SSD - SLC против MLC




Cегодня мы углубимся в изучение двух типов флеш-памяти NAND, обычно доступных в современных твердотельных накопителях; SLC и MLC.

Эти акронимы регулярно используются, но понятны ли они? На базовом уровне большинство технологических энтузиастов скажут вам, что накопители, основанные на технологии SLC, обеспечат более высокую производительность и увеличенный срок службы, в то время как накопители MLC обеспечивают более высокую емкость по более доступным ценам.

Следует помнить об этих основных принципах, но, учитывая, что микросхемы флэш-памяти SLC и MLC NAND выглядят практически одинаково, почему они тогда так отличаются на практике? Чтобы выяснить это, мы начнем с более тщательного изучения внутренней работы ячейки флэш-памяти.



Флэш-память

Флэш-память - это энергонезависимая микросхема памяти, которую можно электрически стирать и перепрограммировать. Эта революционная технология, впервые внедренная в 80-х годах, без механических частей, стала популярной и сегодня встречается во всем, от небольших мобильных телефонов до крупных промышленных роботов. И по понятной причине, в отличие от недорогих жестких дисков, которые хранят данные на быстро вращающихся дисках, флэш-память очень надежна и способна противостоять ударам, давлению и высоким температурам. Итак, как это работает?

Извлечение флэш-памяти в основу показывает множество ячеек памяти, сделанных из транзисторов с плавающим затвором, которые могут удерживать электрический заряд.



На изображении выше мы видим простую иллюстрацию одной ячейки памяти. Он очень похож на стандартный полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET), но, что важно, этот конкретный транзистор имеет два затвора вместо одного; контрольные ворота и плавающие ворота.

Плавающий затвор окружен изолирующим оксидным слоем, что позволяет ему эффективно удерживать электроны в течение нескольких лет без работающего источника энергии. Это объясняет, как флэш-память продолжает удерживать ваши данные, когда они не «подключены». Но как электроны попадают туда в первую очередь? Это все связано с разницей напряжения между источником и стоком. Подавая заряд на постоянно включенный плавающий затвор, возбужденные электроны проталкиваются через оксидный слой, создавая барьер из отрицательно заряженных электронов между управляющим затвором и плавающим затвором. Контролируя уровень заряда, можно определить, является ли плавающий затвор положительно заряженным (запрограммированным) или отрицательно заряженным (стертым).

Это основные принципы, которые помогают объяснить, как различаются типы памяти SLC и MLC.

SLC и MLC

Как следует из названия, одноуровневая ячейка памяти способна хранить одно битовое значение на ячейку; это всегда одно из двух состояний; запрограммирован (0) или стерт (1), и определяется уровнем заряда, приложенного к элементу.

Плюсы и минусы

Теперь мы знаем фундаментальное различие между флэш-памятью SLC и MLC NAND, но каковы преимущества и недостатки?

Начнем с очевидного. Храня вдвое больше битов на ячейку, память MLC может предложить большую плотность, а это означает больше памяти при меньших затратах. Это, пожалуй, самый важный фактор для большинства потребителей на рынке SSD, но SSD - это больше, чем просто стоимость.

Хотя накопители на базе MLC могут быть в четыре раза дешевле, чем их аналоги SLC, они также более подвержены износу. Конечно, вся флеш-память страдает от износа, но сложная конфигурация MLC с четырьмя уникальными состояниями позволяет быстрее изнашиваться. Например, хотя ячейка SLC обычно оценивается в 100 000 циклов стирания/записи, ячейка MLC может предлагать только 10000 циклов стирания/записи - примерно в 10 раз меньше.

Это не сулит ничего хорошего для долгосрочной перспективы, и именно поэтому многие производители пытались смягчить такие проблемы путем добавления различных технологий выравнивания износа. Эти дополнения - как правило, как часть центрального процессора SSD - помогают перемещать циклы, чтобы обеспечить равномерный износ, а также могут включать избыточность (где целые ячейки зарезервированы для замены любых других, которые выходят из строя) и сжатие на лету (для уменьшения объема данных, записываемых на диск).

Достижения в MLC-накопителях помогли сократить разрыв с точки зрения надежности и общей производительности, но есть неоспоримые преимущества для памяти SLC. Только с двумя состояниями каждая одноуровневая ячейка может интерпретироваться в быстром темпе с очень малой вероятностью ошибки; это либо 0, либо 1. Это преимущество в производительности и явное преимущество в выносливости делают SLC очевидным выбором для определенного типа пользователей.

Приложения

Там, где производительность и надежность важнее, чем стоимость, SSD на основе SLC являются популярным выбором. Если вы планируете использовать SSD в среде, в которой ваши данные постоянно обновляются по сравнению с только что сохраненным, настоятельно рекомендуется использовать SSD на основе SLC.

Но SSD обоих типов не дешевы, и разрыв в ценах между SLC и MLC часто дает последнему явное преимущество. Диски MLC могут быть в четыре раза дешевле их эквивалентов SLC на основе цены за ГБ, что делает их очевидным выбором для использования на домашних компьютерах, а также в корпоративных системах, где производительность не является единственным определяющим фактором.
SSD - SLC против MLC SSD - SLC против MLC Reviewed by Admin on апреля 23, 2019 Rating: 5

Комментариев нет: