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Leitfaden zu Pseudo Single-Level Cell: Vor- und Nachteile
Unabhängig vom Einsatz ist Pseudo-SLC eine Option für Unternehmen, die Multibit-Flash gegenüber SLC-Flash in Betracht ziehen. Mit der Technologie funktionieren MLC und TLC wie SLC.
Die Verwendung von Pseudo SLC ist ein wachsender Trend, da es eine Multi-Bit-Architektur für die Bereitstellung von Single-Bit-Speicher verwendet und somit ein Gerät bietet, das die Vorteile beider Welten vereint.
Der Storage-Markt ist voll von Flash-Laufwerken, die es in verschiedenen Formen und Größen gibt, dennoch kann es sein, dass Unternehmen immer noch nicht den Speicher finden, den sie für bestimmte Anwendungen benötigen. Dies gilt insbesondere dann, wenn versucht wird, die Nische zwischen Single-Level Cell Flash, das ein Daten-Bit pro Speicherzelle speichert, und Chips zu füllen, die mehrere Bits pro Zelle enthalten, wie zum Beispiel Triple-Level Cell Flash (TLC).
SSDs mit SLC-Flash bieten eine bessere Leistung, Beständigkeit und Zuverlässigkeit als ihre Multi-Bit-Pendants. Im Gegensatz dazu bietet Multi-Bit-Storage eine höhere Speicherdichte bei geringeren Kosten pro Gigabyte als SLC-Speicher. Wenn man sich für eine der beiden Varianten entscheidet, muss man oft eine Reihe von Vorteilen für andere opfern. An dieser Stelle kommt Pseudo SLC ins Spiel.
Was ist Pseudo SLC?
In manchen Situationen, zum Beispiel in industriellen Umgebungen, benötigen Unternehmen möglicherweise Speicher, der SLC-Funktionen bietet, aber sie können den hohen Preis oder die Kapazitätsbeschränkungen nicht ohne weiteres akzeptieren. Diese Firmen haben dann die Möglichkeiten, SLC um jeden Preis zu nutzen, sich trotz Bedenken hinsichtlich Leistung und Lebensdauer für ein Multi-Bit-Laufwerk zu entscheiden oder auf Pseudo SLC zurückzugreifen.
Pseudo SLC versucht, einen Mittelweg zwischen SLC- und Multi-Bit-Laufwerken zu finden. Es beginnt mit einem Multi-Bit-Laufwerk, wie einem Standard-TLC-Laufwerk, speichert aber nur ein Bit pro Zelle, anstatt der üblichen zwei, drei oder vier Bits. Auf diese Weise kann das Laufwerk größere Kapazitäten bewältigen als SLC-Flash und kostet weniger pro Gigabyte. Außerdem bietet es eine bessere Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit als ein typisches Multi-Bit-Laufwerk.
Pseudo SLC ist kein neues Konzept. Es wurde erstmals mit planaren MLC-Laufwerken (Multi-Level Cell) eingeführt, lange bevor der Flash-Speicher populär wurde. Das Aufkommen von 3D-Technologien in Verbindung mit TLC- und QLC-Strukturen hat dem Pseudo-SLC-Konzept jedoch einen großen Auftrieb gegeben. Pseudo SLC kann auf jedem Multi-Bit-Flash-Speicher implementiert werden, ohne dass die Zellarchitektur oder das Herstellungsverfahren geändert werden muss. Stattdessen werden die Änderungen in der Firmware des Controllers vorgenommen, die so programmiert ist, dass sie für Single-Bit-Zellen geeignet ist.
Vor- und Nachteile von Pseudo SLC
Administratoren, die Pseudo SLC in Betracht ziehen, sollten die Vor- und Nachteile sorgfältig abwägen und dabei berücksichtigen, wie sie das Laufwerk implementieren werden. Pseudo SLC bietet drei Hauptvorteile:
- Es bietet eine höhere Leistung als ein Multi-Bit-Laufwerk, da es nicht mit dem Lese-/Schreib-Overhead verbunden ist, der bei mehreren Bits pro Zelle anfällt. Je mehr Bits eine Zelle enthält, desto länger dauert das Lesen/Schreiben von Daten.
- Pseudo SLC Flash enthält nur ein Bit pro Zelle, so dass die Zellen nicht so schnell beschädigt werden wie Multi-Bit-Zellen und weniger anfällig für Bit-Fehler sind, was zu einer höheren Ausdauer und Zuverlässigkeit führt.
- TLC- und QLC-Flash-Laufwerke erreichen höhere Speicherdichten als je zuvor, insbesondere mit dem Aufkommen von 3D-NAND. Pseudo SLC kann diese Dichte nutzen, um größere Kapazitäten zu niedrigeren Kosten pro Gigabyte als bei herkömmlichen SLC-Laufwerken zu erzielen.
