什么是 SLC 缓存?

与几年前相比,现代 SSD 提供的 GB/$ 比率要好得多。 当 SSD 首次上市时,它们通常在 64GB 或 128GB 容量范围内。 它们也比数 TB 的 HDD 更昂贵。 多年来,人们一直认为,如果您想要大量存储空间并且不想支付高昂的价格,那么您需要 HDD 并且不得不接受较低的性能。

不过,现在情况有些不同了。 是的,SSD 每 GB 的价格仍然比 HDD 贵,但价格更接近。 2TB SSD 目前是 SSD 的最佳定价点。 2TB SSD 的价格大约是 2TB HDD 的两倍。 您现在可以通过额外的成本获得更显着的性能优势。

如果您想要许多 TB 的存储空间,这仍然是正确的。 为了 example,如果您想要一个大型 RAID 阵列,购买 HDD 会更便宜。 但是假设您只处理日常家庭用户级别的计算机存储。 在这种情况下,一个 1 TB 或 2 TB 的 SSD 绰绰有余,而且不会让银行破产。

价格是怎样下降的?

那么发生了什么变化? 是什么使价格降至合理水平? 首先,技术已经成熟。 随着时间的推移,制造这些东西会变得更便宜。 不过,一些技术突破和创新确实改变了游戏规则。 3D VNAND 允许存储单元相互堆叠,而不是在一个平面上越来越紧密地挤压在一起,从而显着提高了存储密度。 这与多层停车场允许更多汽车停放在与平面停车场相同的区域没有什么不同。

现代 SSD 现在普遍使用 TLC 闪存。 TLC 代表 Triple-Level Cell,意思是每个存储单元可以存储三个数据位。 与早期 SSD 中的单层单元 (SLC) 内存相比,相同数量的内存单元的数据存储容量增加了三倍。

这三个变化解释了 SSD 价格上涨的大部分原因。 然而,也有很多其他的发展。 问题是,TLC 有一些非常重要的警告。

TLC有什么问题?

将多位数据放入单个存储单元的问题在于写入数据要复杂得多。 这会减慢该过程。 这是一个问题,因为 SSD 应该很快。 他们一直在推动新一代标准将带宽翻倍和翻倍,以实现更快的存储速度。

虽然您仍然可以在最新的 PCIe 5 SSD 上以惊人的 16GB 从 TLC 读取数据,但您绝对不能这么快地写入它们。 事实上,TLC 写入速度一般在 2000MB 左右。 这仍然比 HDD 快得多,但比 PCIe 3 SSD 慢。

笔记: TLC 不是唯一使用的闪存类型。 Quad-Level Cell (QLC) SSD 的数量相对较少,而 Penta-Level Cell (PLC) SSD 的开发正在分别针对每个单元 4 位和 5 位数据进行。 QLC 内存的写入速度目前在 350MB 左右,比 HDD 慢。

Enter SLC 缓存

SSD 制造商开发了 SLC 缓存来解决这些严重降低的写入速度。 这是将数据写入超高速 SLC 闪存的简单技巧。 然后在后台尽可能快地将数据复制到速度较慢的 TLC 闪存中。 只要有 SLC 缓存空间可供写入,这便可以实现 SSD 所宣传的快速写入速度。 在大多数情况下,这不是问题,但如果您一次进行大量写入操作,则可能会出现问题。 为了 example,恢复或写入备份通常涉及写入大部分驱动器。

SLC 缓存通常分为两个不同的部分:静态 SLC 缓存和动态伪 SLC 缓存。 静态缓存通常很小,即使在大型 2TB 驱动器上也不到 10GB。 静态缓存始终可用,即使驱动器几乎已满。 顾名思义,动态缓存的大小会根据驱动器上的剩余空间而有所不同。

更大的 SSD 具有更大的伪 SLC 缓存,并且可以在峰值速度下进行更大的写入。 请务必注意,动态缓存大小基于剩余的可用空间,而不是总驱动器容量。 随着驱动器被填满,动态缓存大小会减小。 许多 SSD 分配大约三分之一的可用空间用作动态 SLC 缓存。 在 2TB 驱动器上,这可能是 600GB 左右。

SSD 控制器选择将传入数据写入 SLC 缓存,因为它速度快。 这很重要,因为数据提供给 SSD 的速度比写入速度慢得多的 TLC 闪存的速度要快。 当 SSD 处于空闲状态时,控制器会以较慢的写入速度将数据复制到 TLC 内存。 这以更节省空间的方式存储数据并再次释放 SLC 缓存以接受更多高速写入操作。 只要 SLC 高速缓存中有空间,SSD 就可以以广告的最高速度运行。 一旦缓存已满,驱动器必须放慢速度,这就是为什么拥有大型 SLC 缓存很有用。

潜在的未来

目前没有 SSD 使用它,但 MLC 缓存也有一个潜在的用例。 MLC 代表 Multi-Level Cell,这是一种在一个单元中存储两位数据而不是一位或三位数据的名称不佳的方法。 这比 SLC 慢,但比 TLC 快。 虽然 SLC 缓存提供了 MLC 无法比拟的惊人速度,但 MLC 将提供两倍的缓存大小。

从理论上讲,这将是一个很好的中间地带,允许在 SLC 缓存被消耗之前达到峰值 SLC 缓存速度。 如果仍需要写入更多数据,则将其放入 MLC 缓存。 这仍然比直接写入 TLC 或 QLC 内存要快,但可能涉及更复杂的逻辑。

虽然 TLC 速度相对较快,但这并不是必需的。 随着 QLC 和 PLC SSD 变得越来越普遍,它们将进一步降低写入速度。 二级 MLC 缓存可能是该技术为缓解这种情况而开发的一种方式。

结论

SLC 缓存是一种在 SSD 上进行写入缓存的巧妙方法。 它允许在写入名义上无法以该速度写入的数百 GB 闪存时实现高速传输。 写入缓存的数据会尽快刷新到 TLC 或 QLC 闪存,以释放缓存以实现峰值传输速度。

SLC 缓存的数量取决于驱动器上的剩余可用空间。 这意味着与较小的 SSD 或接近容量的 SSD 相比,更大、更空的驱动器可以以峰值速度写入更多数据。 你怎么看? 请在下面的评测中告诉我们。