Ką reikia žinoti apie SSD šiandien ir ko laukti iš HDD ateityje

2012 metų prekinių ženklų ir SSD komponentų naujienų apžvalga: populiarūs kontroleriai ir flash tipo atmintis, kurie naudojami dabar ir bus taikomi ateityje. Mitai ir tiesa apie SSD ilgaamžiškumą. Taip pat čia apžvelgsime kos kietieji diskai pasieke 2012 metais ir kokiais stebūklais mechanika mus nustebins 2013m.

NAND Flash atmintis

Kas naudojama šiandien

2012 metais vartotojams skirti SSD baigė migraciją į NAND atmintį, pagaminti pagal techprocesą 24 (Toshiba) ir 25 nm (IMFT).

Daugelis laikmenų, kurios buvo testuotos per metus komplektuojamos 25 nm atmintimi, kurios gaminamos dviejų tipų IMFT : mikroschemos su asinchroninia sąsaja ONFi 1.0 arba sinchroniniu ONFi 2.X. Šaindien paplitę ONFi 2.1/2.2 tipo čipai, turintys praleidimo spartą 166 arba 200 Мegabaitų/s., tuo tarpu asinchroninių greitis tik 50 Мegabaitų per sekundę.

GamintojasIMFTIMFTIMFTIMFTToshibaToshibaSamsungSamsungSamsung
TechnologijaMLCMLCMLCMLCMLCMLCMLCMLCTLC
Techprocesas, nm252520202519272121
SąsajaONFi 1.0ONFi 2.1/2.2ONFi 2.3ONFi 3.0Toggle Mode DDR 1.XToggle Mode DDR 2.0Toggle Mode DDR 1.1Toggle Mode DDR 2.0Toggle Mode DDR 2.0
Praleidimo sparta Mb/s
50166/200166/200400133400133400400
Maksimalus perrašymo skaičius
3000—50003000—5000300030005000NDND30001000—1500

Nežiūrint į žemą ONFi 1.0 čipų našumą jie vis dar plačiai naudojami dėl mažesnės kainos, lyginant su NAND Flash ONFi 2.X. standartu. Kietųjų diskų gamintojai  tokią atmintį dažnai derina su kontroleriu SandForce SF-2281. Duomenų kompresijos darbo metu algoritmo dėka kontroleriai SandForce sumažina atminties masyvo pralaidumo reikalavimus, ko pasekoje rašant gerai suspaudžiamus duomenis našumo netektis nedidelė. Rašant blogai suspaudžiamus duomenis našumo deficitas juntamas.

Trečias atminties tipas, sutinkamas šiandien SSD diskuose, tai 24 nm Toshiba mikroschemos su Toggle-Mode DDR 1.0 sąsaja turinti 133 MB/s pralaidumą. Dar sutinkamos Samsung mikroschemos taip pat su Toggle-Mode DDR 1.1 sąsaja, bet jos ggaminamos pagal techprocesą 27 nm.

Link 19-21 techproceso

Mes priėjome prie eilinio mikroschemų NAND gamybos proceso pakeitimo. Šioje srityje visus aplenkė Samsung, ne tik pradėję čipų su Toggle-Mode DDR 2.0 21 nm sąsaja, bet ir jau parduodantys diskus sukurtus jo pagrindu SSD 840 Pro. Oficialių duomenų apie čipų patvarumą mums rasti nepavyko, bet pagal netiesioginius požymius galima spręsti kad jie atlaiko iki trijų tūsktančių perrašymo ciklų. Naujasis čipas padidina mikroschemos pralaidumą iki 400 MB/s.  Samsung SSD 840 PRO komplektuojamas su Samsung kontroleriu ir šiai dienai yra vienas greičiausių SSD rinkoje.

Taip pat pasirodė SSD su atmintimi Toggle-Mode DDR 2.0 ir techprocesu 19 nm Toshiba — Plextor M5 Pro. Apie perrašymo ciklų skaičių Toshiba taip pat nieko nepraneša.

Daug daugiau žinoma pie naują IMFT techprocesą ir sąsają. Šis gamintojas jau leidžia 64 GB vienam kristalui talpos mikroschemas 20 nm. Čipų sąsaja atsinaujino iki ONFi 2.3, kas nepadidino pralaidumo, bet pridėjo EZ-NAND palaikymą. EZ-NAND duoda galimybę perkelti duomenų tikslumo kontrolės funkciją (ECC) iš NAND kontrolerio į atskirą čipą arba integruoti ją tiesiai į mokroschemos atmintį. ECC atskyrimo dėka garantuojamas paprastas atnaujinimas, kuris ateityje neišvengiamas tobulėjant technologijai. IMFT perrašymo ciklų sakičiu yra 25nm lygio: 3000 ciklų.ez nandez nandEZ-NAND architektūra: ECC funkcija iškelta iš NAND kontrolerio.

64GB talpos ONFi 20nm mikroschemos vienam preitaisui dabar atlieka testavimą  kietajame diske Intel SSD 335 su kontroleriu SandForce SF-2281. Tuo pačiu ruošiami išleidimui 128GB talpos kristalai kurie turi 400MB/s pralaidumo sąsają ONFi 3.0. Bet yra keletas priežasčių, dėl kurių teks palaukti 128GB čipų pasirodymo kituosiuose diskuose. Pirmiausia ONFi 3.0 neturi atgalinio sugerinamumo su ONFi 2.X. Antra, IMFT reikia laiko išvesti  kristalus iki priimtino lygio. Bet to pasekoje atsiras galimybė įpakuoti viename korpuse iki aštuonių 128GB NAND prietaisų kas aktualu mobiliosioms platformoms.

