NAND SSD: Какво NAND Flash довежда до SSD? [Магия на дяловете]

Резюме:

Както всички знаем, SSD е устройство за съхранение, което използва интегрални схеми (DRAM, NAND флаш, 3D XPoint) за постоянно съхранение на данни. Ако обаче търсите в Amazon, носителят за съхранение на повечето SSD е NAND флаш. Тогава какво NAND SSD ? Прочетете тази публикация, в която MiniTool обяснява ви какво е NAND флаш и какво носи за SSD.

Бърза навигация:

• Какво е NAND Flash
• Дефекти на NAND Flash
• Технологичен напредък: Технология на процесите
• Технологичен напредък: SLC срещу MLC срещу TLC срещу QLC
• Технологичен напредък: 2D NAND срещу 3D NAND
• Предпазни мерки при използване на NAND SSD
• Долна линия
• Потребителски коментари

Какво е NAND Flash

NAND флаш е вид енергонезависима флаш памет. Той разчита на електрически вериги за съхранение на данни, но не изисква захранване за задържане на данни, което също е една от причините, поради които SSD дисковете използват предимно NAND флаш като носител за съхранение, а не DRAM (друга причина е, че NAND флашът е по-евтин от DRAM ).

Допълнителна информация:

3D XPoint е енергонезависима технология за памет, разработена съвместно от Intel и Micron Technology през юли 2015 г. Intel назовава Optane за устройства за съхранение, които използват технологията, а Micron ги нарича QuantX. Твърди се, че производителността на Optane е по-добра от NAND SSD и цената е по-ниска от DRAM.

Клетките с памет NAND се изработват с два вида порти: контролни и плаващи порти. И двата порта помагат за контрол на потока от данни. Когато програмирате една клетка (запис на данни), към управляващата порта се изпраща заряд на напрежение, което кара електроните да влизат в плаващата порта. Чрез този начин на зареждане данните могат да се съхраняват във всяка клетка с памет NAND.

Но когато захранването се отдели от NAND флаш паметта, транзисторът с плаваща порта ще осигури допълнително зареждане на клетката на паметта, запазвайки данните.

Дефекти на NAND Flash

NAND флашът също има присъщите недостатъци като следните:

1. Блокиране на изтриване

Като цяло, NAND флаш чип има множество ПОНЕДЕЛНИК (Номер на логическата единица); всеки LUN има множество планове ; всеки самолет има хиляди блокове ; всеки блок има стотици страници . Когато пишете или четете данни, единицата е страница. Когато обаче изтриете данни, устройството е блокирано.

От друга страна, данните обикновено се записват на произволни и непрекъснати места; дали да променяте или записвате данни, е необходимо изтриване. Следователно усилването на запис не може да бъде избегнато.

2. Ограничен P / E (програма / изтриване)

Всеки NAND блок има ограничение за броя пъти, които може да бъде изтрит. Когато този номер бъде надвишен, блокът може да стане неизползваем. Тъй като след надвишаване на броя на P / E циклите, най-вероятно ще възникнат следните ситуации:

• Електроните не могат да влязат в плаващата порта ( грешка при запис ).
• Електроните в плаващата порта могат лесно да излязат ( проблем със запазването на данни ).
• Електроните в плаващата порта не могат да излязат ( изтриване на неуспех ).

Ако се притеснявате за живота на вашия SSD, можете да прочетете следната публикация, за да знаете как да удължите живота на вашия SSD.

3. Четене „Наруши“

Тъй като флаш паметта се чете няколко пъти, съдържанието на съседните клетки на паметта в същия блок ще се промени (ще се превърне в операция за запис). Принципът е следният:

Всяка страница има пространство около 4KB или 8KB. В рамките на една страница има много клетки. Всяка клетка обикновено съхранява един бит данни (клетката може да съхранява и повече от един бит данни и ще ви обясня по-късно).

Когато се чете страница, напрежение Vref се прилага към управляващите електроди на клетките на страницата, докато управляващите електроди на клетките на други страници се прилагат с относително по-голямо напрежение Vpass, което може да създаде по-силно електрическо поле за изтегляне на някои електрони в плаващата порта на клетките на непрочетените страници (програмни данни), което води до грешка в данните.

От друга страна, колкото повече пъти изтривате блокове, толкова по-лош е изолационният ефект и толкова по-лесно е електроните да влязат в плаващата порта.

