Тип чипов памяти

Существующие варианты

Сегодня почти любой твердотельный накопитель работает на памяти NAND. В зависимости от особенностей, разделяются они на три вида:

  • SLC – одноуровневая. Каждая ячейка запоминает один бит в зависимости от состояния – она может быть включена или выключена. Имеет наименьшее энергопотребление, наибольшую скорость перезаписи и количество ее циклов. Однако стоит дорого, поэтому используется преимущественно в крутых серверных решениях.
  • MLC – многоуровневая. Ячейка запоминает два бита. Стоит дешевле, так как и характеристики «попроще». Используется преимущественно на рабочих станциях и серверах среднего класса.
  • TLC – трехуровневая. Ячейка запоминает три бита. Имеет наибольшую плотность, менее вынослива и работает относительно медленнее. Самый доступный тип, поэтому широко применяется в твердотельных дисках, рассчитанных на массовое потребление.

Эти типы относятся к планарному типу, то есть они «плоские». Их общий недостаток в том, что для увеличения плотности приходится уменьшать техпроцесс, а бесконечно это сделать невозможно по физическим причинам.

Этих недостатков лишены ячейки 3D. Имеющие форму цилиндра. Называются они 3D V‐NAND или 3D TLC. Технические характеристики отвечают планарному типу памяти TLC.

Какой отдать предпочтение

Изучив любую таблицу производительности, несложно определиться с выбором:

  • TLC или MLC – последняя более надежна и работает быстрее;
  • MLC или 3D NAND – последняя медленнее и рассчитана на меньшее количество циклов перезаписи;
  • TLC или MLC 3D V‐NAND – как сказано выше, по техническим параметрам лучше одноуровневая память.

Так как твердотельные накопители покупаются, в первую очередь, ради увеличения производительности компьютера, более быстрой загрузки операционной системы и игр, логично, что предпочтительнее использовать одноуровневую память. Однако все упирается в цену: как я отмечал, обойдется такое удовольствие очень дорого.Рационально ли переплачивать, если вы апгрейдите или собираете, пускай и навороченный, но все же обычный домашний комп? Однозначно нет.

Поэтому TLC – именно тот вид ячеек, на который следует ориентироваться при выборе твердотельного накопителя. Кстати, в этом случае вам будет полезна публикация «Как сравнить SSD накопители и по каким параметрам». Хотя эта память и медленная, по сравнению с другими видами, она по быстродействию существенно превосходит обычный жесткий диск.

О производителях жестких дисков и какому бренду отдать предпочтение, вы можете .

А в качестве возможной покупки, могу порекомендовать девайс Kingston SSDNow A400 240GB 2.5″ SATAIII TLC (SA400S37/240G), который имеет очень неплохие параметры за приемлемую цену, а приобрести можете в этом популярном инет‐магазине.

Спасибо за внимание и до встреч в следующих публикациях. Делитесь этой статьей с друзьями в социальных сетях и не забудьте подписаться на новостную рассылку!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

Что такое NAND флэш-память

NAND флэш-память была представлена ​​компанией Toshiba в 1989 году. Устройства, использующие на NAND флэш-память работают по такому же принципу, как жесткий диск: информация записывается страницами по 512, 2048 и 4096 байт. К ним еще добавляются блоки ECC checksum, что как правило, имеют размер 1/32 страницы. Эти страницы объединяются в блоки по 32, 64 и 128 страниц.

Особенность этой памяти в том, что запись выполняется по страницам, а стирать можно только целые блоки по 32, 64 и 128 страниц.

Эта память также требует специального управления битыми секторами с помощью программного обеспечения драйвера устройства, либо с помощью специального контроллера. (Например SD карточки используют ок).

Чтобы компенсировать биты, спонтанно отказывают во время нормального пользования устройством NAND использует ECC (error correcting code). Методы определения контрольной суммы и исправления ошибок (ECC) в памяти NAND обнаруживают ошибку, где «битый» один бит информации в блоке. Типичный ECC исправит однобитные ошибку в каждых 2048 битах (256 байтах), используя при этом 22 биты ECC кода, или 24 бита (в каждой 4096 битах (512 байтах)). При этом, блок обозначается как недобрый в таблице логического размещения, а все его содержимое (еще невредим) копируется в новый блок; таблица логического размещения нормальных блоков при этом перезаписывается. Если в памяти повреждены более чем 1 блок, тогда содержимое блока практически утрачен, и становится невозможно восстановить его содержание. Иногда невозможно выработать безошибочные устройства памяти NAND, поэтому большинство устройств выходят в продажу с уже запрограммированной таблицей плохих блоков от производителя. Это немножко уменьшает объем памяти, однако снижается также и ее стоимость.

