Continuăm să discutăm despre proiectarea și principiul de funcționare al dispozitivelor de stocare pe site-ul nostru. Ultima dată am discutat despre memoria Flash (), iar astăzi ne vom concentra pe unul dintre tipurile de memorie Flash deja menționate, și anume memoria NAND. Am descoperit deja parțial structura și funcționarea NAND, așa că haideți să luăm în considerare algoritmii de bază, metodele de conectare și unele subtilități care nu ar trebui uitate atunci când lucrați cu NAND.

Să începem prin a ne uita la două tipuri de memorie NAND - și anume SLC-( celulă cu un singur nivel) și MLC-( celulă cu mai multe niveluri) dispozitive. În dispozitivele SLC, o celulă de memorie stochează un bit de informații - am discutat tocmai despre astfel de dispozitive în articolul anterior. Sunt posibile doar două stări ale unei celule de memorie (tranzistor cu efect de câmp cu poartă flotantă). Prima stare corespunde unei porți încărcate, iar a doua, în consecință, uneia descărcate. Totul este simplu aici - aplicăm o tensiune de prag și prin prezența sau absența curentului de scurgere putem determina ce bit este scris într-o celulă de memorie dată.

Dispozitivele MLC diferă prin aceea că o singură celulă poate stoca mai mulți biți de informații, cel mai adesea doi biți. În astfel de dispozitive, există 4 niveluri de încărcare ale porții plutitoare, care corespund la 4 stări posibile stocate:

Pentru a citi informații dintr-o astfel de celulă, spre deosebire de dispozitivele SLC, este necesar să se monitorizeze curentul de scurgere la mai multe valori diferite ale tensiunii de prag la poarta tranzistorului.

Memoria MLC are un număr mai mic de cicluri maxime posibile de rescriere în comparație cu SLC. În plus, SLC este mai rapid – adică operațiunile de citire/scriere/ștergere sunt finalizate în mai puțin timp. Și deoarece este utilizat un singur prag de tensiune pentru a determina starea unei celule de memorie, memoria SLC este mai puțin probabil să provoace erori. Dar asta nu înseamnă că MLC este mai rău. Memoria MLC, în primul rând, vă permite să stocați mai multe informații și, în al doilea rând, este mai ieftină. Adică din punct de vedere al raportului preț/calitate, MLC, în principiu, arată de preferat.

Să trecem la structura memoriei NAND 😉

După cum ne amintim, spre deosebire de memoria NOR, atunci când folosim NAND nu avem acces la o celulă de memorie arbitrară. Toate celulele sunt combinate în pagini. Și paginile sunt combinate în blocuri logice. Fiecare pagină, pe lângă informațiile salvate de utilizator, conține câteva date suplimentare - informații despre blocurile „proaste”, informații suplimentare de serviciu pentru corectarea erorilor.

Dificultatea cu NAND este că este imposibil să accesezi orice celulă specifică de informații. Datele pot fi scrise doar pagină cu pagină, adică dacă vrem să schimbăm un pic, atunci trebuie să rescriem întreaga pagină. Și puteți șterge datele doar în blocuri. Iată caracteristicile chipului de memorie NAND NAND128W3A ca exemplu: dimensiunea paginii – 512 octeți + 16 octeți de informații suplimentare de serviciu, dimensiunea blocului – 16 kBytes, adică 32 de pagini.

O altă problemă cu NAND este că numărul de cicluri de scriere nu este infinit. Astfel, dacă scrierile sunt făcute întotdeauna pe aceeași pagină, aceasta va fi coruptă mai devreme sau mai târziu. Și pentru a asigura uzura uniformă a tuturor celulelor de memorie, controlerul de memorie NAND ține evidența numărului de cicluri de scriere pentru fiecare bloc de memorie individual. Dacă controlerul vede că un bloc este „prost”, atunci îl poate sări și scrie în blocul următor. Datorită acestui fapt, durata de viață a suporturilor de stocare este crescută semnificativ. Dacă dorim să scriem o gamă largă de date, atunci în interiorul cipului de memorie toate datele vor fi amestecate în blocuri (algoritmul de scriere funcționează în cele mai puțin uzate blocuri), iar atunci când apare sarcina de a citi aceste date, controlerul de memorie NAND va organiza datele și ni le va oferi în forma inițială.

Am rezolvat structura și, în sfârșit, aș dori să vorbesc puțin despre modul în care sunt conectate cipurile de memorie NAND.

Și pentru aceasta, se utilizează o magistrală de transfer de date paralelă. Lățimea magistralei este de 8 sau 16 octeți, în funcție de dispozitivul specific. Liniile de date sunt combinate cu liniile de adrese, ceea ce reduce numărul de pini ocupați. Semnalele de control și scopul lor sunt bine descrise aici:

Dacă vrem să conectăm memoria la un microcontroler, atunci cel mai bine este să alegem un controler care are suport hardware pentru transferul de date printr-o interfață paralelă. De exemplu, multe STM32 sunt echipate cu un modul FSMC care vă permite să conectați un dispozitiv de memorie extern. Dar nu vom aprofunda în asta acum este mai bine să lăsăm acest subiect pentru articole viitoare 😉 Poate că în viitorul apropiat vom încerca să construim un mic exemplu pentru STM32, în care vom scrie și citi date din memoria NAND, așa că pe curând! )

Nevoia de memorie flash nevolatilă crește proporțional cu progresul sistemelor informatice în domeniul aplicațiilor mobile. Fiabilitatea, consumul redus de energie, dimensiunile mici și greutatea redusă sunt avantaje evidente ale mediilor bazate pe memorie flash în comparație cu unitățile de disc. Având în vedere scăderea constantă a costului stocării unei unități de informații în memoria flash, mediile bazate pe aceasta oferă din ce în ce mai multe avantaje și funcționalități platformelor mobile și echipamentelor portabile care utilizează o astfel de memorie. Dintre varietatea de tipuri de memorie, memoria flash bazată pe celule NAND este cea mai potrivită bază pentru construirea de dispozitive de stocare nevolatile pentru cantități mari de informații.