4. Нарушаване на програмата

Когато е написана страница, по-високо напрежение ще бъде приложено към управляващите електроди на клетките на страницата, докато по-ниско напрежение ще бъде приложено към управляващите електроди на клетките на други страници, които не са написани. По този начин електроните могат лесно да се инжектират в плаващите порти на клетките на написаната страница.

Ако обаче по-високото и по-ниското напрежение са близки, особено когато твърде много време за изтриване водят до лоши показатели на изолацията, е много вероятно електроните да влязат в съседни клетки на паметта. Това също ще доведе до грешка в данните.

Технологичен напредък: Технология на процесите

От изобретението на NAND флаш през 1986 г. производителите са постигнали много голям напредък в NAND флаш технологията, като подобряване на технологията на процесите, 3D NAND, MLC, TLC и QLC. В тази част ще ви обясня технологията на процеса.

За да се намалят разходите за бит и да се разшири капацитетът на SSD, производителите първо мислят да подобрят технологията на процеса, например от ранните 50 nm до сегашните 16 / 15nm възли на процеса.

Числото в технологичната технология представлява разстоянието от източника до източване. Колкото по-кратко е разстоянието, толкова по-бързо навлизат електроните и по-малък е размерът на транзистора, което означава, че чип със същия размер има по-голям капацитет и по-бърза скорост.

Когато обаче технологията на процеса достигне 15nm възли, тя се приближава до границата. От една страна, непрекъснатото усъвършенстване на технологията на процеса ще доведе до рязко увеличение на разходите, което не може да бъде компенсирано от намаляването на разходите, причинено от увеличаването на капацитета.

От друга страна, когато технологията на процеса е под 20 nm възли, изтичането на такса (проблем със задържането на данни) и смущения в зареждането (смущаване при четене и смущения в програмата) са по-очевидни.

Следователно, ако технологията на процеса отиде по-далеч, надеждността и производителността ще намалеят.

Технологичен напредък: SLC срещу MLC срещу TLC срещу QLC

За да увеличат капацитета и да намалят допълнително разходите, производителите предложиха MLC, TLC и QLC. В тази част ще ви обясня SLC срещу MLC срещу TLC срещу QLC.

По принцип една клетка памет съхранява само един бит данни, който е така нареченият SLC (Single-Level Cell). Ако увеличите броя на битовете, които могат да се съхраняват във всяка клетка на паметта, например, увеличавайки до 2 (MLC, съкращение от Multi-Level Cell), до 3 (TLC, съкращение от Triple-Level Cell) или до 4 ( QLC, съкратено от Quad-Level Cell), капацитетът за съхранение на NAND флаш също ще се увеличи съответно.

Например обикновена флаш памет, създадена от SLC, има капацитет 128 GB; след това MLC ще го направи с капацитет 256 GB (двоен); TLC ще го утрои до 384 GB; и QLC ще го увеличи четирикратно до 512 GB. И последователно разходите се намаляват.

Увеличаването на капацитета и намаляването на разходите обаче се дължи на намалената производителност, надеждност и живот.

Както бе споменато по-горе, NAND флашът завършва четенето и записването на данни чрез подаване на напрежение. В този процес има едно или множество прагови напрежения (Vth).

В SLC има само едно прагово напрежение, тъй като то съхранява само един бит данни: 0 или 1. Ако напрежението в клетката надвишава праговото напрежение, това означава 0. Обратно, ако напрежението в клетката е под прага напрежение, това означава 1. Следователно четенето и записването е много просто и бързо.

Ако обаче една клетка памет съхранява повече битове данни, ще има повече прагови напрежения. Например, MLC NAND флаш паметта съхранява два бита данни, а именно 00, 01, 10 или 11. Следователно, за да ги различи, са необходими 3 прагови напрежения.

Колкото повече битове данни се съхраняват в клетката, толкова повече прагови напрежения са му необходими, толкова повече време отнема да се идентифицира сигналът на напрежението, така че колкото по-дълго е необходимо за четене и запис на данни.

От друга страна, ако има множество прагови напрежения, присвояваното напрежение за всеки бит данни ще стане по-малко и следователно се увеличава възможността за смущения в зареждането (смущения при четене и програмиране).

Бакшиш: MLC е основният избор за продукти от висок клас. Няма нужда да избирате TLC, освен ако не сте обвързани с пари или не надстроите вашия временен компютър.

