الأحدث ليس دائمًا أفضل. في الآونة الأخيرة ، بدأ مصنعو SSD في استبدال السرعة والموثوقية من أجل حشد مساحة تخزين أكبر في محركات الأقراص الخاصة بهم. تزداد سرعة بروتوكولات مثل NVMe و PCIe ، لكن بعض الأقراص الصلبة SSD تتراجع.
QLC فلاش هي المشكلة
ها هي القضية. يعد إنشاء محركات أقراص صلبة باهظة الثمن ، ويرغب عدد قليل من الناس في دفع 200 دولار مقابل محرك أقراص صلبة سعته 512 جيجابايت عندما يمكنك الحصول على محركات أقراص صلبة ميكانيكية سعة "2000 جيجابايت" بأقل من 50 دولارًا. بيع أكبر قدر ممكن.
يعمل مصنعو محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) على زيادة سعة التخزين مع تقليل التكاليف - لكن هذا أمر سيء بالنسبة للأداء والقدرة على التحمل. قد تكون محركات أقراص الحالة الصلبة الكبيرة أرخص ، ولكن هناك مفاضلة لكل قفزة في تقنية محركات أقراص الحالة الصلبة. إننا نشهد حاليًا ظهور SSDs لخلية المستوى الرابع (QLC) ، والتي يمكنها تخزين 4 بتات من المعلومات لكل خلية ذاكرة. لم تحل شركة QLC محل محركات الأقراص الثابتة القياسية تمامًا ، ولكن بعض محركات الأقراص التي تستخدمها قد وصلت إلى السوق ، وهي تواجه مشكلات.
على وجه التحديد ، يتعين على صانعي SSD إيجاد طريقة لتناسب مساحة أكبر في نفس شرائح NAND flash الحجم (الجزء الفعلي لتخزين البيانات من SSD). تقليديا ، تم ذلك مع تقليص عقدة العملية ، مما يجعل الترانزستورات داخل الفلاش أصغر. لكن مع تباطؤ قانون مور ، عليك أن تصبح أكثر إبداعًا.
الحل المبتكر هو فلاش NAND متعدد المستويات. فلاش NAND قادر على تخزين مستوى جهد معين في خلية لفترة ممتدة. يقوم فلاش NAND التقليدي بتخزين مستويين - على نحو متقطع. وهذا ما يسمى SLC فلاش ، وأنه سريع حقا. ولكن نظرًا لأن NAND يقوم في الأساس بتخزين جهد تناظري ، يمكنك تمثيل وحدات بت متعددة بمستويات جهد مختلفة قليلاً ، مثل:
 |
هذا يؤدي إلى الكثير من المشاكل. كلما أضفت مزيدًا من مستويات الجهد ، يصبح من الصعب تمييز الأجزاء الصغيرة عن بعضها. هذا يجعل QLC فلاش 25٪ أكثر كثافة من TLC ولكنه أبطأ بشكل ملحوظ. لا تتأثر سرعة القراءة إلى هذا الحد ، لكن سرعة الكتابة تستهلك بعض الشيء. تحوم معظم محركات أقراص الحالة الصلبة (باستخدام بروتوكول NVMe الأحدث) حوالي 1500 ميجابايت / ثانية من أجل القراءة والكتابة المستدامة (أي ، تحميل الملفات الكبيرة أو نسخها). لكن QLC flash لا يدير سوى ما بين 80 إلى 160 ميجا بايت / ثانية لضمان عمليات الكتابة المستمرة ، والتي تعد أسوأ من محرك الأقراص الصلبة اللائق.
