldavad bitte, mis lülitatakse sisse või välja elektrilaenguga. Nende lülitatavate lahtrite korraldus esindab SSD-le salvestatud andmeid. Nendes lahtrites olevate bittide arvu määrab ka mälu tüüp. Näiteks SLC-s (Single Level Cell) sisaldab lahter 1 bitti. NOR-draive kasutatakse tavaliselt võrguseadmetes.

Põhjus, miks SLC-pulgal on vähe mälu, on selle väike füüsiline suurus võrreldes teiste trükkplaadi (PCB) komponentidega. Ärge unustage, et PCB sisaldab kontrollerit, DDR-mälu ja 3D NAND-mälu, mis tuleb kuidagi arvutisüsteemi seadmesse paigutada. MLC NAND-mälu kahekordistab bittide arvu raku kohta, samas kui TLC kolmekordistab. Sellel on positiivne mõju mälumahule. NOR-draivid võimaldavad juurdepääsu juhuslikule teabele, mistõttu neid ei kasutata nagu kõvaketast.

On teatud põhjused, miks tootjad jätkavad välkmälu vabastamist 1 bitiga raku kohta. SLC-draive peetakse kõige kiiremateks ja töökindlamateks, kuid need on suhteliselt kallid ja piiratud mälumahuga. Seetõttu eelistatakse sellist seadet kõige rohkem arvutitele, mis on suure koormuse all.

Mis on SLC

SLC vs MLC või TLC 3D vastasseisus võidab alati esimest tüüpi mälu, kuid see maksab ka palju rohkem. Sellel on ka rohkem mälu, kuid see on aeglasem ja purunemisohtlik. MLC ja TLC on mälutüübid, mida soovitatakse tavaliseks igapäevaseks arvutikasutuseks. NOR on tavaliselt kasutusel Mobiiltelefonid ja tabletid. Enda vajaduste teadmine aitab kasutajal valida kõigist SSD-draividest sobivaima.

Single Level Cell on saanud oma nime ühest bitist, mis lülitub sisse või välja sõltuvalt toiteallikast. SLC eeliseks on see, et see on andmete lugemisel ja kirjutamisel kõige täpsem ning selle pidev töötsükkel võib olla pikem. Lubatud ülekirjutuste arv on 90000-100000.

Seda tüüpi mälu on oma pika eluea, täpsuse ja üldise jõudluse tõttu turul hästi juurdunud. Sellist draivi paigaldatakse koduarvutitesse harva kõrge hinna ja väikese mälumahu tõttu. See sobib rohkem tööstuslik kasutamine ja pideva teabe lugemise ja kirjutamisega seotud rasked koormused.

SLC eelised:

• pikk kasutusiga ja suur kogus laadimistsüklid võrreldes mis tahes muud tüüpi välkmäludega;
• vähem lugemis- ja kirjutamisvigu;
• võib töötada laiemas temperatuurivahemikus.

SLC puudused:

• kõrge hind võrreldes teiste SSD-dega;
• suhteliselt väike mälumaht.

Mälu tüüp eMLC

eMLC on ettevõttesektori jaoks optimeeritud välkmälu. Sellel on parem jõudlus ja vastupidavus. Ümberkirjutamiste arv varieerub vahemikus 20 000 kuni 30 000. eMLC-d võib pidada SLC-le odavamaks alternatiiviks, mis laenab mõned eelised oma konkurendilt.

eMLC eelised:

• palju odavam kui SLC;
• suurem jõudlus ja vastupidavus kui tavaline MLC NAND.

eMLC puudused:

• kaotab jõudluse osas SLC-le;
• ei sobi koduseks kasutamiseks.

MLC välkmälu pooljuhtdraivi jaoks

Multi Level Cell mälu on saanud oma nime selle võime järgi salvestada ühte lahtrisse 2 bitti andmeid. Suur eelis on rohkem madal hind võrreldes SLC-ga. Madalam hind saab reeglina toote populaarsuse võtmeks. Probleem on selles, et ühe lahtri võimalike ülekirjutuste arv on SLC-ga võrreldes palju väiksem.