Первый физический блок, который не содержит ошибок (блок № 0) всегда гарантирует свою читаемость, и не может быть поврежден. Поэтому все важнейшие указатели для распределения памяти и составление плохих блоков прибора размещаются внутри этого блока (обычно указатель на плохие таблицы блоков и т. Д.). Если прибор используется для загрузки ОС, тогда этот блок также должен содержать таблицу загрузки (Master Boot Record).

NAND флэш-память: особенности строения и функционирования

Флэш-память NAND использует логический элемент NOT AND, и, как и многие другие типы памяти, хранит данные в большом массиве клеток, где каждая ячейка содержит один или несколько битов данных.

Любой вид памяти может подвергаться влиянию внутренних и внешних факторов, таких как износ, физическое повреждение, ошибки аппаратного обеспечения и прочие. В таких случаях мы рискуем расстаться со своими данными на совсем. Что же делать в таких ситуациях? Не стоит волноваться, поскольку существуют программы восстановления данных , которые восстанавливают данные легко и быстро, без необходимости покупать дополнительное оборудование или, в крайнем случае, начинать работу над утерянными документами заново. Рассмотрим NAND флэш-память детальнее.

Как правило, массив NAND делится на множество блоков. Каждый байт в одном из этих блоков может быть индивидуально написан и запрограммирован, но один блок представляет наименьшую стираемую часть массива. В таких блоках каждый бит имеет двоичное значение 1. Например, монолитное устройство NAND флэш-памяти объемом 2 Гб обычно состоит из блоков по 2048 Б (128 КБ) и 64 на каждый блок. Каждая страница вмещает 2112 Б, и состоит из 2048 байт данных и дополнительной зоны в 64 байта. Запасные области обычно используется для ECC, информации об износе ячеек и другие накладные функции программного обеспечения, хотя физически он не отличается от остальной части страницы. NAND устройства предлагаются с 8-битным или 16-битным интерфейсом. Узел данных подключен к NAND памяти через двунаправленную шину данных 8 или 16 бит. В 16-битном режиме команды и адреса используют 8 бит, остальные 8 бит приходятся на использование во время циклов передачи данных.

Типы флэш-памяти NAND

Флэш-память NAND, как мы уже отмечали, бывает двух типов: одноуровневая (SLC) и многоуровневая (MLC). Одноуровневая флэш-память – SLC NAND (single level cell) хорошо подойдет для приложений, которые требуют высокую и среднюю плотность. Это простейшая в использовании и удобная технология. Как описано выше, SLC NAND хранит один бит данных в каждой ячейке памяти. SLC NAND предлагает относительно высокую скорость чтения и записи, хорошую производительность и алгоритмы коррекции простых ошибок. SLC NAND может быть дороже других технологий NAND в расчете на один бит. Если приложению требуется высокая скорость чтения, например, высокопроизводительная медиа карта, некоторые гибридные диски, твердотельные устройства (SSD) или другие встроенные приложения — SLC NAND может стать единственным подходящим выбором.

Многоуровневая флэш-память – MLC NAND (multilevel cell) предназначена для приложений более высокой плотности и с медленным циклом.

В отличие от SLC NAND многоуровневые ячейки MLC NAND хранят два или больше бит на одну ячейку памяти. Чтобы определить место для каждого бита, применяется напряжение и ток. В устройствах SLC требуется только один уровень напряжения. Если ток обнаружен, то значение бита равно 1; если ток не обнаружен, то бит обозначается как 0. Для устройства MLC для определения значений битов используются три разных уровня напряжения.

Как правило, MLC NAND предлагает объем в два раза больше, чем SLC NAND для одного устройства и стоит также дешевле. Поскольку SLC NAND в три раза быстрее, чем MLC NAND и предлагает производительность выше, более чем в 10 раз; но для многих приложений, MLC NAND предлагает правильное сочетание цены и производительности. В самом деле, MLC NAND представляет почти 80% от всех поставок флэш-памяти NAND. И флэш-память MLC NAND доминирует по выбору потребителя по классу SSD потому, как их производительность превосходит магнитные жесткие диски.