În prezent, există două structuri principale pentru construirea memoriei flash: memoria bazată pe celule NOR și NAND. Structura NOR (Fig. 1) constă din celule de stocare a informațiilor elementare conectate în paralel. Această organizare a celulelor oferă posibilitatea de acces aleatoriu la date și înregistrarea octet cu octet a informațiilor. Structura NAND (Fig. 2) se bazează pe principiul conexiunii secvenţiale a celulelor elementare formând grupuri (16 celule într-un grup), care sunt combinate în pagini, iar paginile în blocuri. Cu această construcție a unei matrice de memorie, accesarea celulelor individuale este imposibilă. Programarea se realizează simultan doar în cadrul unei pagini, iar la ștergere se face acces la blocuri sau grupuri de blocuri.

Fig.1 Structura NOR	Fig.2 Structura NAND

Ca rezultat, diferențele de organizare structurală dintre memoriile NOR și NAND se reflectă în caracteristicile lor. Când lucrați cu cantități relativ mari de date, procesele de scriere/ștergere din memoria NAND sunt efectuate mult mai rapid decât memoria NOR. Deoarece 16 celule de memorie NAND adiacente sunt conectate în serie între ele, fără goluri de contact, se realizează o zonă mare a celulelor de pe cip, ceea ce permite o capacitate mare la aceleași standarde tehnologice. Miezul programării memoriei flash NAND este procesul de tunelare a electronilor. Și, deoarece este folosit atât pentru programare, cât și pentru ștergere, se obține un consum redus de energie al cipului de memorie. Structura secvențială a celulelor permite un grad ridicat de scalabilitate, ceea ce face ca NAND flash să fie lider în cursa pentru creșterea capacității de memorie. Deoarece tunelul de electroni are loc pe întreaga zonă a canalului celulei, blițul NAND are o rată mai mică de captare a încărcăturii pe unitate de suprafață decât alte tehnologii de memorie flash, rezultând un număr mai mare de cicluri de program/ștergere. Programarea și citirea sunt efectuate sector cu sector sau pagină cu pagină, în blocuri de 512 octeți, pentru a emula dimensiunea comună a sectorului unităților de disc.

Principalele diferențe între parametrii memoriei flash fabricate folosind diverse tehnologii sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristici comparative ale modulelor de memorie bazate pe celule NAND și NOR

Liderul principal în producția de cipuri flash NAND este Hynix. Produce mai multe tipuri de cipuri de memorie, care diferă în următorii parametri cheie:

• capacitate (256 Mbit, 512 Mbit și 1 Gbit);
• lățimea magistralei, 8 sau 16 biți (x8, x16);
• tensiune de alimentare: de la 2,7 la 3,6 V (dispozitiv 3,3 V) sau de la 1,7 la 1,95 V (dispozitiv 1,8 V);
• dimensiunea paginii: în dispozitive x8 (512 + 16 de rezervă) octeți, în 16x – (256 + 8 de rezervă) cuvinte;
• dimensiunea blocului: în dispozitive x8 (16K + 512 de rezervă) octeți, în cuvinte de 16x – (8K + 256 de rezervă);
• timp de acces: acces aleatoriu 12 μS, secvenţial 50 nS;
• timp de programare a paginii 200 µS;

Toate cipurile flash NAND de la Hynix au un timp tipic de ștergere a blocurilor de 2 mS, au protecție a datelor bazată pe hardware în timpul tranzitorii de alimentare și pot efectua 100.000 de cicluri de scriere/ștergere. Durata garantată de păstrare a datelor este de 10 ani. O caracteristică importantă a cipurilor de memorie Hynix este compatibilitatea lor pin-la-pin, indiferent de capacitate. Acest lucru face foarte ușoară îmbunătățirea caracteristicilor de consum ale produsului final. Tabelul 2 prezintă parametrii de bază ai tuturor cipurilor flash Hynix NAND.

Tabelul 2. Lista comparativă a cipurilor flash NAND de la Hynix

* - Intervalele de temperatură
C- Interval comercial de temperatură de funcționare 0...+70°C
E- Interval extins de temperatura de functionare -25...+85°C
eu- Interval de temperatura de functionare industriala -40...+85°C

Caracteristicile cipurilor de memorie Hynix pot fi examinate mai detaliat folosind exemplul cristalelor din seria HY27xx(08/16)1G1M. Figura 3 prezintă structura internă și scopul terminalelor acestor dispozitive. Liniile de adresă sunt multiplexate cu liniile I/O de date pe o magistrală I/O de 8 sau 16 biți. Această interfață reduce numărul de pini utilizați și face posibilă trecerea la cipuri de capacitate mai mare fără a schimba placa de circuit imprimat. Fiecare bloc poate fi programat și șters de 100.000 de ori. Pentru a extinde ciclul de viață al dispozitivelor flash NAND, este foarte recomandat să utilizați codul de corectare a erorilor (ECC). Cipurile au o ieșire de citire/ocupat deschisă care poate fi utilizată pentru a identifica activitatea controlerului PER (Program/Ștergere/Citire). Deoarece ieșirea este deschisă, este posibil să se conecteze mai multe astfel de ieșiri de la diferite cipuri de memorie împreună printr-un rezistor de tragere la terminalul pozitiv al sursei de alimentare.