MLC NANDi eelised:

suhteliselt madal hind, mõeldud massitarbijale;
suurem töökindlus võrreldes TLC-ga.

MLC NAND-i puudused:

• vähem töökindel ja vastupidav kui SLC või eMLC;
• ei sobi äriliseks kasutamiseks.

TLC mälu

Triple Level Cell on odavaim välkmälu vorm. Selle suurim puudus on see, et see sobib ainult koduseks kasutamiseks ja on vastunäidustatud kasutamiseks äri- või tööstustegevuses. Raku elutsükkel on 3000-5000 ülekirjutamist.

TLC 3D eelised:

• odavaim turul saadaolev SSD;
• suudab rahuldada enamiku kasutajate vajadusi.

TLC 3D puudused:

• lühim oodatav eluiga võrreldes teiste tüüpidega;
• ei sobi äriliseks kasutamiseks.

SSD pikaealisus

Nagu kõik head asjad siin maailmas, ei saa SSD kesta igavesti. Nagu eespool märgitud, eluring pooljuhtketas oleneb otseselt sellest, millist 3D NAND-i see kasutab. Paljud kasutajad on mures selle pärast, kui kaua odavamat tüüpi draivid vastu peavad. Võrreldes MLC ja TLC-ga on SLC-mälu vastupidavam, kuid maksab rohkem. Sõltumatud entusiastide meeskonnad testisid taskukohaseid tarbijakvaliteediga SSD-sid, millest enamik olid MLC-d, ja ainult 1 kasutas 3D NAND TLC-d. Tulemused olid paljulubavad. Enamik neist seadmetest suutsid enne riket läbida 700 TB teavet ja neist 2 - isegi 1 PB. See on tõesti tohutu hulk andmeid.

Võime kõik hirmud, et SSD ebaõnnestub, julgelt kõrvale heita lühike aeg. Kui kasutate MLC või TLC 3D V-NANDi igapäevaseks kasutamiseks, näiteks muusika, fotode, tarkvara, isiklikke dokumente ja videomänge, võite olla kindel, et mälu kestab mitu aastat. Kodus on võimatu arvutit laadida nii, nagu seda tehakse ettevõtte serveritega. Neile, kes muretsevad oma mälu eluea pärast, võivad sellised funktsioonid nagu enesekontrollianalüüs ja aruandlustehnoloogia (S.M.A.R.T.) aidata teil oma SSD seisundit jälgida.

Õige SSD valimine

Tegelikult on erinevus kommerts- ja tarbijadraivide vahel nii suur, et seda on raske mõista. Arendusmeeskonnad on hakanud valmistama kalleid SSD-sid, et rahuldada kõrgtehnoloogilise tegevuse, teaduse ja sõjalise arengu kõrgemaid nõudmisi, mis nõuavad pidevat teabetöötlust.

Suurettevõtete serverid on hea näide kallite mälupulkade kasutamisest, kuna need töötavad 24 tundi ööpäevas, 5–7 päeva nädalas. Seetõttu vajavad nad pikki, kiireid lugemis-/kirjutusaegu ja suuremat töökindlust. Tarbijadraivid on kaubanduslike draivide eemaldatud versioonid. Neil puuduvad teatud funktsioonid, kuid neil on rohkem salvestusruumi. Lisaks on maailmas meeldiv trend odavate NAND-ide jõudluse kasvu ja nende maksumuse vähenemise suunas.

Millist tüüpi salvestusruumi peaksite valima? SLC või MLC ja TLC? Võime järeldada, et SLC- või eMLC-mälu pole tavapäraseks igapäevaseks kasutamiseks lihtsalt vaja, seega pole mõtet ümmargust raha selle peale kulutada. Kui valite NAND-mälu tüübi TLC-st või MLC-st, sõltub kõik teie rahalistest võimalustest.

TLC NAND on kõige eelarvelisem mälu, mis suudab rahuldada enamiku tarbijate vajadusi. MLC-mälu võib pidada NAND-mälu täiustatud versiooniks inimestele, kes on valmis oma personaalarvutisse palju investeerima. See sobib ka neile, kes plaanivad oma andmeid säilitada pikki aastaid. Kui monitorile ilmus teade "NAND-välku ei tuvastatud", on mälu tõenäoliselt oma ressursi ammendanud ja ebaõnnestunud.