SSD QLC تُفَكك أسرع بكثير
تتميز جميع محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة عمومًا بقدرة على التحمل غير المواتية للكتابة مقارنة بالأقراص الصلبة. عندما تكتب إلى خلية في SSD ، فإنها تتلاشى ببطء. من المفترض أن يؤدي محو خلية إلى تخليصها من الإلكترونات ، لكن القليل منها دائمًا ما يتسبب في أن تكون الخلية "0" أقرب إلى "1" بمرور الوقت. يتم تعويض هذا عن طريق وحدة التحكم عن طريق تطبيق جهد أكثر إيجابية مع مرور الوقت ، وهو أمر جيد عندما يكون لديك الكثير من غرفة الجهد لتجنيبها. لكن QLC لا.
SLC لديه متوسط التحمل للكتابة من 100،000 دورات البرنامج / محو (عمليات الكتابة). حركة تحرير الكونغو لديها ما بين 35000 و 10000. TLC لديها حوالي 5000. لكن QLC لديها فقط 1000 متواضع. هذا يجعل QLC غير مناسب لمحركات الوصول المتكرر ، مثل محرك أقراص التمهيد الخاص بك ، والتي تتم كتابتها بشكل متكرر جدًا.
خلاصة القول - لا تشتري محرك أقراص QLC لاستخدامه في محرك أقراص نظام التشغيل الخاص بك. إنها غير موثوقة إلى حد بعيد بحيث لا تتأكد من أنها لن تتحلل في غضون بضع سنوات. نوصي باستخدام محرك QLC كبير كبديل لمحرك أقراص ثابت ، واستخدام محرك SLC أو MLC أو TLC سريع كمحرك أقراص OS الأساسي. قد تكون هذه مشكلة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، حيث لا يوجد لديك الخيار ، ولكن QLC لا تزال جديدة جدًا ولم تدخل طريقها إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة حتى الآن.
التخزين المؤقت كفاءة تخفي هذه المشاكل
في هذه المرحلة ، قد تسأل عن سبب كون QLC شيئًا ما عندما يكون أبطأ بشكل موضوعي وتكسر بشكل أسرع من أنواع الفلاش الأخرى. من الواضح أنك لا تستطيع تسويق إصدار سابق ، لكن الشركات المصنعة لـ SDD وجدت طريقة لإخفاء المشكلة - التخزين المؤقت.
QLC SSD تخصص جزءًا من محرك الأقراص لذاكرة التخزين المؤقت. تتجاهل ذاكرة التخزين المؤقت هذه حقيقة أنه من المفترض أن تكون QLC وتعمل بدلاً من ذلك مثل فلاش SLC. ستكون ذاكرة التخزين المؤقت أصغر بنسبة 75٪ من مساحة محرك الأقراص الفعلية التي تشغلها ، ولكنها ستكون أسرع بكثير.
يمكن كتابة البيانات من ذاكرة التخزين المؤقت بنفس سرعة محركات أقراص الحالة الصلبة الأخرى ، وسيتم مسحها ببطء بواسطة وحدة التحكم وفرزها في خلايا QLC. ولكن عندما تكون ذاكرة التخزين المؤقت ممتلئة ، يتعين على وحدة التحكم الكتابة مباشرة إلى خلايا QLC البطيئة ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الأداء أثناء عمليات الكتابة الطويلة.
ألقِ نظرة على هذا المعيار من مراجعة Tom's Hardware الخاصة بـ Crucial P1 500GB ، وهو QLC SSD للمستهلك ، والذي يوضح هذه المشكلة بوضوح تام:
يعمل الخط الأحمر الذي يمثل Crucial P1 بسرعات NVMe صلبة ، وإن كان بطيئًا بعض الشيء مقارنة ببعض العروض الراقية. ولكن بعد حوالي 75 جيجابايت من عمليات الكتابة ، تصبح ذاكرة التخزين المؤقت ممتلئة ، ويمكنك رؤية السرعة الحقيقية لفلاش QLC. ينخفض الخط إلى حوالي 80 ميجابايت / ثانية ، وهو أبطأ من معظم محركات الأقراص الثابتة لعمليات الكتابة المستمرة.