Технологичен напредък: 2D NAND срещу 3D NAND

За разлика от горните две технологии, 3D NAND предлага различни идеи за увеличаване на капацитета и намаляване на разходите.

Традиционната 2D NAND светкавица (планарната NAND светкавица) е съставена по двуизмерен начин. Състои се основно от редове с думи (WL) и битови редове (BL), както е показано на фигурата по-долу. Ред на дума представлява страница. Битовата линия представлява клетките на паметта на думата ред (страница). На думата ред има толкова клетки с памет, колкото и битови линии.

Линиите на думите и битовите линии се пресичат, за да образуват блок. След това сложете блоковете на плочки, за да оформите 2D NAND флаш

Що се отнася до 3D NAND светкавицата, тя подрежда равнинната NAND светкавица като сгради. Той увеличава повече транзистори на единица площ чрез подреждане на повече слоеве светкавица.

По този начин производителите могат да увеличат капацитета на NAND и да намалят разходите и не е необходимо да полагат усилия за подобряване на технологията на процеса или съхраняване на повече битове данни в една клетка. В резултат капацитетът, производителността и надеждността са гарантирани.

Предпазни мерки при използване на NAND SSD

Ако решите да използвате NAND SSD, ето няколко бележки относно използването му:

1. Инсталиране на ОС на NAND SSD: Това е единственият начин, който може да се възползва максимално от предимствата на SSD и значително да повиши производителността на компютъра.

2. Стартиране на версията на ОС над Windows 7: Операционните системи над Windows 7 автоматично ще открият дали дисковата система е SSD и ще решат как да я оптимизират съответно. Например в Windows 7 можете да дефрагментирате само твърд диск, което ще навреди на SSD и ще съкрати живота му. Въпреки това, ОС над Windows 7 ще разпознае SSD и ще го оптимизира със специален метод.

3. Активиране на режим AHCI или NVMe: Режимът AHCI може да позволи на вашето устройство за съхранение с интерфейс SATA III да работи по-добре. Що се отнася до режима NVMe, ако вашият SSD има M.2 интерфейс, PCI интерфейс и т.н., този режим ще позволи на вашия SSD да работи с най-високата си скорост. За да научите повече за AHCI и NVMe, моля, прочетете тази публикация: M.2 SSD срещу SATA SSD: Кой е подходящ за вашия компютър?

4. Поддържане на 4K подравняване: 4K несъвместимостта не само значително ще намали скоростта на запис и четене на данни, но също така ще увеличи броя на ненужните записи на SSD, което ще повлияе на живота му.

За да запазите 4K подравняване на SSD, можете да използвате Съветник за дялове на MiniTool , чийто Подравнете всички дялове функцията може да ви помогне. Всичко, което трябва да направите, е просто да щракнете върху следния бутон, за да изтеглите безплатно този инструмент, като го стартирате, щракнете с десния бутон на мишката върху устройството, за да изберете Подравнете всички дялове и накрая щракнете върху Приложи бутон за изпълнение на операции.

Безплатно сваляне

5. Резервиране на достатъчно свободно място: Колкото повече данни съхранява SSD устройството, толкова по-бавна е производителността. Ако даден дял е бил в състояние на използване над 90% за дълго време, вероятността от срив на SSD ще бъде значително увеличена. Затова е много важно да почистите безполезни файлове навреме и да съхранявате големи файлове като филми или музика на механичен твърд диск.

Как да премествате файлове от SSD на HDD [Ръководство стъпка по стъпка]

Тази статия дава ръководства за това как да премествате файлове от SSD на HDD, включително как да премествате програмни файлове.

Прочетете още

Разбира се, има и други методи за удължаване на живота на SSD и повишаване на производителността на SSD. Преди споменах публикация за това как да удължите живота на вашия SSD. Следователно, тук ще ви препоръчам: Как да получите най-добра производителност от SSD в Windows 10/8 / 8.1 / 7 .

Какво ще кажете за NAND SSD? Какво носи NAND флашът на SSD? Прочетете тази публикация и ще получите отговорите. Кликнете, за да чуруликате

Долна линия

Дали тази публикация е отговорила на всичките ви съмнения относно NAND SSD? Моля, оставете коментар по-долу. Освен това, ако имате някакъв проблем с подравняването на SSD дяловете, инсталирането на OS на SSD или почистването на безполезни файлове, моля, оставете въпросите си по-долу или ни изпратете имейл на адрес [имейл защитен] . Ние ще Ви отговорим възможно най-скоро.