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· SLC , MLC , TLC에서 SSD 속도 저하의 QLC 로의 전환

플래시 메모리 유형의 업그레이드가 SSD 하드 드라이브 속도 저하의 원인이기도합니까? 생각해 보면 사실입니다. 사실 SSD 하드 드라이브의 속도를 저하시킨 것은 플래시 메모리 유형의 지속적인 변화라고 말할 수 있습니다. 우리가 여전히 SLC 플래시 메모리를 사용하고 있다면 속도 저하 문제 오랫동안 문제가되지 않을 것입니다.,하지만 SLC 플래시 드라이브에 대해 생각하지 마세요. 최고의 플래시 메모리는 가장 비싼 비용을 의미합니다. 제조업체가 여전히 SLC 플래시 메모리를 주력으로 사용하더라도 일반 소비자는 그렇게 할 수 있습니다. 여유가 없다.

SLC, MLC에서 TLC, 그리고 QLC에 이르기까지 점점 더 많은 충전 비트가 셀에 저장 될 수 있기 때문에 용량은 지속적으로 증가하고 그에 따라 비용이 감소하고 있습니다. 그러나 NAND 플래시 메모리의 고유 한 특성은 더 많은 잠재력을 가지고 있습니다. 복잡할수록 데이터를 쓰는 데 시간이 오래 걸리므로 성능이 급격히 저하됩니다 (주로 쓰기 성능, 읽기 성능이 좋음).

TLC 및 QLC 플래시 메모리의 하드 디스크 성능 표시기는 나쁘지 않습니다. SATA 인터페이스도 500MB / s 쓰기 속도에 도달 할 수 있습니다. M.2 인터페이스는 PCIe 3.0 채널 수에 따라 다르며 쓰기 성능은 1GB에 도달 할 수 있습니다. / s. 2GB / s는 훨씬 더 높지만이 성능은 마법에 뒤지지 않는 이상적인 조건에서의 성능입니다.

위의 사진은 인텔 QLC 플래시 메모리 660P 하드 디스크의 실제 성능입니다. 기록 된 데이터의 양이 증가함에 따라 캐시 공간을 모두 사용하면 QLC의 원래 성능이 노출되고 쓰기 속도는 100MB / s로 떨어집니다. 하드 드라이브가 훨씬 빠릅니다.

· SSD 느린 가비지 수집 GC, TRIM

SSD 하드 드라이브 속도가 느려지는 문제와 관련하여 기존 플레이어는 Plextor가 초기에 M 시리즈 고성능 SSD 하드 드라이브에서 홍보 한 비 속성 기능을 여전히 생각할 수 있습니다.이 판매 포인트는 많은 SSD 사용자를 매료 시켰습니다. 당시 MLC 플래시 메모리는 여전히 시장의 주력이었으며 SSD 하드 디스크의 속도 저하는 주로 당시 마스터 제어 관리 메커니즘의 문제 때문이었습니다.

GC 가비지 수집 및 TRIM 명령 문제는 특히 SSD입니다. 대중 과학에 대한 이전 기사를 읽으면 NAND 플래시 메모리를 알고 있으므로 파일에 기록되는 방식이 특별하므로 다양한 쓰기 가져 오기로 인해 삭제 된 조각이 필요합니다. 삭제 작업은 SSD에 지저분한 데이터를 남깁니다. 일부는 유용하고 일부는 유효하지 않습니다. GC 기능이 활성화되면 유용한 데이터가 다른 블록으로 복사되고 원래 데이터 저장 영역이 지워집니다., 빈 디스크 레벨을 복원하여 새 데이터 쓰기를 준비하면 SSD 하드 디스크의 성능이 복원됩니다.

GC 가비지 수집 메커니즘 외에도 Microsoft는 SATA 컨트롤러를 기반으로하는 명령 인 TRIM 명령을 Windows 7 이상 시스템에 도입했습니다. 파일이 삭제되거나 파티션이 포맷되면 운영 체제에서 SSD 마스터 에 대한 TRIM 명령 어딘가에 데이터가 삭제되었음을 알리면 SSD가 데이터가 활성 상태이고 이동할 수 없음을 인식하고 성능을 복원하기 위해 명확한 작업을 수행 할 수 있습니다.

GC 및 TRIM도 SSD 하드 드라이브의 속도 저하에 영향을 미칠 수 있지만 이제 이러한 기능이 SSD의 기본 기능이되었으며이 두 가지 문제로 인해 SSD 속도 저하 현상이 발생하기 때문에 운영 체제에 대한 지원은 문제가되지 않습니다.