Fig.3 Organizarea internă a cipurilor flash Hynix NAND

Pentru o funcționare optimă cu blocurile defecte, este disponibilă comanda „Copy Back”. Dacă programarea unei pagini eșuează, datele din acea comandă pot fi scrise pe o altă pagină fără a fi nevoie să o retrimiteți.

Cipurile de memorie Hynix sunt disponibile în următoarele pachete:

• 48-TSOP1 (12x20x1,2 mm) – Fig. 4;
• 48-WSOP1 (12x12x0,7 mm)
• 63-FBGA (8,5x15x1,2 mm, matrice de contact cu bile 6x8, pas de 0,8 mm)

Fig.4 Bliț Hynix NAND

Matricea de memorie NAND este organizată în blocuri, fiecare conținând 32 de pagini. Matricea este împărțită în două zone: principal și de rezervă (Fig. 5). Zona principală a matricei este folosită pentru a stoca date, în timp ce zona de rezervă este de obicei folosită pentru a stoca coduri de corectare a erorilor (ECC), steaguri de program și ID-uri Bad Block ale zonei principale. Pe dispozitivele x8, paginile din zona principală sunt împărțite în două jumătăți de pagini de 256 de octeți fiecare, plus 16 octeți din zona de rezervă. Pe dispozitivele x16, paginile sunt împărțite într-o zonă principală de 256 de cuvinte și o zonă de rezervă de 8 cuvinte.

Fig.5 Organizarea matricei de memorie NAND

Dispozitivele flash NAND cu pagini de 528 de octeți/264 de cuvinte pot conține blocuri defectuoase, care pot conține una sau mai multe celule moarte care nu sunt garantate a fi fiabile. În plus, pot apărea blocuri suplimentare inutilizabile în timpul funcționării produsului. Informațiile despre blocurile proaste sunt scrise pe cristal înainte de a fi trimise. Lucrul cu astfel de blocuri se realizează conform procedurii descrise în detaliu în manualul de referință pentru cipurile de memorie Hynix.

Când lucrați cu cipuri de memorie, sunt efectuate trei acțiuni principale: citirea (Fig. 6), scrierea (Fig. 7) și ștergerea (Fig. 8).

Procedura de citire a datelor

Fig.6 Diagrama procedurii de citire

Procedurile de citire a datelor din memoria NAND pot fi de trei tipuri: citire aleatorie, citire de pagină și citire secvențială pe rând. În cazul citirii aleatorii, este necesară o comandă separată pentru a obține o singură bucată de date.

Pagina este citită după un acces de citire aleatoriu, care transferă conținutul paginii în buffer-ul paginii. Finalizarea transferului este indicată de un nivel ridicat la ieșirea Citire/Ocupat. Datele pot fi citite secvenţial (de la adresa coloanei selectate până la ultima coloană) printr-un impuls pe semnalul Read Enable (RE).

Modul de citire secvențial de linie este activ dacă intrarea Chip Enable (CE) rămâne scăzută și intrarea Read Enable emite impulsuri după ce ultima coloană a paginii a fost citită. În acest caz, următoarea pagină este încărcată automat în buffer-ul paginii și operația de citire continuă. Operația de citire a liniilor secvenţiale poate fi utilizată numai în cadrul unui bloc. Dacă un bloc este modificat, trebuie emisă o nouă comandă de citire.

Procedura de înregistrare a datelor

Fig.7 Diagrama procedurii de înregistrare

Procedura standard pentru înregistrarea datelor este înregistrarea paginii. Zona principală a matricei de memorie este programată în pagini, dar este posibil să programați o parte a unei pagini cu numărul necesar de octeți (de la 1 la 528) sau cuvinte (de la 1 la 264). Numărul maxim de înregistrări consecutive ale părților aceleiași pagini nu este mai mult de una în zona principală și nu mai mult de două în zona de rezervă. Odată depășite aceste valori, comanda de ștergere bloc trebuie executată înainte de orice programare ulterioară a paginii respective. Fiecare operație de programare constă din cinci pași:

1. Este necesar un ciclu de magistrală pentru a configura comanda de scriere a paginii.
2. Sunt necesare patru cicluri de autobuz pentru a transfera o adresă.
3. Ieșirea datelor în magistrală (până la 528 de octeți / 264 de cuvinte) și încărcarea în buffer-ul paginii.
4. Este necesar un ciclu de magistrală pentru a emite o comandă de confirmare pentru a porni controlerul PER.
5. Controlerul PER scrie date în matrice.

Procedura de ștergere a blocului

Fig.8 Diagrama procedurii de ștergere

Operația de ștergere se efectuează pe câte un bloc. Ca rezultat al funcționării sale, toți biții din blocul specificat sunt setați la „1”. Toate datele anterioare se pierd. Operația de ștergere constă în trei pași (Fig. 8):

1. Este necesar un ciclu de magistrală pentru a seta comanda de ștergere bloc.
2. Sunt necesare doar trei cicluri de magistrală pentru a seta adresa blocului. Prima buclă (A0-A7) nu este necesară deoarece numai adresele A14 până la A26 (adresele cele mai înalte) sunt valide, A9-A13 sunt ignorate.
3. Este necesar un ciclu de magistrală pentru a emite o comandă de confirmare pentru a porni controlerul PER.

Pe lângă Hynix, cipurile de memorie NAND sunt produse de alți câțiva producători, printre care Samsung are o gamă foarte mare de produse și un volum de vânzări. Produce două linii de bază de cipuri de memorie NAND Flash și One NAND™. Familia de module de memorie One NAND™ este o memorie cu o singură matriță cu o interfață standard NOR-flash bazată pe o serie de celule NAND-flash.