Die Technologie birgt aber auch Herausforderungen.
Pseudo SLC hat mehr Kapazität als Standard-SLC, aber nicht so viel wie ein Multi-Bit-Laufwerk. So verringert sich beispielsweise die verfügbare Kapazität eines TLC-Laufwerks um 66,6 Prozent, was bedeutet, dass das Pseudo-SLC-Laufwerk höhere Kosten pro Gigabyte hat.
Obwohl Pseudo-SLC-Laufwerke eine hervorragende Leistung, Beständigkeit und Zuverlässigkeit bieten können, sind diese Kennzahlen immer noch nicht so stark wie bei SLC. Ein Pseudo-SLC-Laufwerk ist nicht mit der gleichen Zellen- und Gerätearchitektur aufgebaut wie ein natives SLC-Laufwerk. Daher kann das Pseudo-SLC-Medium für einige der Probleme anfällig sein, die auch bei einem Multi-Bit-Laufwerk auftreten. So sind beispielsweise Multi-Bit-Zellen kleiner und enger zusammengedrängt, was die Zellenerosion und die Bitfehlerraten beschleunigen kann. Bei Pseudo-SLC ändern sich nur der Controller und die Firmware, nicht aber die Zellen selbst. Sie entsprechen immer noch einer Multi-Bit-Architektur, auch wenn sie nur ein Bit speichern.
Anwendungen
Pseudo-SLC wird nur selten für normale Unternehmensanwendungen eingesetzt. Es kann jedoch in anderen Bereichen eine gute Lösung sein, insbesondere als Alternative zu SLC. In einigen Fällen könnte es sich als bessere Option erweisen als ein teureres SLC-Laufwerk, das nur wenige Daten speichert, oder ein Multi-Bit-Laufwerk, das die Anforderungen an Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit nicht erfüllt.
Diese Anforderungen können sogar bedeuten, dass einem Unternehmen nur zwei Optionen zur Verfügung stehen: SLC oder Pseudo SLC. Die Kosten und die Kapazität sind in der Regel der Grund für den Wechsel von SLC zu Pseudo SLC, vor allem, wenn die Entscheidungsträger glauben, dass sie die Kompromisse bei Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit rechtfertigen können.
Administratoren könnten Pseudo SLC Flash beispielsweise in industriellen Umgebungen, medizinischen Geräten oder Fahrzeugen wie Flugzeugen, Schiffen, Autos oder Lastwagen verwenden. Sie könnten es auch für kleinere SSDs, Netzwerk- oder Grafikkarten, SD-Speicherkarten oder IoT-Geräte einsetzen.
Einige Hersteller bieten Multi-Bit-SSDs an, die Pseudo-SLC-Partitionen enthalten, um die Schreibleistung zu erhöhen oder schreibintensive Anwendungen zu unterstützen. Häufig können Administratoren diese Partitionen neu konfigurieren, um sie an bestimmte Arbeitslasten anzupassen.
Welche Anbieter offerieren Pseudo SLC?
Eine wachsende Zahl von Anbietern bietet Speicherkomponenten mit Pseudo-SLC-Funktionen an, darunter die folgenden:
- ATP Electronics vertreibt eine Reihe von embedded SSDs mit integriertem Pseudo SLC. Die Laufwerke enthalten fortschrittliche Controller-Firmware-Technologien, die anpassbare Einstellungen zur Unterstützung von Anwendungen in verschiedenen Branchen bieten.
- Hyperstone bietet Flash-Memory-Controller für eine Reihe von Geräten an. Die Controller unterstützen einen Pseudo-SLC-Modus, der Herstellern eine größere Designflexibilität bietet.
- Sabrent hat Pseudo-SLC-Caching in alle seine Flash-Laufwerke integriert, um Arbeitslasten im Consumer-, Prosumer- und Enterprise-Bereich zu unterstützen. Der Cache ist groß und kann plötzliche Laststöße auffangen.
- Silicon Power vertreibt industrielle Pseudo-SLC-Flash-SSDs, die mit einer Error Correction Engine ausgestattet sind, die zur Maximierung der Ausdauer Paritätsprüfungsfunktionen mit geringer Dichte umfasst.
- Smart Modular Technologies bietet Pseudo-SLC-Laufwerke an, die entweder auf MLC- oder TLC-Flash basieren. Smart Modular implementiert herstellerspezifische Befehle und Algorithmen in die Flash-Controller-Firmware, um das native SLC-Verhalten zu simulieren.
- Toradex vertreibt eine Reihe von eMMCs, die in den Enhanced Mode versetzt werden können, was Pseudo-SLC-Fähigkeiten ermöglicht. Der Enhanced Mode ist sowohl für planare MLC-eMMCs als auch für 3D-TLC-eMMCs verfügbar.