NAND-mälu päritolu põhines palju varem ilmunud välkmäludel, mida kasutati NAND-mälust selgelt väiksema kiiruse, vastupidavuse ja suurema kiibipinnaga pooljuhtdraivides. Välkmälu leiutas Fujio Masuoka 1984. aastal Toshibas töötades. Pärast Fujio Masuoka disaini esitlemist IEEE 1984 (International Electron Devices Meeting) kohtumisel San Franciscos Californias lasi Intel 1988. aastal välja esimese kaubandusliku NOR-tüüpi välkkiibi. NAND-tüüpi välkmälu tulekust teatas Toshiba 1989. aastal rahvusvahelisel tahkislülituste konverentsil.

Välkmälu, NAND-mälu tüübid

Välkmälu põhiline erinevus seisneb selles, et see salvestab ühe bitti teavet ujuvvärava transistoride massiivi, mida nimetatakse rakkudeks. SSD-draivides kasutatakse kahte tüüpi NAND-mälu – SLC ja MLC. Mis vahe on SLC- ja MLC-mälutüüpidel? SLC-seadmetel on ühetasandilised rakud, mis salvestavad igas transistoris ainult ühe biti, samas kui mitmetasandilised MLC-d suudavad igasse lahtrisse salvestada mitu bitti teavet. See on erinevate elektrilaengu tasemete kasutamise tagajärg transistori ujuvväraval. Info (loogiline 0 või 1) kodeerimise põhimõte on kõigil juhtudel sama, seda kirjeldame allpool. Ainult raku struktuur erineb. MLC tasemete sügavus võib ulatuda kuni 4-ni, st salvestada kuni 4 bitti teavet, samas kui SLC on lihtsam seade ja salvestab 1 biti.

MLC-tehnoloogia võimaldab oluliselt suurendada ketta mahtu, suurendades tasemeid, jättes selle füüsilised mõõtmed muutumatuks, mis vähendab iga gigabaidi maksumust. Sellel positiivseid jooni see tehnoloogia hakkab lõppema. Iga lisanduva tasemega muutub signaalitaseme tuvastamise ülesanne keerulisemaks, rääkimata SSD-ketta ressursi vähenemisest, raku aadressi otsimise aeg pikeneb ja vigade tõenäosus suureneb. Vigade kontroll toimub riistvaras, mis MLC-tehnoloogia puhul toob kaasa juhtelektroonika kulude tõusu ja vastavalt suurendab SSD lõpphinda. Maailmaturul olevad massiivsed SSD-draivid kasutavad MLC-tehnoloogiat neljatasemelise salvestamisega. Sel juhul on andmed kodeeritud kui (11), (10), (01), (00). SLC puhul saab ühetasandiline lahter võtta ainult väärtused 0 või 1.

Sama suuruse ja hinnaga SLC rakkudega lahendused kaotavad MLC-le selgelt neile salvestatava info hulga poolest, kuid on samas kiiremad ja vastupidavamad. Seetõttu peavad tootjad kasutama rohkem väiksema kettamahuga kiipe, mis lõppkokkuvõttes tõstab SLC-draivi hinda sama suure MLC-draiviga võrreldes rohkem kui kaks korda.

Ühikelemendi NAND-mälu kirjutamise ja lugemise mehhanismid

Proovime üksikasjalikumalt kirjeldada NAND-mälu transistori tööd, mis on isoleeritud paisuväljatransistor ehk MOSFET.

Väljatransistori peamine omadus, mis võimaldas seda teabe salvestamiseks kasutada, oli võime hoida elektrilaengut "ujuval" väraval kuni 10 aastat. "Ujuv" värav ise on valmistatud polükristallilisest ränist ja on täielikult ümbritsetud dielektrilise kihiga, mis tagab selle täieliku elektrikontakti puudumise transistori elementidega. See asub juhtvärava ja p-n-ühenduse substraadi vahel. Väljatransistori juhtelektroodi nimetatakse väravaks. Sel juhul juhtivus p-n ristmik, elektritakistuse tõttu juhitakse potentsiaalide erinevusega, mis tekitab elektriväli, mõjutades p-n oleküleminekud.