Gama de produse fabricate de Samsung este mai largă decât cea a Hynix. Sunt prezentate module cu capacități de la 4 Mbit la 8 Gbit, care funcționează în intervale de temperatură comerciale și industriale. Ambele modificări pe 8 și 16 biți sunt disponibile pentru diferite game de tensiune de alimentare: 1,65...1,95 V sau 2,7...3,6 V. Produsele Samsung au capabilități hardware avansate de protecție a datelor: protecție la scriere pentru BootRAM, mod de protecție pentru matricea Flash și protecție împotriva scrierii accidentale atunci când este pornit și oprit.

În caz contrar, designul cipurilor de memorie Hynix și al produselor Samsung NAND Flash este aproape identic. În această situație, opțiunea preferată a consumatorului este produsul producătorului al cărui preț de piață este cel mai acceptabil.

Performanța ridicată la citirea fluxurilor de date seriale determină gama largă de aplicabilitate a flash-ului NAND. O piață foarte populară și promițătoare pentru acest tip de memorie este piața unităților SSD USB. Tabelul 3 arată capabilitățile cipurilor flash NAND produse în prezent în această zonă. În plus, cea mai profitabilă utilizare a unei astfel de memorie este în playerele MP3, camerele digitale, computerele portabile și alte echipamente similare.

Tabelul 3. Avantajele și dezavantajele utilizării flash NAND în unitățile SSD

Primul SSD, sau unități SSD folosind memorie flash, apărute în 1995, și au fost folosite exclusiv în domeniul militar și aerospațial. Costul enorm de la acea vreme a fost compensat de caracteristici unice care permiteau funcționarea unor astfel de discuri în medii agresive pe o gamă largă de temperaturi.

Pe piața de masă, unități SSD au apărut nu cu mult timp în urmă, dar au devenit rapid populare, deoarece sunt o alternativă modernă la un hard disk standard ( HDD ). Să ne dăm seama ce parametri trebuie să folosiți pentru a alege o unitate SSD și ce este aceasta de fapt.

Dispozitiv

Abreviere SSDînseamnă doar „ unitate SSD ", adică la propriu," unitate SSD" Este format dintr-un controler și cipuri de memorie.

Controlor– cea mai importantă parte a dispozitivului care conectează memoria la computer. Caracteristici principale SSD– de aceasta depind viteza de schimb de date, consumul de energie etc. Controlerul are propriul microprocesor care funcționează conform unui program preinstalat și poate îndeplini funcțiile de corectare a erorilor de cod, prevenirea uzurii și curățarea resturilor.

Memoria din unități poate fi fie nevolatilă ( NAND), și volatile ( RAM).

memorie NAND a câștigat inițial împotriva HDD doar în viteza de acces la blocuri de memorie arbitrare și abia din 2012 viteza de citire/scriere a crescut și ea de multe ori. Acum, pe piața de masă unități SSD sunt prezentate prin modele cu nevolatile NAND-memorie.

RAM Memoria are viteze de citire și scriere ultra-rapide și este construită pe principiile memoriei RAM ale computerului. O astfel de memorie este volatilă - dacă nu există energie, datele se pierd. Folosit de obicei în domenii specifice, cum ar fi accelerarea lucrului cu bazele de date, este dificil de găsit la vânzare.

Diferențele dintre SSD și HDD

Principalele avantaje:

· Performanță. Chiar și din caracteristicile tehnice este clar că viteza de citire/scriere este SSD de câteva ori mai mare, dar în practică performanța poate varia de 50-100 de ori.
· Fără piese în mișcare și, prin urmare, fără zgomot. Aceasta înseamnă, de asemenea, rezistență ridicată la stres mecanic.
· Viteza de acces aleatoriu la memorie este mult mai mare. Ca urmare, viteza de funcționare nu depinde de locația fișierelor și de fragmentarea acestora.
· Mult mai puțin vulnerabil la câmpurile electromagnetice.
· Dimensiuni si greutate reduse, consum redus de energie.

Defecte:

· Limitarea resurselor pentru ciclurile de rescriere. Aceasta înseamnă că o singură celulă poate fi suprascrisă de un anumit număr de ori - în medie, această cifră variază de la 1.000 la 100.000 de ori.
· Costul unui gigabyte de volum este încă destul de mare și depășește costul unui obișnuit HDD de mai multe ori. Cu toate acestea, acest dezavantaj va dispărea în timp.
· Dificultate sau chiar imposibilitate de a recupera datele șterse sau pierdute din cauza comenzii hardware utilizate de unitate TRIM, și cu sensibilitate ridicată la modificările tensiunii de alimentare: dacă cipurile de memorie sunt deteriorate în acest fel, informațiile de la acestea se pierd pentru totdeauna.

În general, SSD-urile au o serie de avantaje pe care hard disk-urile standard nu le au - în cazurile în care performanța, viteza de acces, dimensiunea și rezistența la stres mecanic joacă un rol major, SDD se deplasează în mod persistent HDD.

De câtă capacitate SSD veți avea nevoie?

Decizia depinde de cazul de utilizare - puteți instala doar sistemul de operare pe unitate și puteți fi limitat de capacitate SSD 60-128 GB, care va fi destul pentru Windowsși instalarea programelor de bază.

A doua opțiune este utilizarea SSD ca bibliotecă media principală, dar apoi veți avea nevoie de un disc cu o capacitate de 500-1000 GB, care va fi destul de scump. Acest lucru are sens doar dacă lucrați cu un număr mare de fișiere care trebuie accesate foarte repede. În raport cu utilizatorul mediu, acesta nu este un raport preț/viteză foarte rațional.

Dar mai există o proprietate a unităților SSD - în funcție de volum, viteza de scriere poate varia foarte mult. Cu cât capacitatea discului este mai mare, cu atât este mai mare viteza de înregistrare, de regulă. Acest lucru se datorează faptului că SSD capabil să folosească mai multe cristale de memorie în paralel simultan, iar numărul de cristale crește odată cu volumul. Adica in aceleasi modele SSD cu capacități diferite de 128 și 480 GB, diferența de viteză poate varia de aproximativ 3 ori.