· SSD 스피드 드롭 840 EVO 스피드 드롭 도어

SLC에서 MLC, TLC 및 QLC에 이르기까지 플래시 메모리의 성능은 점차 저하 될뿐만 아니라 신뢰성도 감소하고 있습니다 .TLC와 QLC 플래시 메모리는 더 많은 충전 비트를 저장하고 제어가 더 복잡해지기 때문에 물리적 계층에 반영됩니다. 시간이 지나면 전자 기기의 활동도 잃게되는데, TLC 플래시 메모리가 처음 나왔을 때 삼성 840 Evo는 장기간 사용으로 인한 성능 저하 문제가있었습니다.

840 EVO 속도 저하 이벤트는 몇 주 또는 몇 달 이상 저장된 오래된 파일을 읽을 때 속도가 예상과 다를 수 있음을 의미합니다 .840 Evo의 공식 읽기 속도는 450MB / s를 초과하지만 속도는 오래된 파일을 읽을 때 60MB / s 정도로 낮 으면 속도가 크게 떨어집니다.

이 문제에 대해 삼성은 나중에 "플래시 관리 소프트웨어 알고리즘 덕분에 SSD는 일반적으로 시간이 지남에 따라 셀 상태를 수정합니다. 840 Evo의 읽기 재시도 작업이 너무 공격적이므로 전체 읽기 성능이 저하됩니다.이 상황은 내부 셀 단위에 데이터 변경이없는 경우에만 발생합니다.이 셀의 데이터를 이후에 마이그레이션하거나 덮어 쓰면 성능 저하가 발생하지 않습니다. "

마지막으로 삼성은 840 Evo 떨어지는 속도 문제를 해결하기 위해 새로운 펌웨어를 출시했습니다. 이 문제에 대해 삼성은 이것이 TLC 플래시 메모리의 문제라고 인정하지 않았지만 개발 초기 단계에서 TLC 플래시 메모리는 플래시 메모리에서 마스터 제어 관리에 이르기까지 몇 가지 문제가있었습니다.

& middot를, SSD 속도 다운 마스터 제어 과열 보호

위에서 언급 한 SSD 감속은 모두 플래시 메모리에 관한 것이지만 SSD 마스터 제어는 실제로 SSD 하드 디스크의 과열 보호로 인해 발생하는 SSD 감속 문제에 실제로 영향을 미칩니다. 기본적으로 SATA 하드 디스크에는 이러한 문제가 없습니다. 고성능 M.2 하드 디스크가 대량으로 출시 된 후 주로 집중되었습니다.

SSD 메인 제어는 기본적으로 ARM 또는 자체 개발 CPU를 기반으로합니다. 성능 향상을 위해 SSD 메인 제어는 종종 멀티 코어 아키텍처입니다. 3 코어 또는 4 코어 메인 제어는 드물지 않으며 고부하시 열 발생 또한 문제입니다. 고성능 PCIe 및 M2 인터페이스가있는 SSD 하드 드라이브의 경우 공간이 작고 열이 집중적으로 발생하기 때문에 메인 제어 영역의 온도가 90 ° C 또는 심지어 Baidu를 초과하는 것이 정상입니다. 고온 손상을 방지하기 위해 , SSD 하드 디스크에는 온도 제어 메커니즘과 감지 기능이 있습니다. 온도가 너무 높으면 주파수가 낮아 열 발생이 감소합니다.

그러나 마스터 제어 주파수를 줄이면 실제로 SSD 성능이 저하됩니다. 열 손실 문제를 해결하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법은 방열 효과를 개선하는 것입니다. 예를 들어 삼성은 970 Pro 하드 드라이브의 마스터 제어 설계에서 더 나은 패키지를 사용하고 전체 마스터 제어는 금속 쉘을 사용합니다. 열전도율을 향상시키는 패키지입니다.

물론보다 직접적인 방법은 방열판을 설치하는 것이므로 모든 종류의 M.2 하드 디스크가 방열 조끼를 대중화하기 시작했음을 알 수 있습니다. 갤럭시는 이전에 장갑 전사 M.2 하드 디스크를 도입하여 놀랍도록 두꺼운 방열판., 약간 못 생겼지 만 효과가 더 효과적입니다.

위에서 설명한 속도 저하의 이유 외에도 4K 정렬 불량, 동기 / 비동기 플래시 메모리 , AHCI / IDE 모드 등과 같이 SSD의 정상적인 성능에 영향을 미치는 다른 요인이 실제로 있지만 이러한 작업은 지금은 주된 문제가 아닙니다. 과거에는 SSD의 대중화 부족이 주된 문제 였고 많은 사람들이 설정을 이해하지 못했습니다. 이제 Windows 시스템 자체에 많은 SSD 최적화 설정이 추가되었으며 타사 도구 지원 SSD.

