Многоуровневые твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC и PLC?

Твердотельные накопители улучшают производительность стареющих компьютеров и превращают новые ПК в высокоскоростные машины. Но когда вы покупаете один, вас засыпают такими терминами, как SLC, SATA III, NVMe и M.2. Что все это значит? Давайте взглянем!

Все дело в клетках

Современные твердотельные накопители используют флэш-память NAND, строительным блоком которой является ячейка памяти. Это базовые блоки, на которые записываются данные на SSD. Каждая ячейка памяти принимает определенное количество битов, которые регистрируются на устройстве хранения как 1 или 0.

Одноуровневые твердотельные накопители (SLC)

Самым основным типом SSD является SSD с одноуровневой ячейкой (SLC). SLC принимают один бит на ячейку памяти. Это немного, но у него есть некоторые преимущества. Во-первых, SLC - это самый быстрый тип SSD. Они также более прочные и менее подвержены ошибкам, поэтому считаются более надежными, чем другие твердотельные накопители.

SLC популярны в корпоративных средах, где потеря данных менее терпима, а надежность является ключевым фактором. SLC, как правило, дороже и обычно недоступны для потребителей. Например, я нашел на Amazon корпоративный твердотельный накопитель SLC объемом 128 ГБ, который стоит столько же, сколько твердотельный накопитель потребительского уровня емкостью 1 ТБ с TLC NAND.

Если вы видите потребительский SLC SSD, вероятно, он имеет другой тип NAND и SLC-кеш для повышения производительности.

Твердотельные накопители с многоуровневыми ячейками (MLC)

«Многоуровневые» твердотельные накопители с многоуровневыми ячейками (MLC) не особенно точны. Они хранят только два бита на ячейку, что не очень «многозначно», но иногда схемы присвоения имен технологиям не всегда ориентированы на будущее.

MLC немного медленнее, чем SLC, потому что для записи двух битов в ячейку требуется больше времени, чем просто одного. Они также страдают от долговечности и надежности, поскольку данные записываются во флэш-память NAND чаще, чем с помощью SLC.

Тем не менее, MLC - это надежные твердотельные накопители. Их емкость не такая высокая, как у других типов SSD, но вы можете найти там SSD MLC на 1 ТБ.

Твердотельные накопители с трехуровневой ячейкой (TLC)

Как следует из названия, твердотельные накопители TLC записывают три бита в каждую ячейку. На момент написания этой статьи TLC являются наиболее распространенным типом SSD.

Они имеют большую емкость, чем диски SLC и MLC, в меньшем корпусе, но жертвуют относительной скоростью, надежностью и долговечностью. Это не значит, что диски TLC плохие. Фактически, они, вероятно, ваш лучший выбор прямо сейчас, особенно если вы ищете сделку.

Не позволяйте понятию меньшей прочности расстраивать вас; SSD-накопители TLC обычно служат несколько лет.

Записанные терабайты (TBW)

Обычно срок службы SSD выражается в TBW (записанных терабайтах). Это количество терабайт, которое можно записать на диск до того, как он выйдет из строя.

Модель Samsung 860 Evo на 500 ГБ (популярный твердотельный накопитель несколько лет назад) имеет рейтинг TBW 600; модель 1 ТБ составляет 1200 ТБВт. Это очень много данных, поэтому такой диск должен служить вам долгие годы.

TBW также являются оценками «безопасного уровня»; SSD обычно превышают эти ограничения. Однако на всякий случай убедитесь, что вы делаете резервную копию, чтобы свести к минимуму потерю данных, особенно на старых дисках.

Твердотельные накопители Quad-Level Cell (QLC)

Приводы с четырехуровневой ячейкой (QLC) могут записывать четыре бита на ячейку. Вы чувствуете закономерность в этот момент?