Transistori olulised elemendid on ka äravool ja allikas. Lahtrisse kirjutatava info biti muutmiseks luuakse juhtvärava pinge mõjul elektriväli ja tekib tunneliefekt. See võimaldab mõnel elektronil läbida dielektrilise kihi ujuvväravale, pakkudes sellele laengut ja täites seega raku natuke informatsiooniga.

Ujuvväravale kogunenud laeng mõjutab äravooluallika kanali juhtivust, mida kasutatakse lugemisel.

Selline kirjutamis- ja lugemismehhanismi erinevus mõjutab selgelt nende režiimide erinevat energiatarbimist. NAND-mälu tarbib kirjutamisel üsna suurt voolu ja lugemisel vastupidi, energiakulu on väike. Teabe kustutamiseks rakendatakse juhtväravale kõrge negatiivne pinge ja ujuvvärava elektronid lähevad allikasse. Just sellistest elementaarrakkudest, mis on ühendatud lehtedeks, plokkideks ja massiivideks, koosneb kaasaegne pooljuhtketas.

NAND-mälu eluiga

NAND-mälu peamine omadus, mis võimaldab seda kasutada SSD-des, oli võime salvestada andmeid ilma välise toiteallikata. See tehnoloogia seab aga piirangud lahtri loogilise oleku muutuste arvule, mis toob kaasa selle lahtri piiratud arvu ümberkirjutamistsükleid. See on tingitud dielektrilise kihi järkjärgulisest hävimisest. See efekt toimub MLC rakkude puhul palju kiiremini nende väikese reservi tõttu ujuvvärava laengu muutmiseks disainifunktsioonid. Lahtri lugemine mõjutab ka selle eluiga, kuid see mõju on palju väiksem kui kirjutamisel/kustutamisel, mis võimaldab lugeda lugemistsükleid piiramatuks ja SSD eluiga mõõdetakse võimalike ümberkirjutamistsüklite arvu järgi.

Kõigil SSD-draividel on osa, mis pole tavaliste kirjutamis-/lugemistoimingute jaoks ligipääsetav. Seda on vaja varuks rakkude kulumise korral, analoogselt HDD magnetajamitega, millel on reserv halbade plokkide asendamiseks. Täiendavat rakureservi kasutatakse dünaamiliselt ja kui esmased rakud füüsiliselt kuluvad, antakse asendusrakk.

Siin on ligikaudne võrdlev tabel peamistest omadustest, mis eristavad SLC-tehnoloogiaga SSD-draivide ja MLC-rakkudega draive.

Tabelis on selgelt näidatud kõik nende tehnoloogiate eelised ja puudused. See näitab SLC-lahenduste paremust MLC-st, kuid ei näita SSD-de populaarsuse peamist kriteeriumi - nende hinda. Arvestades selliste lahenduste kiiret odavnemist, pole seda mõtet näidata. Ütleme nii, et kuigi MLC-draivid on SLC-st kõiges madalamad, võidavad nad hinnas rohkem kui kaks korda ja võivad sama mahuga salvestatud andmetega olla kompaktsemad.

SSD-ketta struktuur: lahter, leht, NAND-ploki suurus

Lisateabe saamiseks tõhus kasutamine elementaarsed mälurakud, ühendati need mitmetasandilise struktuuriga massiivideks. Üks lahter, mis salvestab ühte (SLC jaoks) või reeglina kahte (praeguse MLC põlvkonna jaoks) bitti andmeid, ühendatakse rühmaks, mida nimetatakse leheküljeks ja sisaldab 4 KB andmeid.