SSD 하드 디스크의 캐시 구조 : DRAM 캐시에서 SLC 캐시로

SSD 속도 저하에 대한 위의 내용은 모든 측면을 포함하지만 단일 SSD 하드 디스크의 경우 SSD 속도 저하 문제는 그다지 복잡하지 않습니다. 이제 주제를 살펴보면 먼저 최신 SSD의 기본 구조를 살펴 보겠습니다. 하드 디스크 :

SATA 또는 M.2 하드 드라이브에 관계없이 PCB 레이아웃은 동일합니다. 위의 M.2 하드 드라이브는 왼쪽에서 오른쪽으로 DRAM 캐시, 기본 제어 및 NAND 플래시 메모리입니다. 기본 제어 및 NAND 플래시 메모리는 필수입니다. 그리고 DRAM 캐시가있을 수도 있고 없을 수도 있습니다. 주된 것은 저가형 SSD 하드 드라이브입니다. DRAM 캐시를 줄이면 비용을 줄일 수 있습니다. 특히 지난 2 년 동안 DRAM 메모리의 대폭적인 가격 상승으로 인해 -end SSD는 DRAM 캐시없이 더 많이 사용됩니다. 그들은 그것을 사용할 것입니다. HMB 호스트 메모리 캐시로 인한 성능 손실을 보상합니다.

고성능 SSD 하드 드라이브의 경우 DRAM 캐시는 필수 불가결합니다. DDR3 캐시도 대역폭이 SSD 플래시 메모리의 성능보다 훨씬 높은 수 GB / s 또는 10 GB / s 이상에 도달 할 수 있기 때문에 매우 중요합니다. 성능 향상에 도움이됩니다., 이제 삼성과 다른 회사는 DDR4-2133을 고급 SSD의 캐시로 사용하기 시작했습니다.

DRAM 캐시 용량은 용량이 적은 128MB, 256MB 및 512MB가 더 일반적입니다. SSD 하드 디스크가 커질수록 1GB 캐시는 드물지 않습니다. 일반적으로 1TB 플래시 메모리에는 1GB DRAM 캐시가 장착되어있을수록 보다 나은.

DRAM 캐시는 최신 SSD 하드 디스크의 첫 번째 캐시 구조입니다. 하드 디스크에서 데이터를 읽으려면 첫 번째 단계는 DRAM 캐시에 필요한 데이터가 있는지 확인하는 것입니다.있는 경우 먼저 사용하므로 속도가 빨라집니다. 더 이상 NAND 플래시 메모리에서 찾지 않았는데 속도는 상대적으로 느린 NAND 플래시 메모리와 동일합니다.

일반적으로 DRAM 캐시는 SSD 하드 드라이브의 핵심 요소입니다. DRAM 캐시에서 NAND 플래시 메모리로의 속도 저하도 있지만 일반적으로 이러한 종류의 속도 조정은 모든 사람에게 분명하지 않습니다. 결국 캐시 용량은 여전히 ​​남아 있습니다. 너무 작아서 초과하기 쉽습니다.

대부분의 경우 SSD 하드 드라이브는 여전히 NAND 플래시 메모리의 성능에 의존하지만 SLC에서 MLC, TLC 및 새로 등장하는 QLC 플래시 메모리에 이르기까지 쓰기 성능이 저하되고 있음을 모두 알고 있습니다. 원래 TLC 및 QLC의 성능 플래시 메모리가 매우 높고 추합니다. 수정하지 않으면 QLC 플래시 메모리 쓰기 성능이 100MB / s가되지 않을 수 있으며 HDD 하드 디스크가 그것보다 빠릅니다.

그러나 실제 판매되는 TLC 및 QLC 플래시 드라이브는 SATA 또는 M.2 인터페이스에 관계없이 매우 강력합니다. 삼성 970 Evo의 250GB 버전은 1500MB / s의 공칭 쓰기 성능을 갖지만 사용됩니다. Write Acceleration 기술 이후의 실제 성능은 약 300MB / s로, 이는 4 배 더 나쁩니다.

SSD 쓰기 가속 기술은 일반적인 용어로, 일반적인 솔루션은 SLC 캐시 (SLC 캐시)이며, SLC 플래시 메모리가 최고의 성능을 제공하기 때문에 속도를 높이기 위해 문자 그대로 SLC를 캐시로 사용한다는 의미입니다.

