捕鱼王2手机扫码
IT資訊
當前位置:草根網 > IT資訊 >  科技智慧

TLC/QLC硬盤的死結 SSD為什么會掉速?

2019-04-21 19:04:48 電腦百事網 編輯:草根 瀏覽數:12草根網

本文轉載自超能網,其他媒體轉載須經超能網同意。如今已經是9102年了,裝機、升級電腦首選SSD硬盤的理念早就深入人心了,再加上這一年多來NAND閃存價格不斷下滑,SSD硬盤價格應聲回落,1TB容量的SSD硬盤千元內售價已...

本文轉載自超能網,其他媒體轉載須經超能網同意。

如今已經是9102年了,裝機、升級電腦首選SSD硬盤的理念早就深入人心了,再加上這一年多來NAND閃存價格不斷下滑,SSD硬盤價格應聲回落,1TB容量的SSD硬盤千元內售價已經是主流,而且還可以買到更高性能的M.2硬盤而非SATA硬盤,不怕死的話還可以考慮一些將近5毛/GB的雜牌SSD硬盤,買來當倉庫盤還是可以的。回頭看看多年不降價的HDD硬盤,機械硬盤市場日薄西山不是沒道理的。

但是HDD硬盤逐漸遠離桌面、筆記本電腦市場,這就能代表SSD硬盤各種完美了嗎?還真不是,如今在大降價的環境下SSD硬盤各種“真香”,但它還是有一個讓人糟心的問題——掉速。對于SSD硬盤掉速,長期使用過SSD硬盤的玩家應該有體會(也有人其實沒意識到這個問題),今天的超能課堂我們就來談談SSD硬盤的掉速問題。

對于SSD硬盤掉速,目前并沒有準確的定義,這里我們就按照字面意義上的掉速將其理解為“性能下降”,分析目前可能導致SSD掉速的種種原因及解決方案。

·SSD掉速之SLC、MLC、TLC到QLC變遷

閃存類型的升級也是SSD硬盤掉速的原因嗎?仔細想想的話還真沒錯,實際上我們可以說正是閃存類型不斷變化才導致了SSD硬盤掉速問題越來越嚴重,如果我們還在使用SLC閃存,那掉速問題早就不是事了,只不過SLC閃存硬盤這事別想了,最好的閃存意味著最貴的成本,即便廠商現在還敢把SLC閃存當主力,普通消費者也用不起。

從SLC、MLC到TLC再到QLC,由于cell單元可以保存的電荷位越來越多,容量在不斷增加,相應地成本在下降,但是NAND閃存先天的特性就注定了電位越多,控制就越復雜,寫入數據的時間就越長,導致性能大幅下滑(主要是寫入性能,讀取性能還好)。

我們現在看到的TLC、QLC閃存的硬盤性能指標還不錯,SATA接口的也能達到500MB/s寫入速度,M.2接口的視PCIe 3.0通道數不同,寫入性能可達1GB/s、2GB/s甚至更高,但是這樣的性能是施了魔法之后的,是理想情況下的性能。

上圖就是英特爾QLC閃存的660P硬盤的實際表現,隨著寫入數據量的增加,緩存空間用完之后QLC原始性能就暴露無遺了,寫入速度就降至100MB/s,這性能沒比HDD硬盤快多少了。

·SSD掉速之垃圾回收GC、TRIM

提到SSD硬盤掉速問題,老玩家可能還會想起來早些年浦科特 在自家M系列高性能SSD硬盤中宣傳的不掉速功能,這個賣點當時是吸引了不少SSD用戶的,考慮到那時候MLC閃存還是市場主力,SSD硬盤掉速主要是因為當時的主控管理機制問題所致。

具體來說就是SSD的GC垃圾回收以及TRIM指令問題,如果大家看過我們之前的科普文章,就知道NAND閃存特殊之處就在在于寫入文件的方式,需要一塊一塊的刪除,由于各種寫入、刪除操作會在SSD留下雜亂的數據,其中有些是還有用的,有些就是無效的,GC功能啟動之后就把有用的數據拷貝到另外的區塊,原來存儲數據的區域就會被清楚,恢復空盤水平以準備寫入新的數據,SSD硬盤的性能也就恢復了。

除了GC垃圾回收機制,微軟在Windows 7及之后的系統還引入了TRIM指令,這是基于SATA控制器的一個指令,一旦有文件刪除或者分區格式化,操作系統就會發TRIM指令給SSD主控告訴它某處的數據已經刪除了,SSD因而知道那些數據是能動那些不能動的,之后就可以進行清空操作以恢復性能了。

GC及TRIM也能影響SSD硬盤的掉速,不過現在來說這些功能已經變成了SSD的基本功能,操作系統上的支持也不是問題了,因為這兩個問題導致SSD掉速的現象少多了。

·SSD掉速之840 EVO掉速門

從SLC到MLC再到TLC、QLC,不僅閃存的性能在逐漸下降,其實可靠性也是在降低的,反映到物理層就是由于TLC、QLC閃存存儲的電荷位更多,控制也更復雜,而隨著時間的流逝,電子的活性也會損失的,在TLC閃存剛問世的時候,三星840 Evo就出現過長期不用導致性能下降的問題。

840 EVO掉速門事件就是說它在讀取存儲超過數周或者數月的舊文件時,速度嚴重不如預期,官方指標中840 Evo讀取速度超過450MB/s,但讀取舊文件時速度就低至60MB/s,速度明顯下降。

對于這個問題,三星之后也做了調查,表示“借助閃存管理軟件算法,SSD通常會隨時間校正Cell單元的狀態,840 Evo的讀取-重試(read-retry)操作太過激進,導致了整體讀取性能的下降。這種情況只會發生在其內部Cell單元無數據變化的情況下,如果這個單元的數據隨后遷移了或者被覆寫了,這就不會有性能下降的問題 。”

最后三星發布了新固件,解決了840 Evo掉速的問題。在這個問題上,三星沒有承認這是TLC閃存的問題,但在發展初期,TLC閃存從閃存到主控管理都是有些問題的,出現這個問題并不意外。

·SSD掉速之主控過熱保護

上面提到的SSD掉速都是圍繞閃存而言的,但SSD主控其實也會影響SSD掉速問題,這主要是由于SSD硬盤的過熱保護問題引起的,SATA硬盤上基本上沒這么問題,主要是在高性能M.2硬盤大量上市之后才比較集中的。

SSD主控本質上也是基于ARM或者自研架構的CPU,為了提高性能,SSD主控往往也是多核心架構了,三核甚至四核主控不少見,高負載下發熱也是個問題。對于高性能PCIe、M2接口的SSD硬盤來說,由于空間狹小,發熱集中,主控區域的溫度超過90°C甚至上百度都很正常,為了避免高溫損壞,SSD硬盤會有溫控機制,檢測到溫度過高就會降頻,進而減少發熱。

不過降低主控頻率,實際上也會降低SSD性能。要想解決因為發熱掉速的問題,最常用的手段就是提高散熱效果,比如三星在970 Pro硬盤的主控設計就使用了更好的封裝,整個主控使用了金屬外殼封裝,提高了導熱性能。

當然,更直接的手段還是加裝散熱片,所以大家可以看到各種M.2硬盤都開始流行散熱馬甲了,影馳之前還推出了鐵甲戰將M.2硬盤,使用了厚度驚人的散熱片,雖然樣子難看了點,但是效果杠杠滴。

除了上面介紹的這些掉速原因,其實還有一些別的因素會影響SSD性能正常發揮,比如4K沒對齊、同步/異步閃存、AHCI/IDE模式等等,不過這些操作現在來說并不是主要問題了,以前是問題主要還是SSD不普及,很多人不懂設置,而現在Windows系統自己就加入了很多SSD優化設置,第三方工具對SSD的支持也到位了。

SSD硬盤的緩存結構:從DRAM Cache到SLC Cache

以上有關SSD掉速的內容涉及到方方面面,不過對單個SSD硬盤來說,SSD掉速問題沒那么復雜,下面我們要進入正題了,先來看看現代SSD硬盤的基本結構:

不論SATA還是M.2硬盤,它們的PCB布局都差不多,上面的M.2硬盤從左到右分別是DRAM緩存、主控及NAND閃存,其中主控及NAND閃存是必不可少的,DRAM緩存可以有也可以沒有,沒有的主要是低端SSD硬盤,減少DRAM緩存可以降低成本,特別是過去兩年中DRAM內存因為大漲價,低端SSD更加流行無DRAM緩存的方案,它們會用過HMB主機內存緩存來彌補導致的性能損失。

對于高性能的SSD硬盤,DRAM緩存不可少,因為就算是DDR3緩存,其帶寬也能達到數GB/s甚至十幾GB/s,遠高于SSD閃存的性能,對提升性能還是很有幫助的,現在三星等公司在高端SSD上已經開始使用DDR4-2133做緩存了。

