Wenn Sie einen USB-Stick oder eine SD-Karte von Kingston besitzen, besitzen Sie bereits Produkte mit Flashspeicher, der auch als NAND-Flash bekannt ist. Weltweit ist der NAND-Flash-Verbrauch in den letzten fünf Jahren explosionsartig angestiegen, und neue Produkte, wie z. B. SSDs, halten nun Einzug in die Unternehmenscomputer – von Notebooks, Desktops, Workstations bis zu Servern.
Hier ist eine kurze Aufschlüsselung dessen, was Sie über NAND-Flashspeicher wissen müssen.
Einer der Vorteile von NAND-Flash ist die nichtflüchtige Speicherung von Daten. Im Gegensatz zu DRAM-Speichern, die zum Speichern der Daten kontinuierlich mit Strom versorgt werden müssen, speichert der NAND-Speicher die Daten auch dann, wenn er nicht mit Strom versorgt ist – dadurch ist er als Speicher für tragbare Geräte ideal.
Derzeit gibt es fünf Arten von NAND-Flashspeichern, und der Unterschied zwischen den einzelnen Typen besteht in der Anzahl der Bits, die jede Zelle speichern kann. Jede Zelle kann Daten speichern – ein Bit pro Zelle bei SLC NAND, zwei Bits pro Zelle bei MLC, drei Bits pro Zelle bei TLC, vier Bits pro Zelle bei QLC und fünf Bits pro Zelle bei PLC. SLC NAND speichert als pro Zelle eine „0“ oder „1“, MLC NAND pro Zelle „00“, „01“, „10“ oder „11“ und so weiter. Diese fünf NAND-Typen bieten unterschiedliche Eigenschaften bei Leistung und Lebensdauer in verschiedenen Preissegmenten, wobei SLC die leistungsfähigste und teuerste Variante auf dem NAND-Markt ist. Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen verschiedenen NAND-Typen.
Bei 3D-NAND werden mehrere Schichten von Speicherzellen vertikal übereinander gestapelt, zusammen mit Verbindungen zwischen den Schichten. Das Stapeln mehrerer Schichten von Speicherzellen in vertikale Schichten bietet bei kleinerem Platzbedarf eine größere Speicherkapazität und steigert die Leistung, indem es insgesamt kürzere Verbindungen pro Speicherzelle ermöglicht. Es senkt im Vergleich zu 2D-NAND auch die Kosten pro Byte. 3D-NAND-Flash-Bausteine können MLC-, TLC- oder QLC-Designs nutzen.
NAND-Zellen sind nicht für die Ewigkeit ausgelegt. Im Gegensatz zu DRAMs verschleißen NAND-Zellen mit der Zeit, da Schreibzyklen zu mehr Verschleiß führen als Lesezyklen. NAND-Speichergeräte haben eine begrenzte Anzahl von Schreibzyklen, aber das Wear Leveling verwaltet die Abnutzung der Zellen durch den Flash-Controller, der sich immer im Gerät befindet. Alle USB-Sticks, SD-Karten und SSDs verfügen über einen NAND-Controller, der den NAND-Flash verwaltet und Funktionen wie Wear Leveling und Fehlerkorrektur ausführt.
Für die Verlängerung der Lebensdauer von NAND-Speichergeräten stellt der NAND-Flash-Controller sicher, dass alle geschriebenen Daten gleichmäßig über alle physischen Blöcke des Geräts verteilt werden, damit nicht ein NAND-Bereich schneller abgenutzt wird als ein anderer.
In den letzten Jahren sind die Kosten für NAND-Flash so weit gesunken, dass neue primäre Speichergeräte wie SSDs (Solid-State-Laufwerke) für Endanwender-Systeme und Server möglich wurden. SSDs sind ein direkter Ersatz für die Festplatten (oder rotierende Standard-Festplattenlaufwerke) in Computern mit kompatiblen Schnittstellen wie SATA oder SAS.
SSDs bieten im Vergleich zu Standard-Festplattenlaufwerken erhebliche Leistungs- und Haltbarkeitsvorteile. SSDs besitzen keine beweglichen Teile; sie bestehen nur aus Halbleiterbauelementen. Aus diesem Grund leiden SSDs nicht wie Festplatten unter mechanischen Latenzen. Und ohne bewegliche Teile können SSDs viel mehr Stößen und Vibrationen ausgesetzt werden als eine Festplatte, wodurch sie für ein breites Spektrum an tragbaren und mobilen Anwendungen ideal sind.
In den vergangenen Jahren wurden SSD-Laufwerke mit DRAM-Speicherchips entwickelt und waren erst teuer. Deshalb waren sie nur für anspruchsvolle Serveranwendungen geeignet.
Dank der geringeren Kosten für NAND-Flash werden SSDs heute in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die von Verbraucher- über Unternehmens- bis hin zu Militärcomputern reichen.
Kingston verwendet NAND-Flashspeicher mit einer Lebensdauerbewertung, die für die Arbeitslast einer SSD ausgelegt ist. Dies ermöglicht es Kingston, für eine Anwendung eine Vielzahl von SSDs zu einem wettbewerbsfähigen Preis anzubieten.
Die Client- und Enterprise-SSDs von Kingston werden mit einer Lebensdauerbewertung geliefert, damit die SSD entsprechend der vorgesehenen Arbeitslast ausgewählt werden kann. Für Client-SSDs stellt Kingston eine TBW-Spezifikation (Terabytes Written) zur Verfügung, mit der Benutzer die Nutzungsdauer der SSDs in ihrer Anwendung vorhersagen können.
Kingston Enterprise SSDs werden mit einer TBW-Spezifikation sowie einer DWPD-Spezifikation (Drive Writes Per Day), die auf der TBW- und Garantiezeit des SSD basiert, ähnlich eingestuft. Beispielsweise bedeutet bei einer 1TB SSD eine Lebensdauerbewertung von 1DWPD, dass ein Benutzer 5 Jahre lang 1TB Daten pro Tag auf die SSD schreiben kann. Die TBW/DWPD-Spezifikation ist ein Tool für Unternehmenskunden, die Kingston SSDs als Teil ihrer IT-Infrastrukturplanung in ihren Unternehmensumgebungen einsetzen.
Kingston bietet ein Software-Dienstprogramm namens „KSM“ (Kingston Storage Manager) zur Verfolgung der Lebenserwartung von SSDs an. Stellen Sie es sich wie eine Tankstandsanzeige in einem Auto vor, mit der der Benutzer den Status der SSD periodisch überprüfen kann.
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Die meisten Client-Systeme sind nicht mehr durch die Prozessorleistung begrenzt. Sie sind fast immer durch den Speicher begrenzt. Festplatten haben Zugriffslatenzen in Millisekunden, während SSDs mit nicht mehr als einigen Hundert Mikrosekunden arbeiten.
Ein SSD kann selbst für Systeme, die einige Jahre alt sind (wenn sie über eine SATA-kompatible Schnittstelle verfügen), neues Leben und hohe Leistung bringen. Bei einem Windows®-basierten System können die Startzeiten von mehreren Minuten auf eine Minute oder weniger verkürzt werden, da eine SSD eine Leistungssteigerung des Speichers darstellt. Insgesamt bietet eine SSD häufig die beste Leistungssteigerung aller möglichen Aufrüstungen eines Systems.
Wir werden uns in künftigen Beiträgen ausführlich mit der SSD-Technologie befassen.
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