Spetsiaalsed algoritmid SSD-draividega töötamiseks

Välkmäluelementide piiratud kirjutamis- / kustutamistsüklite tõttu pidid arendajad looma SSD-draivi tööks õige algoritmi, mis võimaldab sellel kogu salvestusruumi ühtlaselt "kuluda". Nagu me juba märkisime, on kogu ketta maht jagatud 512 KB plokkideks ja need omakorda 4 KB lehtedeks, millel tehakse lugemis- ja kirjutamistoiminguid. Kuid kui olete lehele teabe kirjutanud, ei saa seda enne kustutamist üle kirjutada. Probleem on selles, et salvestatava teabe minimaalne suurus ei tohi olla väiksem kui 4 KB ja andmeid saab kustutada vähemalt 512 KB suurustes plokkides. Selleks rühmitab ja edastab kontroller andmed (kirjeldame seda algoritmi allpool), et vabastada kogu plokk. See toiming suurendab reageerimisaega ja vähendab SSD eluiga, kuid midagi tuleb ohverdada.

Räägime kirjutamise/kustutamise algoritmist.

Pärast operatsioonisüsteemi kirjutamistaotlust määrab meediumikontroller teabe suuruse ja struktuuri. Kui tühje plokke on piisav arv, eraldatakse uus plokk, kuhu OS-i edastatud andmed kopeeritakse kirjutamiseks. Kui aga ketas täitub ja piisav arv tühje plokke väheneb, muutub see toiming palju keerulisemaks. Kontroller otsib üha enam sobivaimat (vabade lehtede arvu järgi), osaliselt hõivatud plokki ja kirjutab selle ümber tühjaks plokiks, kombineerides selle OS-ist kirjutamiseks tulnud andmetega, mis selle täielikult täidab. vana plokk siis puhastatud. Selle algoritmiga saame ühe täielikult täidetud ploki ja ühe tühja ploki, mis lisatakse kirjutamiseks saadaolevate tühjade plokkide rühma. Kirjutamistaotluse esitamisel kasutab kontroller ainult selle rühma plokke.

Selle varustuses on kontrolleril tavaliselt 10 kanalit, eriti Inteli SSD-kontrolleritel on selline arv kanaleid. Kogu kiipide kogum on ühtlaselt määratud igale andmevahetuskanalile. SSD-tehnoloogiate arendamise praeguses etapis ei saa esimese kanaliga suhtlevad mälukiibid teise, kolmanda ja järgnevate kanalitega töötamisel ristuda, kuid see probleem võib lähitulevikus laheneda. Üsna loogiline oleks kogu kettal asuva mälu jaoks kasutada "ujuvaid" linke. Tihti on vaja kirjutada järjekord väikestest andmetest, siis jaotab kontroller automaatselt kogu ploki kõikide kanalite vahel, kuid lahtritevaheline ühendus säilib, sest see andmeosa on üks loogiline üksus.

Andmete kustutamise toimimine sõltub otseselt ka kustutatud andmete mahust ja asukohast. Kui kogu teave on kirjutatud ühte plokki või plokkide rühma, hõivates need täielikult, siis plokk / plokid lihtsalt tühjendatakse ja märgitakse tühjaks ning valmis järgnevaks salvestamiseks võimalikult suure kiirusega. Kuid see ideaalne juhtum ei esine alati.

Kui on vaja kustutada mitte terve plokk, vaid mitu selles sisalduvat lehekülge, siis kustutab vastutav töötleja andmed loogiliselt neid kustutamata, vaid märgib lihtsalt lehe andmed kustutatuks. Edaspidi ühendatakse allesjäänud info salvestamiseks tulnud uuega ja kirjutatakse tühja plokki ning algne plokk, nagu juba salvestusalgoritmis kirjeldatud, kustutatakse täielikult ja märgitakse tühjaks.

Miks on vaja trimmimist?