QLC NAND может упаковывать намного больше данных, чем другие типы, но прямо сейчас диски QLC сильно сказываются на производительности. Это особенно актуально, когда кеш заканчивается во время передачи больших файлов (40 ГБ или больше). Это может быть краткосрочной проблемой, поскольку производители пытаются оптимизировать QLC.

Однако долговечность также вызывает беспокойство. Накопитель Crucial P1 QLC NVMe бюджетного уровня имеет рейтинг только 100 TBW для модели 500 ГБ и только 200 TBW для 1 ТБ. Это совсем немного по сравнению с TLC, но все же достаточно для домашнего использования.

SSD-накопители с пятиуровневыми ячейками (PLC)

ПЛК SSD, которые могут записывать 5 бит на ячейку, пока не существуют для потребителей, но они уже в пути. Toshiba упомянула диски PLC в конце августа 2019 года, а Intel - в следующем месяце. Диски ПЛК должны иметь возможность упаковать в твердотельные накопители еще большую емкость. Однако у них будут те же проблемы, что и у TLC и QLC, когда дело доходит до долговечности и производительности.

Мы советуем вам подождать, пока не появятся отзывы, прежде чем покупать ранний PLC SSD. Кроме того, ознакомьтесь с рейтингами TBW, чтобы узнать, как долго они прослужат, и как TBW ломается в реальных условиях.

Например, диск QLC, о котором мы упоминали выше, имеет более низкий рейтинг TBW, но он обеспечивает запись около 54 ГБ в день в течение пяти лет. Никто не записывает так много данных дома, поэтому можно ожидать, что диск прослужит долго, несмотря на его более низкий рейтинг TBW.

Другие термины SSD

Это основные типы флеш-памяти NAND, но вот еще несколько терминов, которые могут вам помочь:

  • 3D NAND: в какой-то момент производители NAND пытались разместить ячейки памяти NAND ближе друг к другу на плоской поверхности, чтобы уменьшить размеры дисков и увеличить емкость. Это работало до определенного момента, но флеш-память начинает терять свою надежность, когда ячейки находятся слишком близко друг к другу. Чтобы обойти это, они сложили ячейки памяти друг на друга, чтобы увеличить емкость. Это обычно называется 3D NAND, а иногда и вертикальной NAND.
  • Технология выравнивания износа: ячейки памяти SSD начинают разлагаться, как только они используются. Чтобы диски оставались в хорошем состоянии дольше, производители включают технологию износа, которая пытается записывать данные в ячейки памяти как можно более равномерно. Вместо того, чтобы постоянно записывать определенный блок в одном разделе диска, он распределяет данные равномерно, поэтому все ячейки заполняются с относительно одинаковой скоростью.
  • Кэш: у каждого твердотельного накопителя есть кеш, в котором данные кратковременно хранятся перед записью на диск. Эти кеши критически важны для повышения производительности SSD. Обычно они состоят из SLC или MLC NAND. Когда кэш заполнен, производительность имеет тенденцию к значительному падению - это особенно верно для некоторых дисков TLC и большинства дисков QLC.
  • SATA III: это наиболее распространенный интерфейс жестких дисков и SSD, доступных для ПК. В этом контексте «интерфейс» просто означает, как диск подключается к материнской плате. SATA III имеет максимальную пропускную способность 600 мегабайт в секунду.
  • NVMe: этот интерфейс подключает SSD к материнской плате. NVMe проходит через PCIe, обеспечивая невероятно высокую скорость. Современные потребительские диски NVMe примерно в три раза быстрее, чем SATA III.
  • M.2:  это форм-фактор (физический размер, форма и конструкция) накопителей NVMe. Их часто называют жесткими дисками, потому что они крошечные и прямоугольные. Они помещаются в специальные слоты на большинстве современных материнских плат.

На этом мы завершаем наше краткое руководство по флеш-памяти NAND в современных твердотельных накопителях. Теперь у вас есть все необходимое, чтобы выбрать лучший привод для своих нужд.

СВЯЗАННЫЕ: Что такое слот расширения M.2 и как его использовать?