至于DRAM緩存容量,容量少的有128MB,256MB、512MB比較常見,隨著SSD硬盤越來越大,1GB緩存的也不少見了,一般來說是1TB閃存配1GB  DRAM緩存,越高越好。

DRAM緩存是現代SSD硬盤的第一道緩存結構,從硬盤上讀取數據首先就是看DRAM緩存中有沒有需要的數據,如果有,那就先用這里的,所以速度會很快,如果緩存中沒有再去NAND閃存中尋找,速度就是NAND閃存的了,相對來說慢很多。

總的來說,DRAM緩存對SSD硬盤來說是錦上添花的,從DRAM緩存到NAND閃存也是存在掉速的,不過通常這種調速大家是感受不出來的,畢竟緩存容量還是太小了,很容易就超出。

SSD硬盤大部分情況下還是要依賴NAND閃存自身性能的,但我們都知道從SLC到MLC再到TLC及現在剛剛興起的QLC閃存,寫入性能是不斷下降的,原始的TLC、QLC閃存性能非常難看,不加修飾的話QLC閃存寫入性能可能都沒有100MB/s,HDD硬盤都比它快不是吹的。

分享到:

版權與免責聲明:

凡未注明"稿件來源"的內容均為轉載稿,本網轉載出于傳遞更多信息的目的;如轉載稿涉及版權問題,請作者聯系我們,同時對于用戶評論等信息,本網并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性;


本文地址:http://www.ouvnr.club/news/2019/04/21/62343399.html

轉載本站原創文章請注明來源:草根網

行業聚焦

高效可靠 華碩商用D840MA臺式電腦滿足速度與安全要求

強悍性能 不容等待卓越核芯,高效辦公。華碩商用D840MA臺式電腦可選配第八代英特爾® 酷睿™ 處理器,即使多任務處理也能快速響應,拒絕卡...[詳細]

消息稱微軟Surface Hub 2X有望同Windows 10X一起發布

IT之家12月13日消息 據外媒報道,自今年4月初微軟發布Surface Hub 2S以來,官方并沒有過多提到Surface Hub 2X。而Surface H...[詳細]

榮耀MagicWatch 2智能手表預熱 將于12月12日開啟首銷

12月9日,榮耀總裁趙明在微博為榮耀MagicWatch 2智能手表預熱,宣布榮耀MagicWatch 2即將于12月12日開啟首銷。趙明表示:“人氣很高的榮耀...[詳細]

新氧攜手聯合麗格打造國內首家醫美共享醫院 打通線上線下環節

11月25日,近日醫美平臺新氧與醫生創業扶持平臺聯合麗格集團聯合宣布中國首家醫美共享醫院聯合麗格第二醫療美容醫院投入運營。據介紹,麗格二院由新氧和聯合麗格共同投...[詳細]

移動購物:8成用戶選淘寶 兩成登陸天貓京東

中國軟件資訊網5月7日消息,中國IT研究中心(CNIT-Research)發布的《2014年Q1中國移動網購市場調研報告》顯示,83.8%用戶經常使用的移動購物...[詳細]

科技趨勢

更多

華為nova 6正式發布 搭載麒麟990系列處理器

 

在昨日華為發布的新品發布會上,華為正式發布了nova 6,并表示nova 6搭載了麒麟990系列處理器。匯總之前官方公布...[詳細]

阿里也上VS Code船了,發布Alibaba Cloud Toolkit插件

 

IT之家11月26日消息 近日,阿里巴巴發布了 Alibaba Cloud Toolkit for VS Code 插件...[詳細]

一篇軟文如何獲得免費流量?

 

今天給大家分享一個通過新浪博客做軟文推廣,獲得免費流量的方法。現如今,說起軟文宣傳,大家的第一反應肯定是微信、頭條,很少...[詳細]

華為5g現已使用高通卻遲遲沒有推出雙模5g基帶整合到芯片上

 

哈嘍!我們好,這里是那心愛的凌春的小編,數碼隨同咱們左右,每天給我們引薦精美的文章,你們能夠保藏跟轉發哦! ...[詳細]

9699元,聯想Y9000X新品上架:i7

 

IT之家11月30日消息 據IT之家網友分享,聯想Y9000X新品現已上架,搭載英特爾i7-9750H處理器,配備32G...[詳細]

一周排行每月關注
捕鱼王2手机扫码 80369420389499396262341401493712111172215474275047915264596279788458903287998196854841737567436965 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();