See on veel üks oluline tehnoloogia, mis tagab SSD-ketta ühtlasema kulumise ja kiirema töö andmetega tänu käsule TRIM. See võimaldab teil luua ahela ja määrata vabastatud plokkide prioriteedi. Varem oli see toiming määratud OS-ile, kuid kaasaegsed SSD-kontrollerid juba toetavad seda funktsiooni riistvara draivi püsivaras. Plokkide kustutamiseks kuluv aeg on eksponentsiaalselt seotud vaba kettaruumiga. Mida vähem teavet ja rohkem vaba ruumi, seda kiirem on SSD "kärpimine". Kuna ketas täitub kuni 75%, pole puhastusfunktsioon tühikäiguga võrreldes ikka veel eriti väljendunud. Kuid niipea, kui vaba ruumi on vähem kui 15%, muutub "kärpimine" keeruliseks. Loomulikult määrab osa sõltuvusest täielikult teabe tüüp (staatiline, st harva liigutav ja enamasti ainult loetav või dünaamiline). IBM-i uuringute kohaselt ideaalsed tingimused SSD töö, kui see on alla 75% täis ning teabe staatilise ja dünaamilise osa suhe on 3:1.

TRIM on tänapäevaste SSD-de lahutamatu osa. See suurendab jõudlust, kui kettad on rohkem kui 2/3 ulatuses andmetega täidetud tänu plokkide õigele sortimisele ja nende salvestamiseks ettevalmistamisele. See võimaldab uue ja juba 75% täis ketta kiiruse erinevust vähendada 2-3% peale.

Ärge unustage seda vaikimisi operatsioonisüsteem on konfigureeritud töötama tavalise HDD-kettaga, mis tähendab, et kasutaja peab kindlasti keelama "vanad" magnetketta kiiruse suurendamise mehhanismid, samuti defragmentimisalgoritmid. Lisaks on oluline hoolitseda kogu oma SSD-draivi ruumi mittetäieliku kasutamise eest.

Milleks kasutatakse SSD-draivide puhvervahemälu?

SSD-draivide vahemälupuhvrit ei kasutata kirjutamis-/lugemisprotseduuri kiirendamiseks, nagu HDD-draivide puhul tavaks. Selle mahtu pole isegi märgitud tehnilised kirjeldused SSD peamised tootjad. Seda ei saa pidada tavaliseks vahemäluks, nagu me seda varem mõistsime. SSD-draivide vahemälu kasutatakse dünaamiliselt kettarakkude eraldamise ja hõivatuse tabelite salvestamiseks. Paralleelselt saab see salvestada ajutist teavet kustutatud rakkudest, kui tühja kettaruumi pole piisavalt. Tabelid on kolmemõõtmeline maatriks ja on SSD-kontrolleri peamine abimees. Nende andmete põhjal teeb ketas otsuseid täiendavate lahtrite kustutamise kohta. Samuti salvestab see teavet kettale iga saadaoleva ploki kasutamise sageduse ja intensiivsuse kohta. Lisaks on siia salvestatud “kohtade” aadressid, kuhu füüsilise kulumise tõttu pole võimalik salvestada.

SSD kettakontroller

SSD-draivi väga oluline ja pidevalt täiustatud element on selle kontroller. Kontrolleri põhiülesanne on pakkuda lugemis- ja kirjutamisoperatsioone, kuid arvestades SSD-draivi füüsiliste omaduste massi, vastutab kontroller ka andmete paigutuse struktuuri haldamise eest. Tuginedes plokkide paigutuse maatriksile, millistele lahtritele on kirjutatud ja millele pole veel kirjutatud, optimeerib kontroller kirjutamiskiirust ja maksimeerib teie SSD eluiga. NAND-mälu ehituse olemuse tõttu on võimatu iga lahtriga eraldi töötada. Nagu eespool ütlesime, on need ühendatud 4 KB suurusteks lehtedeks ja teavet saate kirjutada ainult siis, kui leht on täielikult hõivatud. Saate kustutada andmeid plokkides, mille suurus on 512 KB. Kõik need piirangud panevad kontrolleri õigele intelligentsele algoritmile teatud kohustused. Seetõttu võib õigesti konfigureeritud ja optimeeritud kontroller oluliselt muuta nii SSD-draivi kiirust kui ka vastupidavust.