TLC NAND: dar pigiau, dar ploniau

Taigi, tai beveik viskas ką reikia žinoti apie flash atmintį šiandien. Tam kad susidaryti pilną vaizdą liko papasakoti apie TLC NAND – atmintį su nauju sekcijų tipu, papildančiu jau žinomus SLC ir MLC tipus. Praėjusiais metais Samsung išleido pirmą serijinį kietajį diską su TLC atmintimi SSD 840 be priedo Pro. Čipų sąsaja Toggle Mode DDR 2.0, techprocesas 21 nm. Nesileidžiant į TLC architektūros detales, pažymėsime svarbiausia – ši atmintis leidžia laikyti sekcijoje tris informacijos bitus ir todėl dirba lėčiau nei MLC ir, svarbiausia, yra mažiau atspari. Tikslių duomenų apie šį parametrą neturime, bet žinant koks skirtumas tarp SLC ir MLC ir kaip atsparumas keitėsi su techproceso keitimu, galima daryti prielaidą kad Samsung TLC atminties sekcijos atlaiko apie 1 000 – 1 500 ciklų. Be t o TLC reikalauja galingesnio duomenų visumos kontrolės mechanizmo.

Kas liečia TLC našumą, tai jis yra mažesnis už MLC, bet tas pats Samsung SSD 840 demonstruoja gana priimtiną šiuolaikiniam pradinio lygio SSD našumą.tlc smKol kas sunku pasakyti kiek TLC NAND kainos atžvilgiu naudingesnis už MLC. Teoriškai trigubus sekcijos gali sumažinti gamybos savikaina iki 30% lyginant su MLC, nors skirtumas dabar tikriausiai kompensuojamas didele paklausa ir gamyba ir iš kitos pusės ribota TLC gamyba. Ir vis dėlto TLC yra perspektyvus būdas sumažinti kietųjų diskų kainas, žymiai nemažinant našumo. na o Samsung turėdami savo gamybos NAND Flash, technologiją TLC ir savo kontrolerius, tampa didele grėsme tiems gamintojams, kurie tik surenka diskus iš svetimų komponentų.

Dar kartą apie SSD ilgaamžiškumą

Faktas kad Flash atmintis pereidama į naujus techprocesus vis mažina galima perrašymo kartų skaičių, sukelia neslopstantį vartotojų nerimą. Tam kad patikrinti SSD nepatikimumo ir neilgaamžiškumo hipotezę, mes apskaičiavome teorinį 128GB SSD su NAND atmintimi, atlaikantį 5000 perrašymo ciklus, tarnavimo laiką ir įsitikinome kad tai tik mitas. Galų gale kiekvienas diskas turi savo amžių ir geriau jį žinoti iš anksto. Juo labiau kad kietūjų diskų gamintojai jokio termino nepraneša. Tik pasakiškos darbo reikšmės, žadančios 100 metų darbo, kurios realybėje reiškia tik tai kad iš 100 diskų per metus miršta vienas. Ką gi, dar kartą paskaičiuokim kiek reikia metų negailestingos ekplotacijos ka išeikvoti MLC atminties perrašymo limitą:

Paskaičiuokim kiek reikia metų dirbant stalo kompiuterio apkrovimo rėžimu tam kad 128GB diskas išeikvotų visas sekcijas. Laikysime kad per dieną vartotojas įrašo 10 GB duomenų, nors tokį keikį įrašinėja labai nedaug vartotojų. Dauguma kontrolerių padidins 10 Gb dar keletą kartų dėl reiškinio vadinamo write amplification. Write amplification susideda iš kleto faktorių. Pirmiausia, SSD gali rašyti duomenis į sekcijas tik taip vadinamais puslapiais, kurių tipinis dydis 4 Kb. O trinami duomenys blokais, kurių dydis 512 Kb. Be to kontroleris nuolat perkelia duomenis atmintyje, valydamas nuo šiukšlių. Todėl gali susidaryti tokia situacija kad vietos 10 GB perduotų SSD host kontroleriu į NAND mikroschemas įsirašo 100 GB duomenų.

Tai kiek laiko tokiomis sąlygomis tarnaus čipas, atlaikantis 5000 perrašymo ciklų? Kadango kontroleris seka kad visos sekcijos dėvėtųsi vienodai, jos visos turi pasenti tuo pat metu, ir tai nutiks po 17,8 metų (galite patkrinti). Po to paskutiniai įrašyti duomenys dar bus išsaugoti 12 mėnesių.

Kaip matome net esant nepalankioms hipotetinėms sąlygoms 128 GB SSD au NAND atmintimi atlaikantis 5000 perrašymo ciklų atlaiko amžių, per kurį galima užauginti vaiką. Atitinkamai SSD su 3000 perrašymo ciklų atmintimi tarnaus 10,7 metus, kas taip pat daug ilgiau nei moralinis prietaiso pasenimas. 128 GB bus daug po 10 metų?

Šioje svetainėje naudojami slapukai (angl. cookies). Jei tam neprieštaraujate, paspauskite mygtuką „Sutinku“ arba naršykite toliau. Sutikimą bet kada galėsite atšaukti interneto naršyklėje ištrindami įrašytus slapukus. SutinkuSužinoti daugiau