Având în vedere această caracteristică, putem spune că acum se poate apela la cea mai optimă alegere din punct de vedere preț/viteză Modele SSD de 120-240 GB, vor fi suficiente pentru a instala sistemul și cel mai important software, și poate chiar pentru mai multe jocuri.

Interfață și factor de formă

SSD de 2,5".

Avantajele formatului de 2,5":

• Prevalența pe piață, orice volum disponibil
• Convenabil și ușor de utilizat, compatibil cu orice placă de bază
• Pret rezonabil

• Viteză relativ scăzută între ssd-uri - până la maximum 600 Mb/s pe canal, față de, de exemplu, 1 Gb/s pentru interfața PCIe
• Controlere AHCI care au fost concepute pentru hard disk-uri clasice

mSATA SSD

SSD M.2

M.2 poate fi o interfață SATA sau PCIe. Diferența dintre aceste opțiuni de interfață este în viteză și destul de mare - unitățile SATA se laudă cu o viteză medie de 550 MB/s, în timp ce PCIe, în funcție de generație, poate oferi 500 MB/s pe bandă pentru PCI-E 2.0. și viteză de până la 985 Mb/s pe linie PCI-E 3.0. Astfel, un SSD instalat într-un slot PCIe x4 (cu patru benzi) poate face schimb de date la viteze de până la 2 Gb/s în cazul PCI Express 2.0 și până la aproape 4 Gb/s când se folosește PCI Express generația a treia.

Diferențele de preț sunt semnificative, o unitate cu factor de formă M.2 cu o interfață PCIe va costa în medie de două ori mai mult decât o interfață SATA cu aceeași capacitate.

Factorul de formă are un conector U.2, care poate avea conectori care diferă unul de celălalt chei– „decupaje” speciale în ele. Există indicii Bși și de asemenea B&M. Diferă în ceea ce privește viteza autobuzului PCIe: cheie M va oferi viteză până la PCIe x4, cheie M accelera pana la PCIe x2, ca o cheie combinată B&M.

B- conectorul este incompatibil cu M- conector, M-conector respectiv, cu B- conector, și B&M Conectorul este compatibil cu orice. Aveți grijă când cumpărați format M.2, deoarece placa de baza, laptopul sau tableta trebuie sa aiba un conector adecvat.

SSD PCI-E

NVM Express

De la standard NVMe conceput special pentru memoria flash, ține cont de caracteristicile sale, în timp ce AHCIîncă doar un compromis. De aceea, NVMe este viitorul SSD-urilor și se va îmbunătăți din ce în ce mai bine în timp.

Ce tip de memorie SSD este mai bun?

MLC (celulă cu mai multe niveluri)- cel mai popular tip de memorie. Celulele conțin 2 biți, spre deosebire de 1 bit în vechiul tip SLC , care aproape că nu mai este la vânzare. Datorită acestui fapt, există un volum mai mare, ceea ce înseamnă costuri mai mici. Resursă de înregistrare de la 2000 la 5000 de cicluri de rescriere. În acest caz, „suprascriere” înseamnă suprascrierea fiecărei celule a discului. Prin urmare, pentru un model de 240 GB, de exemplu, puteți înregistra cel puțin 480 TB de informații. Deci, o astfel de resursă SSD chiar și cu utilizare intensivă constantă, ar trebui să dureze aproximativ 5-10 ani (în care timp va deveni în continuare foarte depășit). Și pentru uz casnic, va dura 20 de ani, astfel încât ciclurile limitate de rescriere pot fi ignorate cu totul. MLC– aceasta este cea mai bună combinație de fiabilitate/preț.

TLC (celulă cu trei niveluri)- din nume rezultă că aici 3 biți de date sunt stocați într-o celulă deodată. Densitatea de înregistrare aici în comparație cu MLC mai mare prin întreg 50% , ceea ce înseamnă că resursa de rescriere este mai mică - doar 1000 de cicluri. Viteza de acces este, de asemenea, mai mică datorită densității mai mari. Costul acum nu este mult diferit de MLC. A fost folosit pe scară largă în unitățile flash de mult timp. Durata de viață este, de asemenea, suficientă pentru o soluție acasă, dar susceptibilitatea la erori necorectabile și a „stingerii” celulelor de memorie este vizibil mai mare și pe toată durata de viață.

NAND 3D- Aceasta este mai degrabă o formă de organizare a memoriei, și nu noul ei tip. Există ambele MLC, deci TLC 3D NAND. O astfel de memorie are celule de memorie dispuse vertical, iar un cristal de memorie individual în ea are mai multe niveluri de celule. Se dovedește că celula are o a treia coordonată spațială, de unde prefixul "3D"în numele memoriei - NAND 3D. Se distinge printr-un număr foarte scăzut de erori și rezistență ridicată datorită unui proces tehnic mai mare de 30-40 nM.
Garantia producatorului pentru unele modele ajunge la 10 ani de utilizare, dar costul este mare. Cel mai fiabil tip de memorie disponibil.

Diferențele dintre SSD-urile ieftine și cele scumpe

· Tip mai ieftin de memorie.În ordinea crescătoare a costului/fiabilitatea, aproximativ: TLC≥ MLC ≥ NAND 3D.
· Controler mai ieftin. De asemenea, afectează viteza de citire/scriere.
· Clipboard. Este posibil ca cele mai ieftine SSD-uri să nu aibă deloc un clipboard, acest lucru nu le face mult mai ieftine, dar le reduce semnificativ performanța.
· Sisteme de protectie. De exemplu, modelele scumpe au protecție împotriva întreruperii alimentării sub formă de condensatoare de rezervă, care permit ca operația de scriere să fie finalizată corect și să nu se piardă date.
· Marca. Desigur, un brand mai popular va fi mai scump, ceea ce nu înseamnă întotdeauna superioritate tehnică.