Tulemused

Hetkel on veel vara rääkida SSD-de täielikust võidust magnetketaste üle. Arvestades SSD suurust ja kiirust võrreldes traditsiooniliste kõvaketastega, on SSD-dele ülemineku peamiseks takistuseks ikkagi nende hind. Mitmekordne analüüs Viimastel aastatel näitas tootjate vastumeelsust NAND-mälu hinda alandada. Vaid viimase poole aasta jooksul on SSD-de hinnas märgata kerget langustrendi ning selle taga on suure tõenäosusega tarbijanõudluse langus, mille põhjuseks on globaalne kriis. Tahkisdraive on maailmaturul laias valikus esitletud juba mitu aastat, kuid isegi digitaaltehnoloogia jaoks nii märkimisväärne periood ei saanud mõjutada nende konkurentsivõimet "salvestatud teabe GB hinna" osas magnetketaste suhtes. Salvestustihedus ühe magnetketta kohta suureneb pidevalt, mis aitab kaasa üha mahukamate mudelite väljalaskmisele (hetkel on laialdaselt saadaval 2 TB kõvakettad). Selline turujaotus võib sundida ostjat eelistama SSD-draivi ainult siis, kui on kiireloomuline vajadus lugemiskiiruse või vibratsiooni-/šokikindluse järele, kuid suurem osa teabest salvestatakse siiski klassikalistele kõvaketastele.

SSD eelised ja puudused võrreldes HDD magnetketastega:

Eelised:

• palju kiirem lugemiskiirus;
• müra täielik puudumine;
• töökindlus liikuvate osade puudumise tõttu;
• madal energiatarve;
• kõrge vibratsioonikindlus.

Puudused:

• kõrge hind salvestatud teabe GB kohta;
• piiratud arv andmete kirjutamise ja kustutamise tsükleid.

Artiklit loeti 11417 korda

Tellige meie kanalid

SSD jõudlus ja eluiga sõltuvad peamiselt NAND-välgust ja püsivaraga kontrollerist. Need on draivi hinna põhikomponendid ja loogiline on nendele komponentidele ostmisel tähelepanu pöörata. Täna räägime NANDist.

Soovi korral leiate välkmälu tootmise tehnoloogilise protsessi peensusi SSD-ülevaatele spetsialiseerunud saitidel. Minu artikkel on suunatud laiemale lugejaskonnale ja sellel on kaks eesmärki:

1. Tõstke loor SSD-de tootjate ja kaupluste veebisaitidel avaldatud ebamäärasetele spetsifikatsioonidele.
2. Kõrvaldage küsimused, mis teil õppimise ajal tekkida võivad spetsifikatsioonid erinevate draivide mälu ja "raudsetele" nohikutele kirjutatud arvustuste lugemine.

Esmalt illustreerin probleemi piltidega.

Mis on näidatud SSD omadustes

Tootjate ametlikel veebisaitidel ja kauplusekettide kauplustes avaldatud NAND-i spetsifikatsioonid ei sisalda alati üksikasjalikku teavet. Veelgi enam, terminoloogia on väga erinev ja ma olen koostanud teile andmed viie erineva draivi kohta.

Kas see pilt ütleb sulle midagi?

Ok, oletame, et Yandex.Market pole kõige usaldusväärsem teabeallikas. Pöördume tootjate kodulehtede poole – kas see on muutunud lihtsamaks?

Ehk teeb see asja selgemaks?

Ja kui nii?

Või on see ikka parem?

Samal ajal on kõigis nendes draivides installitud sama mälu! Raske uskuda, eriti kahte viimast pilti vaadates, kas pole? Kui olete sissekande lõpuni lugenud, siis te mitte ainult ei veendu selles, vaid loete selliseid omadusi ka avatud raamatuna.

NAND-mälutootjad

Välkmälutootjaid on palju vähem kui ettevõtteid, kes müüvad SSD-sid oma kaubamärkide all. Enamikul draividel on nüüd mälu:

• Intel / Micron
• Hynix
• Samsung
• Toshiba/SanDisk

Intel ja Micron jagavad põhjusega loendis sama kohta. Nad toodavad NAND-i samadel tehnoloogiatel osana IMFT ühisettevõttest.

USA Utah' osariigi juhtivas tehases toodetakse sama mälu nende kahe ettevõtte kaubamärkide all peaaegu võrdsetes osades. Singapuri tehasest, mida nüüd kontrollib Micron, võib mälu lahti tulla ka selle tütarettevõtte SpecTek kaubamärgi all.