Срок службы твердотельного накопителя зависит от количества байтов, которые были записаны в NAND флэш-память. Большинство устройств на базе MLC имеют гарантию сроком в один-три года. Однако важно понимать, как именно будет использоваться устройство, поскольку SSD на базе MLC могут прослужить меньше если предполагается множественная перезапись на диск. С другой стороны решения на базе SLC прослужат дольше предполагаемых трех лет даже при тяжелых PE циклах.

История NAND-флэш

Флэш-память NAND – это энергонезависимый твердотельный накопитель, что внес значительные изменения в индустрии хранения данных, возраст которой на сегодняшний момент составляет уже 26 лет. Флэш-память была изобретена доктором Фуджио Масуока (Fujio Masuoka) во время работы в компании Toshiba приблизительно в 1980 году. По словам Toshiba имя «флэш» было предложено коллегой доктора Масуока, г-ном Шо Цзи Аризуми (Sho-ji Ariizumi), в виду того, что процесс стирания содержимого памяти напомнил ему вспышку камеры.

Копания Toshiba поставила NAND флэш-память на коммерческую ногу в 1987 году; многое изменилось с тех пор. Рынок NAND флэш-памяти вырос быстро при продажах, в восемь раз превышающих объемы продаж памяти DRAM (Dynamic random access memory — динамическая память с произвольным доступом). NAND память стала высокопрочным устройством хранения данных и выбором многих пользователей. Такая память сегодня используется в различных картах памяти и USB-накопителях, облачных хранилищах встречается у многих пользователей, как в промышленности и предпринимательстве, так и в домашних устройствах. Устройства Apple’s iPhone, iPod и iPad, а также телефоны и планшеты на базе Android также широко используют NAND флэш-память. С тех времен это нововведение пробилось в новую эпоху, в которой потребители могут всегда воспользоваться своими файлами: видео, музыкой, книгами и документами, где бы Вы ни находились.

Высококачественная NAND запрограммирована на чтение информации небольшими блоками, или страницами, в то время, как флэш-память типа NOR считывает и записывает данные по 1 байту за раз. NOR флэш-память более предпочтительна для устройств, которые хранят и запускают коды, обычно небольших объемов.

Введение твердотельной NAND флэш-памяти и устройств хранения данных в дополнение к обычным магнитным жестким дискам дало предприятиям новые возможности для запуска их сервера и хранения ключевых бизнес-приложений. Поскольку такая память не имеет движущихся частей, NAND флэш может обрабатывать и перемещать данные из одного места в другое значительно быстрее благодаря отличной скорости чтения и записи. Приложения, использующиеся в финансовых услугах, розничной торговле и облачных веб-сервисах, часто эксплуатируют серверы, оснащенные NAND флэш-памятью.

Флэш-память хранит информацию в массиве, состоящем из ячеек памяти и транзисторов с плавающим затвором. В устройствах с ячейками одного уровня (SLC), каждая ячейка хранит только один бит информации. Некоторые более новые типы флэш-памяти, известные как устройства многоуровневых ячеек (MLC), могут хранить больше, чем один бит на ячейку, выбирая между несколькими уровнями электрического заряда с целью применить к транзистору с плавающим затвором и его ячейкам.

Ключевые факты, касающиеся NAND Flash

Эволюция типов флэш-памяти впечатляет. StorageNewsletter.com, уважаемый и общепризнанный источник ежедневных электронных новостей для промышленности, следит за развитием NAND флэш-памяти довольно продолжительное время и имеет целый архив данных по существованию этой технологии.

Флэш-чипы: увеличение объемов и более низкая цена флэш-памяти и твердотельных накопителей напрямую зависят от процесса производства микросхем флэш-памяти NAND. SanDisk и Toshiba теперь предлагают линию MLC на 128 ГБ и чип с ячейкой в 3 бита каждая. Среди крупных мировых производителей флэш-памяти находятся такие компании, как: Intel, Samsung, Seagate, Nvidia, LSI, Micron и Western Digital.

Флэш-ключи (или флэшки): первые USB-флэш были разработаны в конце 1990-х годов компанией M-Systems, которая позже была приобретена компанией SanDisk. В 2001 году в США компания IBM начала производить версию памяти объемом в 8 Мб, называемую «память ключей». Сейчас объем такой памяти достигает 128 ГБ и цены были значительно снижены.

Та же компания M-Systems стала первым производителем SSD в 1995 году. С 1999, SN.com зафиксировали 590 разных моделей, запущенных в производство 97 компаниями. Среди остальных, BiTMICRO Networks в 1999 выпустили модель E-Disk SNX35 размером в 3.5 дюйма и объемами от 128MB до 10GB, временем доступа в 500 мс и со скоростью чтения и записи в 4MБ/с с помощью интерфейса SCSI-2. В следующий год M-Systems произвели FFD SCSI объемом в 3 ГБ, 2,5 дюймовый SSD с максимальной скоростью чтения в 4 МБ/с и записи в 3 МБ/с.