MLC 플래시 메모리 시대에는 SLC 캐시 기술이 필요하지 않습니다 .Samsung 970 Pro는 이러한 기술을 사용하지 않고 970 EVO에는 있지만 SLC 캐시는 1 비트 데이터 만 저장할 수 있고 TLC는 비용이 들지 않습니다. 3 비트 데이터, QLC는 4 비트 데이터입니다. TLC / QLC 플래시 메모리에서 SLC 캐시를 사용하면 성능에 대한 대가로 용량이 희생됩니다. 이것은 악마 교환입니다. 추악한 점은 X 맛 초콜릿 또는 초콜릿을 선택한다는 것입니다. 맛이 나는 X. 둘 다 최선의 선택은 아니지만 선택해야합니다.

SLC 캐싱을 사용하면 SSD의 쓰기 속도가 빨라지고 NB처럼 보일 수 있지만 공간의 일부가 손실된다는 의미입니다. 특정 크기는 제조업체가 선택한 솔루션에 따라 다릅니다. 전체 솔루션을 사용하는 경우 1/3 또는 1 4 용량 만 사용할 수 있음을 의미합니다.


SLC 캐싱을 사용하는 것은 롤러 코스터와 같습니다.

더 중요한 것은 SLC 캐시를 사용하더라도 기록 된 데이터가 캐시 용량을 초과하면 SSD의 성능은 그대로 유지되어야한다는 것입니다. 이때 원래 TLC / QLC는 기존 TLC / QLC가 가지고 있기 때문에 SSD 하드 디스크의 속도가 느려집니다. 캐시 가속 공간을 초과 한 후 사용할 수 있으며, 이때 성능이 좋지 않으며 쓰기 속도는 약 100MB / s 정도입니다.

물론 SLC 캐시가 가져다주는 추가적인 이점이없는 것은 아닙니다. 즉, 예기치 않게 전원이 꺼지면 손실이 더 적고 결국 SLC는 1 비트 데이터를 저장합니다.

각 SSD 제조업체에 따라 SLC Cache 기술은 이름이 다르며 Samsung은 TurboWrite, SanDisk는 nCache, Micron에는 Dynamic Write Acceleration 동적 캐시 가속 기술이 있습니다. 이러한 기술은 실제로 서로 다른 유형으로 나뉩니다. Full SLC Cahce와 캐싱을위한 약간의 공간이 있습니다. 전체 시뮬레이션 효과가 가장 좋지만 공간 낭비가 가장 큽니다. 따라서 이제 SLC Cache 기술은 일반적으로 공간의 일부를 차지합니다. , 특정 공간 선택은 제조업체의 포괄적 인 고려 사항이며 10 % 미만은 괜찮고 20 %는 괜찮습니다.

또한 전체 디스크 또는 부분 공간 시뮬레이션 여부에 관계없이 실제로 동적 및 정적 SLC 캐시가 있습니다.이 두 기술은 실제로 고유 한 장점과 단점이 있습니다. Micron의 DWA는 동적 쓰기 캐시 가속 기술이며 그 장점은 사용할 수 있다는 것입니다. 다른 용량을 사용한 후에도 우수한 가속 성능을 유지할 수 있습니다.

요컨대 주요 벤더는 SLC 캐시에서 자체 선택권을 가지고 있습니다. 캐시 공간, 캐시 할당 및 가속화 전략은 다를 수 있습니다. 기술 경로에는 차이가 없지만 SLC 캐시 공간이 소진 된 후에는 SSD의 성능은 TLC / QLC의 원래 성능 수준이어야합니다.

이것이 포인트입니다. SSD 하드 디스크가 더 많은 공간을 사용하면 남은 빈 용량이 줄어들 것입니다. 이것은 캐시 가속에 불리하여 성능이 저하됩니다. 이것이 많은 사람들이 SSD 하드 디스크를 사용하는 이유이기도합니다. 느리고 느리게 느껴집니다. 그래서 속도 저하가 발생했습니다.

SSD 속도 저하 문제의 경우 특정 문제 외에도 캐시 고갈로 인해 속도 저하가 발생하면 좋은 방법이 없습니다. 데이터 덤프 문제를 두려워하지 않는 한 SSD를 자주 지워야합니다. 안전하게 하드 디스크.

속도 저하 문제가 염려되는 경우 현재 유일한 선택은 용량이 1TB 이상인 MLC 하드 드라이브 또는 대용량 SSD를 구입하는 것입니다.


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