Kõik SSD-de tootjad ostavad NAND-i ülaltoodud ettevõtetelt, nii et erinevatel draividel võib olla praktiliselt sama mälu, isegi kui selle kaubamärk on erinev.

Näib, et selles mäluolukorras peaks kõik olema lihtne. NAND-i on aga mitut tüüpi, mis omakorda on jaotatud erinevate parameetrite järgi, tekitades segadust.

NAND-mälutüübid: SLC, MLC ja TLC

Kell on kolm erinevad tüübid NAND, mille peamine tehnoloogiline erinevus on mäluelemendis salvestatud bittide arv.

SLC on kolmest tehnoloogiast vanim ja vaevalt leiate selle NAND-iga moodsat SSD-d. Enamikul draividel on nüüd MLC pardal ja TLC on uus sõna SSD-mälu turul.

Üldiselt on TLC-d pikka aega kasutatud USB-mälupulkades, kus mälu vastupidavus puudub praktiline väärtus. Uus tehnoloogilised protsessid võimaldavad vähendada SSD jaoks mõeldud TLC NAND gigabaidi maksumust, pakkudes vastuvõetavat jõudlust ja kasutusiga, mis on loogiliselt huvitatud kõigist tootjatest.

Huvitav on see, et kuigi üldsus on mures SSD kirjutustsüklite piiratud arvu pärast, siis NAND-tehnoloogiate arenedes see parameeter ainult väheneb!

Kuidas määrata SSD-s konkreetset tüüpi mälu

Olenemata sellest, kas olete äsja ostnud tahkisdraivi või plaanite seda osta, võib pärast selle postituse lugemist tekkida alampealkirjas küsimus.

Ükski programm ei näita mälu tüüpi. Selle teabe leiate draivi arvustustest, kuid on lühem tee, eriti kui peate võrdlema mitut ostukandidaati.

Spetsiaalsetelt saitidelt leiate SSD andmebaase ja siin on näide.

Leidsin sealt probleemideta oma draivide mäluspetsifikatsioonid, välja arvatud tahvelarvutisse installitud SanDisk P4 (mSATA).

Millisel SSD-l on parim mälu

Vaatame kõigepealt läbi artikli põhipunktid:

• NAND-i tootjaid saab ühe käe sõrmedel üles lugeda
• kaasaegsed pooljuhtdraivid kasutavad kahte tüüpi NAND-i: MLC ja TLC, mis alles kogub hoogu
• MLC NAND erineb liideste poolest: ONFi (Intel, Micron) ja Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
• ONFi MLC NAND jaguneb asünkroonseks (odavam ja aeglasem) ja sünkroonseks (kallim ja kiirem)
• SSD-de tootjad kasutavad erinevat tüüpi mälusid, luues erinevaid koosseis iga rahakoti jaoks
• ametlikud spetsifikatsioonid sisaldavad harva spetsiifilist teavet, kuid SSD andmebaasid võimaldavad teil täpselt määrata NAND-i tüübi

Muidugi ei saa sellises loomaaias alapealkirjas püstitatud küsimusele üheselt vastata. Sõltumata draivi kaubamärgist vastab NAND deklareeritud spetsifikatsioonidele, vastasel juhul pole originaalseadmete tootjatel mõtet seda osta (nad annavad SSD-dele garantii).

Kuid ... kujutage ette, et suvi on teid rõõmustanud maal enneolematu maasikasaagiga!

See kõik on mahlane ja magus, aga sa lihtsalt ei jõua nii palju süüa, mistõttu otsustad osa korjatud marju maha müüa.

Kas jätate parimad maasikad endale või paned müüki? :)

Võib eeldada, et NAND-i tootjad paigaldavad oma draividesse parima mälu. Arvestades NAND-ettevõtete piiratud arvu, on SSD-de tootjate nimekiri veelgi lühem:

• Crucial (Mikroni jaotus)
• Intel
• Samsung

Jällegi on see vaid oletus, mida ei toeta usaldusväärsed faktid. Aga kas teie oleksite nende ettevõtete asemel käitunud teisiti?