Сегодня же можно получить память объемом 16 ТБ (PCIe SSD от компании OCZ) со скоростью чтения до 4 ГБ/с и записи до 3,8 ГБ/с. Компания OCZ также объявила в 2012 году о максимально малом времени записи и чтения информации: 0.04 мс для чтения и 0.02 мс для операций записи.

Мы часто можем попасть в ситуацию, когда данные удаляются или повреждаются вследствие различных ошибок, как в системе, так и ошибок самого человека. О том, как восстановить данные с карты памяти можно узнать .

Критерии выбора устройства с NAND-флэш

Итак, когда дело доходит до выбора устройства (на примере SSD) с технологией NAND-флэш необходимо учитывать несколько критериев выбора:

Убедитесь в том, что SSD устройство, операционная и файловая система поддерживает TRIM, особенно, если карта использует контроллер жёсткого диска, что усложняет процесс сбора «мусора», ненужных данных:

— узнайте о том, поддерживает ли Ваша ОС трим можно узнать в любом источнике информации; — существуют приложения, которые способствуют добавлению трим-технологии для Вашей ОС, если такова не поддерживается. Но прежде узнайте, не повредит ли это общей производительности устройства. SSD с памятью NAND станет отличным выбором, когда нужна высокая производительность, отсутствие шума, устойчивость к внешним факторам влияния или малое потребление энергии: — непоследовательное считывание даст возможность увеличить производительность по сравнению с HDD; — узнайте о максимально возможной производительности устройства, чтобы не превысить пределы; Для лучшего выполнения операций и круглосуточного их проведения лучше выбирать SLC, чем MLC: — SSD на базе NAND отлично ускоряет работу серверов, но помните, что для этого также понадобиться запасное место для «мусора» и/или трим. — Система RAID с SSD даст высокие показатели производительности и устойчивости, но используйте специально разработанные для SSD рэйд-контроллеры, иначе накопиться столько «мусора», что не справиться даже трим или система сбора. Устройства SSD с большими показателями выносливости, конечно же, прослужат дольше: — Например, выбирайте устройство объемом в 100 ГБ вместо 128 ГБ, 200 ГБ вместо 256 ГБ и так далее. Тогда Вы будете точно знать, что 28 или 56 и так далее гигабайт памяти это, возможно, зарезервированное место для расчета износа, реорганизации файлов и дефектных ячеек памяти. Для использования в промышленности, на производстве или в офисах, лучше выбирать устройства бизнес-класса, например, PCI Express (PCIe) SSD устройство:

Карты PCIe со специально настроенным контроллером SSD может дать очень высокую производительность ввода-вывода данных и хорошую выносливость.

Типы памяти в SSD-дисках SLC, MLC, TLC и QLC

Попробуйте, ради интереса, спросить у продавцов-консультантов что скрывается за странными словами SLC, MLC, TLC или QLC в обозначении типов памяти SSD дисков и стоит ли вообще на это обращать внимание при покупке диска? И если стоит, то какой тип лучше? А я вот видел ещё красивые надписи V-NAND и 3D NAND и там вроде тоже что-то говорилось о памяти…

Для начала разберёмся с самим термином «NAND». Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи.

А вот технологии хранения информации в памяти могут существенно различаться. Вполне логичным кажется, что каждая ячейка должна хранить один бит информации и это у нас флеш-память типа SLC (Single-level Cell).

Накопители, построенные на памяти SLC являются самыми живучими (число циклов перезаписи каждой ячейки может достигать 100 000 раз и выше), но выходят слишком дорогим удовольствием и для домашнего применения их приобретение не оправдано.

Технологии MLC (eMLC), TLC или QLC хранят более одного бита в каждой ячейке памяти, что не лучшим образом сказывается на показателях живучести. Так, MLC (Multi-level Cell) хранит 2 бита информации в ячейке, у TLC (Three Level Cell) будет уже 3 бита, а накопители с памятью QLC (Quad-Level Cell), располагают 4-мя битами в одной ячейке памяти. Иногда можно встретить обозначение 3-bit MLC или MLC-3, но стоит понимать, что на самом деле, так обозначили память TLC.