Concluzie. Ce este mai profitabil să cumperi?

Deci, dacă sunteți limitat în fonduri, atunci alegerea dvs. este o capacitate de 60-128 GB pentru a instala sistemul și aplicațiile utilizate frecvent. Tipul de memorie nu este atât de critic pentru uz casnic - TLC va fi sau MLC, discul va deveni învechit înainte ca resursa să fie epuizată. Toate celelalte lucruri fiind egale, desigur, merită să fie alese MLC.

Dacă sunteți gata să priviți segmentul de preț mediu și fiabilitatea valorii, atunci este mai bine să luați în considerare SSD MLC 200-500 GB. Pentru modelele mai vechi va trebui să plătiți aproximativ 12 mii de ruble. În același timp, volumul este suficient pentru tine pentru aproape tot ceea ce trebuie să funcționeze rapid pe computerul tău de acasă. De asemenea, puteți lua modele cu o fiabilitate și mai mare cu cristale de memorie NAND 3D .

Dacă teama ta de uzura memoriei flash atinge niveluri de panică, atunci merită să te uiți la tehnologii noi (și scumpe) sub formă de formate de stocare NAND 3D. Toate glumele la o parte, acesta este viitorul. SSD– viteza mare și fiabilitatea ridicată sunt combinate aici. O astfel de unitate este potrivită chiar și pentru baze de date importante de server, deoarece resursa de înregistrare ajunge aici petabyte, iar numărul de erori este minim.

Aș dori să includ unități cu o interfață într-un grup separat PCI-E. Are viteză mare de citire și scriere ( 1000-2000 Mb/s), și în medie mai scump decât alte categorii. Dacă acordați prioritate performanței, atunci aceasta este cea mai bună alegere. Dezavantajul este că ocupă un slot PCIe universal, plăcile de bază de formate compacte pot avea doar un slot PCIe.

Dincolo de competiție - SSD cu interfață logică NVMe, a cărui viteză de citire depășește 2000 MB/s. În comparație cu logica de compromis pentru SSD AHCI, are o adâncime mult mai mare de coadă și concurență. Preț ridicat pe piață și cele mai bune caracteristici - alegerea entuziaștilor sau profesioniștilor.

Introducere Unitățile cu stare solidă sau SSD-urile (unități cu stare solidă), adică cele bazate nu pe platouri magnetice, ci pe memorie flash, au devenit una dintre cele mai impresionante tehnologii informatice ale ultimului deceniu. În comparație cu hard disk-urile clasice, acestea oferă rate de transfer de date considerabil mai mari și timpi de răspuns mult mai mici și, prin urmare, utilizarea lor duce capacitatea de răspuns a subsistemului de disc la un nivel cu totul nou. Drept urmare, un computer care utilizează o unitate SSD oferă utilizatorului un răspuns cu adevărat receptiv la acțiunile comune, cum ar fi pornirea sistemului de operare, lansarea de aplicații și jocuri sau deschiderea fișierelor. Și asta înseamnă că nu există niciun motiv pentru a ignora progresul și a nu folosi SSD-uri atunci când construiești computere personale noi sau actualizezi vechi.

Apariția unei astfel de tehnologii inovatoare a fost apreciată de mulți utilizatori. Cererea de unități SSD de calitate pentru consumatori a crescut exponențial și tot mai multe companii au început să se alăture producției de SSD, încercând să-și acapareze cota de pe piața în creștere și promițătoare. Pe de o parte, acest lucru este bun - concurența ridicată dă naștere la prețuri favorabile pentru consumatori. Dar, pe de altă parte, există haos și confuzie pe piața unităților SSD pentru clienți. Zeci de producători oferă sute de SSD-uri cu caracteristici diferite, iar găsirea unei soluții potrivite pentru fiecare caz specific într-o astfel de varietate devine foarte dificilă, mai ales fără o cunoaștere aprofundată a tuturor complexităților. În acest articol, vom încerca să evidențiem principalele probleme privind alegerea unităților SSD și vă vom oferi recomandările noastre care vă vor permite să faceți o alegere mai mult sau mai puțin informată atunci când achiziționați un SSD și să vă puneți la dispoziție un produs aceasta va fi o opțiune complet demnă în ceea ce privește combinația de preț și calități de consumator.

Algoritmul de selecție pe care îl predicăm nu este prea greu de înțeles. Vă sugerăm să nu vă blocați cu caracteristicile platformelor hardware și controlerelor utilizate în diferite modele SSD. Mai mult, numărul lor a depășit de mult limitele rezonabile, iar diferența dintre proprietățile lor de consum poate fi adesea urmărită doar de specialiști. În schimb, este de preferat să se bazeze alegerea pe baza unor factori cu adevărat importanți - interfața utilizată, tipul de memorie flash instalată într-o anumită unitate și ce companie a produs produsul final. Este logic să vorbim despre controlori doar în anumite cazuri, când acest lucru este într-adevăr de o importanță decisivă și vom descrie astfel de cazuri separat.

Factori de formă și interfețe

Tipuri de memorie flash și fiabilitatea unității

Producători de SSD despre care ar trebui să știți

Performanță și prețuri

Alegerea SSD-ului este acum esențială atunci când construiești un PC de gaming. Dacă mai devreme doreau o unitate SSD, dar le era frică să vorbească despre asta din cauza costului său, acum unii transferă cu îndrăzneală întregul sistem pe acest tip de disc. Prin urmare, dacă decideți să vă îmbunătățiți sistemul, atunci va trebui să aflați care este mai bun: TLC sau MLC? Sau mai exista o alta varianta?

