Твердотельные накопители SATA и M.2 на столе рядом с ноутбуком

Технология флеш-памяти NAND и твердотельные накопители (SSD)

Если у вас есть USB-накопитель или SD-карта Kingston, у вас уже есть продукты с флеш-памятью, также известной как флеш-память NAND. В глобальном масштабе потребление флеш-памяти NAND резко выросло за последние пять лет, и новые продукты, такие как твердотельные накопители, в настоящее время широко внедряются в корпоративные вычислительные устройства, — ноутбуки, настольные компьютеры, рабочие станции и серверы.

Вот краткое описание того, что вам нужно знать о флеш-памяти NAND.

Энергонезависимая флеш-память NAND

Одним из преимуществ флеш-памяти NAND является энергонезависимое хранение данных. В отличие от памяти DRAM, которой необходимо постоянное питание для хранения данных, память NAND сохраняет данные даже при отключенном питании. Поэтому она идеально подходит в качестве хранилища для портативных устройств.

Твердотельные накопители M.2 и mSATA
Типы флеш-памяти NAND

В настоящее время существует пять типов флеш-памяти NAND. Они различаются количеством битов, которые может хранить каждая ячейка. В SLC NAND — один бит на ячейку, MLC — два бита на ячейку, TLC — три бита на ячейку, QLC — четыре бита на ячейку, PLC — пять бит на ячейку. Таким образом, SLC NAND может хранить «0» или «1» в каждой ячейке, MLC NAND — «00», «01», «10» или «11» в каждой ячейке и так далее. Эти пять типов памяти NAND обеспечивают различные уровни производительности и срока службы в различных ценовых категориях (SLC является более производительным и наиболее дорогостоящим вариантом на рынке памяти NAND).

Память 3D NAND

В 3D NAND несколько слоев ячеек памяти размещаются вертикально, и между слоями организованы взаимосвязи. Организация нескольких уровней ячеек памяти в вертикальные слои обеспечивает большую емкость хранилища при меньшей площади и повышает производительность благодаря более коротким общим соединениям для каждой ячейки памяти. Этот тип памяти отличается меньшей стоимостью на бит по сравнению с 2D NAND. Во флеш-устройствах 3D NAND могут использоваться чипы MLC, TLC или QLC.

Твердотельный накопитель SATA, наполовину извлеченный из отсека для серверной памяти
Выравнивание износа ячеек памяти NAND

Ячейки NAND не предназначены для вечной эксплуатации. В отличие от памяти DRAM, они со временем изнашиваются, поскольку циклы записи создают большую нагрузку по сравнению с циклами чтения. Устройства памяти NAND имеют ограниченное количество циклов записи, но функция выравнивания износа управляет износом ячеек с помощью контроллера флеш-памяти, который всегда находится на устройстве. На всех USB-накопителях, SD-картах и твердотельных накопителях есть контроллер NAND, который управляет флеш-памятью NAND и выполняет такие функции, как выравнивание износа и исправление ошибок.

Чтобы продлить срок службы устройств памяти NAND, контроллер флеш-памяти NAND гарантирует, что все записанные данные равномерно распределяются по всем физическим блокам устройства, чтобы какие-то области NAND не изнашивались быстрее, чем другие.

Твердотельные накопители (SSD)
За последние несколько лет стоимость флеш-памяти NAND упала в достаточной степени, чтобы для клиентских систем и серверов стало возможным использование новых основных устройств хранения, таких как твердотельные накопители. Твердотельные накопители — это прямая замена жестких дисков (стандартных вращающихся) в компьютерах с совместимыми интерфейсами, такими как SATA или SAS.

Твердотельные накопители обладают значительными преимуществами в плане производительности и долговечности по сравнению со стандартными жесткими дисками. Твердотельные накопители не имеют движущихся частей; все они являются полупроводниковыми устройствами. В связи с этим твердотельные накопители не страдают от механических задержек, как жесткие диски. А без движущихся частей SSD-накопители могут подвергаться гораздо большим ударным нагрузкам и вибрации, чем жесткие диски, благодаря чему отлично подходят для широкого спектра портативных и мобильных устройств.

Раньше твердотельные накопители разрабатывались на основе чипов DRAM и были дорогостоящими, что делало их пригодными только для требовательных серверных сред.

Сегодня благодаря более низкой стоимости флеш-памяти NAND твердотельные накопители используются в самых разных сферах применения — от потребительских устройств до корпоративных и военных вычислительных систем.

Твердотельный накопитель U.2, наполовину извлеченный из отсека для серверной памяти
Срок службы SSD

Компания Kingston использует флеш-память NAND с номинальным сроком службы, подходящим для рабочей нагрузки твердотельного накопителя. В результате Kingston может по конкурентоспособной цене предложить твердотельные накопители для различных вариантов применения.

Твердотельные накопители Kingston клиентского и корпоративного класса обладают номинальным сроком службы, соответствующим целевой рабочей нагрузке. Для клиентских SSD-накопителей компания Kingston предоставляет спецификацию TBW (количество записанных терабайтов), благодаря чему пользователи могут прогнозировать срок службы SSD-накопителя в своем варианте применения.

Корпоративные твердотельные накопители Kingston оцениваются аналогично с использованием спецификации TBW, а также характеризуются значением DWPD (количество перезаписей всего объема накопителя в день), которое определяется на основе TBW и гарантийного срока SSD-накопителя. Например, твердотельный накопитель емкостью 1 ТБ с номинальным эксплуатационным ресурсом 1DWPD означает, что пользователь может записывать на SSD-накопитель 1 ТБ данных в день в течение 5 лет. Значения TBW/DWPD помогают корпоративным клиентам, которые развертывают твердотельные накопители Kingston в своих корпоративных средах, планировать ИТ-инфраструктуру.

Компания Kingston предоставляет программную утилиту "KSM" (Kingston Storage Manager) для отслеживания срока службы SSD-накопителя. Думайте о ней как о датчике уровня топлива, по которому пользователь может периодически проверять состояние SSD-накопителя.

Производительность твердотельного накопителя

Большинство клиентских систем более не ограничено производительностью процессора. Практически всегда ограничивающим фактором является хранилище. Задержка в работе жестких дисков исчисляется в миллисекундах, в то время как для твердотельных накопителей она составляет сотни микросекунд.

SSD-накопитель может вдохнуть новую жизнь даже в системы, выпущенные несколько лет назад (если они имеют интерфейс, совместимый с SATA), и обеспечить их высокую производительность. В системе на основе ОС Windows® время загрузки сокращается с многих минут до одной или менее, что делает SSD-накопитель средством повышения производительности памяти. В целом, он часто обеспечивает самый высокий прирост производительности по сравнению с любой другой модернизацией системы.

Твердотельные накопители

Чтобы узнать, как коронавирус COVID-19 повлиял на нашу деятельность щелкните здесь.