SSD TLC, QLC e senza DRAM

La QLC non è TLC difettosa. Mette quattro bit in una cella dove la TLC ne mette tre, il che compra costo per terabyte e spende velocità di scrittura sostenuta e resistenza. Se un disco porti o meno DRAM è una questione distinta, alla quale i dischi economici si trovano a rispondere allo stesso modo.

Cosa significano TLC e QLC

Una cella di flash è un transistor di memorizzazione che trattiene una carica intrappolata. Le lettere contano quanti bit escono da una cella. La TLC — triple-level cell — ne trattiene tre. La QLC — quad-level cell — ne trattiene quattro.

Il conteggio conta perché n bit richiedono due-alla-n livelli di carica distinguibili. Tre bit fanno otto livelli; quattro bit ne fanno sedici. La finestra di tensione utilizzabile non si allarga per accoglierli, quindi passare dalla TLC alla QLC dimezza la larghezza di ogni banda e raddoppia il numero di confini che il controller deve collocare tra di esse: sette soglie di lettura diventano quindici.

Bande strette costano da entrambi i lati. Scrivere significa guidare la carica in una banda, e un bersaglio più stretto richiede più impulsi di programmazione con un passo di verifica tra di essi — gran parte del motivo per cui una cella QLC è più lenta da programmare. Leggere significa decidere in quale banda la carica è caduta, e quindici confini richiedono più passaggi di rilevamento e si appoggiano di più sulla correzione degli errori man mano che la carica deriva con l'età. Il costo in lettura è di gran lunga il minore dei due.

Ciò che questo compra è un terzo di bit in più dallo stesso array di celle.

Quanta cache veloce ha un disco

Entrambi i tipi di cella nascondono la loro velocità di scrittura dietro una zona di flash esercitata a un solo bit per cella, e cosa ti dicono davvero i numeri di velocità di un SSD tratta della curva che questo produce. Da dove viene quella zona decide quanta ne ottieni.

Una parte può essere permanente. Una cache statica è messa da parte a un bit per cella alla progettazione del disco, e ha quella dimensione sia che il disco sia vuoto sia che sia quasi pieno. Il resto è preso in prestito. Una cache dinamica è normale TLC o QLC scritta temporaneamente a un bit per cella e ripiegata più tardi, quindi è presa dallo spazio libero e si restringe come lui.

L'aritmetica della cache presa in prestito è ingrata. Le celle esercitate a un bit trattengono un terzo della loro capacità TLC, o un quarto della loro capacità QLC, quindi assorbire 100 GB di scritture al ritmo in cache immobilizza 300 GB di un disco TLC o 400 GB di uno QLC finché i dati non sono ripiegati. Una dimensione di cache dichiarata per un disco vuoto sta dichiarando il giorno migliore della vita di quel disco. Quale capacità di SSD scegliere tratta di cosa questo significhi per quanta parte di un disco lasciare inutilizzata.

Il ripiegamento è l'altra metà del conto. I dati in cache sono scritti una seconda volta quando passano nella loro forma densa, quindi un byte dell'host costa alla flash due operazioni di programmazione: una a un solo bit per cella, una a tre o quattro. È amplificazione di scrittura che hai accettato di proposito, e spende resistenza e larghezza di banda di sottofondo anziché tempo che puoi vedere. Ha anche bisogno che il disco sia lasciato tranquillo per finire. Continua a scrivere mentre ripiega e fa il tuo lavoro e il suo allo stesso tempo, quindi il throughput sostenuto può assestarsi sotto il ritmo nativo anziché al suo livello.

Cosa rinuncia un disco senza DRAM

La DRAM su un SSD non contiene i tuoi file. Contiene la tabella di corrispondenza del livello di traduzione della flash, che converte l'indirizzo che il sistema operativo chiede nella pagina fisica che detiene i dati. Quella corrispondenza è riscritta di continuo e consultata a ogni accesso.

Dimensiona la tabella e il progetto ne discende. La corrispondenza si fa tipicamente a una granularità di 4 KB con una voce di quattro byte per pagina, cioè un byte di tabella per kilobyte di disco — circa un gigabyte di tabella per terabyte di capacità. È per questo che i dischi che portano DRAM la portano in proporzione alla loro dimensione, e perché il costo di farne a meno cresce allo stesso modo.