Avantaje

Să încercăm mai întâi să ne dăm seama de ce toată lumea a început să treacă în masă de la HDD la unitatea SSD sau să folosească ambele unități împreună.

Deci, în raport cu HDD-urile, SSD-urile se disting prin lipsa de zgomot completă și rezistența mecanică ridicată. Toate acestea se datorează faptului că sunt lipsite de elemente în mișcare. În plus, SSD-ul se remarcă prin timpii stabili de citire a fișierelor. Mai mult, nu contează unde sunt ascunse în sistem. Discul le incarca rapid fara franare.

Vitezele de citire și scriere au fost mai mari. În unele cazuri, se apropie de debitul celor bine-cunoscute. Uneori, pentru SSD-uri sunt folosite sloturi mai rapide precum PCI Express, NGFF etc.

Următorul avantaj este numărul de acțiuni de intrare și ieșire pe secundă. Acest lucru se realizează datorită lansării simultane a mai multor procese și a unei latențe scăzute. Acum nu mai trebuie să așteptați ca discul să se rotească pentru a accesa datele.

Este imposibil să nu menționăm consumul redus de energie și sensibilitatea scăzută la câmpurile electromagnetice externe. Și în sfârșit, dimensiunea SSD-ului. Datorita faptului ca avem un drive de 2,5 inchi sau chiar format M.2, acesta poate fi plasat chiar si intr-un netbook.

Proiecta

Înainte de a vă da seama ce tip de SSD este mai bun: TLC sau MLC, trebuie să înțelegeți cel puțin aproximativ ce este. Pentru a face acest lucru, luați în considerare designul unei unități SSD.

Majoritatea modelelor standard sunt acoperite cu o carcasă de protecție. Dacă te uiți înăuntru, poți vedea controlerul. Acesta este un computer relativ mic, care are propriile sarcini. Acesta controlează schimbul de informații între dispozitiv și PC.

Un alt element al SSD-ului este memoria tampon. DDR este implementat într-un volum mic, care nu depinde de consumul de energie. necesare pentru a stoca memoria cache. Iar al treilea element este memoria flash. Este realizat din cipuri de memorie, care depind deja de consumul de energie. Acest element este responsabil pentru înregistrarea datelor dumneavoastră cu caracter personal.

Alegere

Înainte să ne uităm în detaliu care este mai bine: memorie TLC sau MLC, puține informații generale. Pe lângă faptul că alegerea inițială a unui SSD nu este un lucru ușor, se dovedește că trebuie să înțelegem nenumărate caracteristici tehnice. Nu toată lumea consideră că această informație este ușoară.

Dar, din păcate, în acest caz va trebui să înțelegeți tipurile de memorie. Pe lângă cele principale, pe care le vom descrie în continuare, există variații ale V-NAND sau 3D NAND. De asemenea, este mai bine să știți despre ele pe scurt.

Tipuri

Dacă ați văzut vreodată un hard disk și o unitate SSD, atunci înțelegeți că acestea sunt diferite din punct de vedere structural și, în consecință, au mecanisme de operare diferite. Ultima opțiune funcționează cu memorie flash.

Este reprezentat de celule speciale care sunt așezate pe tablă într-o ordine specială. Toate sunt implementate pe bază de semiconductori. Prin urmare, există mai multe tipuri de SSD-uri: TLC și MLC. Ce este mai bine, fiecare decide singur sau cumpără dispozitive la întâmplare.

Stocare în memorie

Se întâmplă că memoria flash de pe o unitate SSD poate fi implementată folosind principiile de stocare a memoriei. De aici sunt două grupuri. Unul are tipuri bazate pe principiul citire-scriere (NAND).

Există o opțiune în care memoria este stocată folosind diferite tehnologii: SLC și MLC. Prima opțiune este prezentată în așa fel încât să existe un singur bit de informații pentru o celulă. În al doilea caz - 2 biți sau mai mult.

Memoria TLC este considerată a fi legată de MLC. Singura diferență este că pentru prima opțiune puteți stoca 2 biți, iar pentru a doua - 3 biți. Acum rămâne de înțeles ce înseamnă acest lucru și ce tip de „SSD” este mai bun: TLC și MLC.

Avantaje

Deoarece TLC este un subtip de MLC, este corect să spunem că al doilea tip este predominant. Care este superioritatea lui? În primul rând, are o viteză de operare mai mare. După cum arată practica, poate dura puțin mai mult. Și, de asemenea, toate resursele sale nu necesită un consum mare de energie.

Dar, pe lângă asta, există și câteva dezavantaje. Principalul, desigur, a fost costul dispozitivului cu MLC.

Situație diferită

Există, de asemenea, unele probleme pe care le puteți întâlni. Cert este că cazurile de mai sus sunt o situație generală. În realitate, dezvoltatorii pot chiar deruta cumpărătorii. Prin urmare, când te gândești la care este mai bine: TLC sau MLC, vei putea vedea:

• Ambele tipuri au aceeași viteză atunci când sunt conectate la SATA III. Unele modele se pot remarca prin vitezele lor speciale bazate pe TLC datorită faptului că folosesc interfața PCI-E NVMe. Deși, după cum arată practica, cu cât unitatea este mai scumpă, cu atât este mai rapidă. Și cel mai probabil se va baza pe MLC.
• Există modele în care un dispozitiv cu TLC are o perioadă de garanție mai lungă decât „fratele” său mai vechi.
• Problema cu consumul de energie poate diferi de starea standard. Când decideți care este mai bun: TLC sau MLC, aruncați o privire mai atentă la interfețele cu care lucrează. De exemplu, TLC pe SATA III este mult mai economic decât MLC cu PCI-E.