Стоит понимать, что каждый дополнительный бит существенно снижает количество циклов чтения-записи ячейки памяти и скорость работы SSD. Так, для MLC этот показатель уже около 10 000 циклов, у TLC — 3 000, а QLC всего порядка 1 000. Есть ещё eMLC (Enterprise Multi Level Cell), где число циклов перезаписи увеличено до 30 000.

Что такое V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND

Если с типами памяти всё стало более-менее понятнее, то что за обозначения V-NAND, 3D-NAND или QLC 3D NAND, которые встречаются в описаниях SSD накопителей, особенно известных брендов.

Для удешевления производства и улучшения характеристик производительности и срока службы, ячейки флеш-памяти на чипе стали размещать в несколько слоёв. Эти технологии получили названия V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND. Остальную память, в чипах которой ячейки размещаются в одном слое называют «плоской» (planar).

Интересно, что Samsung предпочитает указывать именно технологию производства V-NAND, а не тип используемой памяти, создав для этих целей собственные линейки EVO и PRO, где применяется TLC и MLC соотвественно. Кроме того, Samsung заявляет что их чипы памяти, произведённые по технологии V-NAND TLC по всем характеристикам уделывают обычные planar MLC.

Что выбрать для домашнего использования MLC, TLC или QLC?

Чёткого ответа, какой тип памяти предпочесть у меня нет, сам скорее ориентируюсь на конкретные модели производителей. При бюджете до 10 000 рублей предпочитаю ставить SSD диски от Samsung серии EVO (не реклама).

Если же руководствоваться исключительно характеристиками, то MLC 3D NAND кажется предпочтительнее – тут и более высокая скорость работы, и больший срок службы… но лишь до того момента, пока не берём в расчёт цену. А тут выбор уже не становится таким очевидным.

Есть сценарии работы, при которых нет нужды часто перезаписывать данные, а вот объём накопителя весьма критичен. В таком случае, можно присмотреться к SSD с памятью QLC (quad-level cell), где стоимость гигабайта наименьшая, а прирост скорости по сравнению с обычными HDD весьма ощутимый.

Кстати, на скорость работы твердотельных накопителей влияет не только тип памяти, но и интерфейс по которому он работает: SATA, PCI-E или NVMe. Так, в случае SSD с интерфейсом SATA заметить разницу в скорости между типами памяти TLC и MLC не получится, зато TLC накопитель с NVMe может оказаться быстрее сходного по цене с памятью MLC, работающего на PCI-E. Ну и не стоит сбрасывать со счетов гарантию производителя.

Подписывайтесь на канал Яндекс.Дзен и узнавайте первыми о новых материалах, опубликованных на сайте.

Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.

В настоящее время все больше популярности набирают твердотельные накопители или SSD (Solid State Drive). Связанно это с тем, что они способны обеспечить как высокую скорость чтения-записи файлов, так и хорошую надежность. В отличии от обычных жестких дисков, здесь нет движущихся элементов, а для хранения данных используется специальная флеш-память — NAND.

На момент написания статьи в ССД используются три вида флеш-памяти: MLC, SLC и TLC и в этой статье мы постараемся разобраться какая из них лучше и в чем различие между ними.

Three Level Cell (TLC)

И наконец, третий тип памяти — это TLC (русский вариант названия этого типа памяти звучит как «трехуровневая ячейка»). Относительно двух предыдущих, этот тип является более дешевым и в настоящее время встречается достаточно часто в бюджетных накопителях.

Этот тип является более плотным, в каждой ячейке здесь хранится по 3 бита. В свою очередь, высокая плотность приводит к снижению скорости чтения/записи и снижает выносливость диска. В отличии от других типов памяти, скорость здесь снизилась до 75 мс, а количество циклов перезаписи — до 1’000.

  • Высокая плотность хранения данных;
  • Низкая стоимость.
  • Низкое количество циклов перезаписи;
  • Низкая скорость чтения-записи.

Заключение

Подводя итог, можно отметить, что наиболее скоростным и долговечным типом флеш-памяти является SLC. Однако из-за высокой цены, эту память вытеснили более дешевые типы.

Бюджетным, и в тоже время, менее скоростным является тип TLC.

И, наконец, золотой серединой является тип MLC, который обеспечивает более высокую скорость и надежность по сравнению с обычными дисками и при этом является не слишком дорогим типом. Для более наглядного сравнения можно ознакомиться с таблицей, приведенной ниже. Здесь собраны основные параметры типов памяти, по которым проводилось сравнение.

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
Опишите, что у вас не получилось. Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.