Un disco senza DRAM ha due posti dove mettere la tabella. Il primo è la flash stessa, il che trasforma una lettura sparsa in due: una per andare a prendere il pezzo della mappa, una per andare a prendere i dati che indica. Il secondo è il buffer in memoria host, una funzione NVMe che lascia il disco prendere in prestito una piccola allocazione di RAM di sistema e tenervi la parte più sollecitata della mappa.

È una vera correzione per il caso comune e non una completa. L'allocazione è una piccola frazione di ciò che una mappa intera richiede, quindi contiene un insieme di lavoro anziché la tabella, e accessi sparsi per tutto lo spazio di indirizzamento di un grande disco la mancheranno. È memoria che l'host possiede e può riprendersi, quindi nulla che il disco non possa permettersi di perdere vi finisce — mette in cache le consultazioni, non le tue scritture. Ed è una funzione NVMe, quindi un disco SATA senza DRAM non ha nulla nel mezzo: la sua tabella vive nella flash.

Quindi la differenza emerge in modo stretto: accessi sparsi su un disco grande e piuttosto pieno, e lunghi carichi misti che riscrivono la mappa all'incirca alla stessa velocità con cui la leggono. Una finestra presa in prestito copre il resto.

Quale comprare per ciò che fai

Questi sono due assi, non una sola scala. Un disco può essere TLC con DRAM, TLC senza, QLC con, o QLC senza. Danno l'impressione di un solo asse perché i dischi più economici di una gamma tendono a essere QLC e senza DRAM insieme, così che chi confronta gli estremi di una gamma non vede mai il mezzo.

Per un disco di sistema, preferisci la TLC e lascia perdere il resto. È lui che prende le piccole scritture sparse, che vive più vicino al pieno, e che richiede più lavoro per essere sostituito. Che porti anche DRAM conta molto meno su una macchina il cui sistema operativo e driver supportano il buffer in memoria host.

Per il volume scritto in lunghe serie e letto molte volte in seguito — una libreria di giochi, un archivio di media, riprese che conservi anziché montare — la QLC è un compromesso sensato. Le scritture arrivano a tratti che puoi permetterti di vedere procedere più lentamente, e la velocità di lettura, pur portando una parte del costo di quelle bande più strette, è assai più vicina tra le due di quanto lo sia la velocità di scrittura.

La combinazione da evitare è un disco QLC tenuto quasi pieno e scritto di continuo. La sua cache dinamica è la più piccola proprio quando le si chiede di più, e il ritmo sottostante è il più basso che tu possa acquistare.

La resistenza è reale e facilmente esagerata. Una cella ha un budget di cicli di programmazione e cancellazione, e per cella quel budget è più basso in QLC, perché bande più strette tollerano meno l'usura che ogni cancellazione lascia dietro di sé. Ma la cifra stampata su un disco non è per cella. È il totale delle scritture per l'intero disco, quindi cresce con il numero di celle e con la capacità trattenuta come riserva, e un grande disco QLC può essere dichiarato per assorbire più scrittura nella sua vita di un piccolo disco TLC. Confronta quel valore dichiarato con quello che scrivi in un anno, e non con il tipo di cella di un altro disco. Resistenza e garanzie degli SSD tratta di come misurare ciò che scrivi, e di quanto vale il valore dichiarato come termine di garanzia.

Perché un'offerta ti dice raramente l'uno o l'altro

Nessuno dei due è pubblicato in modo affidabile dai produttori. Il tipo di NAND e il progetto della cache mancano alla maggior parte delle pagine prodotto e a quasi tutte le offerte di vendita, e mancano abbastanza spesso alla scheda tecnica perché la stampa specializzata li stabilisca con dei test anziché con la lettura.

Cambiano anche. Un modello può essere rivisto a metà vita — un diverso fornitore di NAND, un diverso controller, la DRAM rimossa — e continuare a vendersi sotto lo stesso nome e lo stesso codice, a volte nella stessa scatola. I test scritti prima della revisione descrivono un disco che non è più quello che parte in spedizione. Il nome del modello non è una prova di ciò che si trova nell'esemplare che arriverebbe, e un'offerta che lo ripete non lo è nemmeno.

È per questo che, quando un'offerta non indica il tipo di NAND né se il disco porta DRAM, lasciamo il campo vuoto anziché dedurlo dal nome del modello. Un campo vuoto registra ciò che l'offerta diceva. Non è un'affermazione sull'hardware.

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