Apropo, puteți vedea o diferență de performanță chiar și atunci când instalați unitatea mai întâi într-un port și apoi în altul. În acest caz, consumul de energie poate varia foarte mult.

Alte diferente

Situațiile descrise mai sus nu sunt singurele de acest fel. Diferențele în parametrii de viteză, durata de viață și consumul de energie pot depinde, de asemenea, de generarea dispozitivului. Nu este greu de ghicit că dacă modelul este nou, atunci modelul său vechi va fi oarecum mai rău.

Tehnologiile de producție SSD evoluează și obținem volume și cantități crescute de spațiu liber, viteze crescute și temperaturi reduse.

Drept urmare, este imposibil să spunem care SSD este mai bun: TLC sau MLC. Cu siguranță puteți achiziționa un model MLC învechit, care va diferi în mod semnificativ ca caracteristici de TLC în mai rău. În acest caz, costul ambelor dispozitive va fi același.

Prin urmare, atunci când alegeți, acordați atenție tuturor parametrilor, este mai bine să îi comparați imediat, pentru a nu regreta achiziția mai târziu. Ei bine, este recomandabil să-ți stabilești imediat un buget. Acest lucru îți va fi mai ușor să grupezi acele modele care ți se potrivesc atât ca cost, cât și ca parametri.

Identificare

Dacă decideți să aflați care este mai bun: SSD TLC vs MLC, după achiziționarea unei unități SSD, veți dori să identificați tipul de memorie din dispozitivul dvs. S-a întâmplat deja ca aceste informații să nu fie pe discurile în sine. În plus, chiar dacă instalați un utilitar pentru test, tot nu veți primi un răspuns. Ce să faci în acest caz?

Cea mai ușoară cale este să intri online. Aici puteți introduce numele modelului și îl puteți analiza pe baza recenziilor. Există chiar și site-uri speciale care au întreaga bază de date de unități SSD. Există absolut toate specificațiile pentru multe modele populare.

Probleme

Dar nu totul este atât de lin. Poate că unii dintre utilizatori au întâlnit un SSD de la Silicon Power Slim. Acesta este un model destul de popular, care este pe piață de mai bine de 3 ani. La momentul apariției, s-a remarcat prin costul redus.

Deși această poveste este complicată și lungă, merită să o cunoști pe scurt. Ieftinitatea acestei unități a fost dictată de alegerea unei noi platforme de la o companie din Taiwan. Ea a fost revoluționară. Acest lucru a fost imediat clar din caracteristicile dispozitivelor. Dar au fost mai multe probleme.

În primul rând, compania nu a avut grijă să-și transfere toate modelele pe această nouă platformă, așa că unele dintre discuri au fost vândute pe o bază învechită. În al doilea rând, din cauza dorinței de a deveni popular, dezvoltatorul a trebuit să facă schimbări constante.

Drept urmare, unele modele au schimbat tipul de memorie și chiar volumul. Un pachet cu un SSD de 120 GB ar putea conține o unitate de 60 GB. Și indicarea unui cip MLC nu însemna deloc că utilizatorul va primi un disc bazat pe acest tip. Rezultatul: un număr mare de proprietari nemulțumiți care au primit memorie lentă.

Producătorii

În mod ciudat, sunt puțini dezvoltatori care produc și vând singuri discuri. Acest lucru se datorează faptului că nu toate firmele pot avea resursele necesare. Prin urmare, un număr mare de companii care achiziționează piese individuale și în biroul lor pur și simplu colectează totul la grămadă și fac un autocolant.

Producția independentă este organizată de câțiva. Le pasă de produs pentru că le pasă de feedback-ul pe care îl primește produsul lor.

Următorii producători majori lucrează la memorie:

• Intel.
• Micron.
• Samsung.
• Toshiba.
• SanDisk.
• Hynix.

Primele două companii au ales aceleași tehnologii de producție. Acest lucru se datorează faptului că folosesc o societate mixtă.

Alte optiuni

Dacă ți-a devenit deja clar care este mai bun: TLC sau MLC, rămâne de a face cu încă un tip de memorie. Uneori, în recenziile unităților cu stare solidă puteți găsi denumiri de neînțeles: V-NAND, 3D-NAND etc. Acesta este un alt experiment pe care îl oferă producătorul. Acest disc a fost realizat folosind diferite tehnologii.

În acest caz, celulele de memorie sunt plasate nu într-un singur strat, ci în mai multe. Mai mult, memoria este utilizată în mod specific de TLC și MLC. Acest fapt nu este indicat în toate cazurile, dar trebuie să înțelegeți că microcircuitele în sine aparțin unui tip deja familiar.

Dacă vorbim de performanță, putem spune că 3D-NAND este puțin mai bun. În primul rând, acest lucru se datorează costului scăzut și capabilităților mari. În al doilea rând, plasarea multistrat este mai fiabilă și mai eficientă. Acest lucru poate fi dovedit prin testarea a două modele: MLC „plat” și „volumetric”.

Concluzii

Este imposibil să răspundem la întrebarea ce este mai bine pentru sistem: TLC sau MLC. Foarte des, atunci când utilizatorii pun o astfel de întrebare, te trezești într-o poziție incomodă. Ei bine, este dificil de înțeles ce scopuri și obiective urmărește cumpărătorul. Poate că are nevoie de un sistem super-eficient. Atunci cu siguranță are nevoie de un disc cu MLC.

Dacă are nevoie de un computer obișnuit funcțional? În acest caz, este posibil să nu aibă deloc nevoie de o unitate SSD. Toate acestea sunt probleme individuale pe care fiecare trebuie să le rezolve singur.