يعرض ADATA XPG SX8200 ، وهو محرك TLC ، نفس الخصائص ، باستثناء فلاش TLC الخام بعد انخفاض سرعة التحميل. تستخدم معظم محركات الأقراص الأخرى أيضًا طريقة التخزين المؤقت هذه ، حيث إنها تسرع عمليات الكتابة الصغيرة والصغيرة إلى محرك الأقراص (الأكثر شيوعًا). لكن الكتابة المستمرة هي أكثر ما ستلاحظه ، فلن تلاحظ ما إذا كانت نسخة ملف صغير تستغرق 0.15 ثانية مقابل 0.21 ثانية ، لكنك ستلاحظ ما إذا كانت إحدى النسخ الكبيرة تستغرق عشر دقائق إضافية.
يمكنك بسهولة كتابة هذا كسيناريو حالة حافة ، لكن ذاكرة التخزين المؤقت هذه لا تبقى 75 غيغابايت إلى الأبد. أثناء ملء محرك الأقراص لأعلى ، تصبح ذاكرة التخزين المؤقت أصغر. وفقًا لاختبار Anandtech ، بالنسبة لمجموعة Intel SSD 660p ، يتم تقليل ذاكرة التخزين المؤقت لطراز 512 جيجابايت إلى 6 جيجابايت فقط عندما يكون محرك الأقراص ممتلئًا في معظمه ، حتى مع وجود 128 جيجابايت من المساحة المتبقية.
هذا يعني أنه إذا قمت بملء SSD الخاص بك وحاولت تثبيت لعبة 20-30 جيجابايت من Steam ، فإن أول 6 غيغابايت سيكتب على محرك الأقراص بسرعة كبيرة ، ثم تبدأ في رؤية نفس سرعات 80 ميجابايت / ثانية من أجل الملفات المتبقية.
منحت ، من المحتمل أن تكون محدودا بسبب سرعة التنزيل في هذا المثال ، ولكن في حالة التحديثات (التي تحتاج إلى تنزيل الملفات الموجودة ثم استبدالها ، والتي تتطلب مساحة ضعف بشكل فعال) ، ستكون المشكلة أكثر وضوحًا. ستنتهي من التنزيل ، ثم يتعين عليك الانتظار إلى الأبد حتى يتم تثبيته.
هل يجب عليك تجنب QLC؟
يجب عليك بالتأكيد تجنب محركات أقراص QLC بسعة 512 جيجابايت (وأقل ، بمجرد أن يصبح إنتاجها أرخص) ، لأنها لا تكون منطقية. سوف تملأها بشكل أسرع ، وستكون ذاكرة التخزين المؤقت أصغر عندما تكون ممتلئة ، مما يجعلها أبطأ إلى حد كبير. بالإضافة إلى أنها ليست أرخص حاليًا من البدائل.
وعلى الرغم من عيوبه، ومضة حظة العربية ليست أيضا الكثير من مشكلة عند إلقاء نظرة على محركات ذات سعة أكبر. يتميز الموديل 2 تيرابايت من الطراز 660 بكسل بحد أدنى من ذاكرة التخزين المؤقت يبلغ 24 جيجابايت عند تعبئته. لا يزال فلاش QLC ، ولكنه مقايضة مقبولة لمحرك أقراص صلبة سعة 2 تيرابايت يعمل بسرعة كبيرة معظم الوقت.
نظرًا لقدراتها الضخمة ، يمكن أن تعمل محركات الأقراص الثابتة القائمة على QLC كبديل لائق لمحرك الأقراص الثابت الدوار ، شريطة أن تقوم بعمل نسخ احتياطية منتظمة في حالة ركلها للجرافة. يعد هذا الأمر مثاليًا لأي شيء تصل إليه بشكل متكرر ولكنك تريد أن تكون سريعًا عند القيام بذلك ، ومع ذاكرة التخزين المؤقت SLC ذات الحجم اللائق ، ستكون معظم عمليات الكتابة المستدامة سريعة إلى حد معقول حتى تملأ محرك الأقراص.
نظرًا لمشاكل الموثوقية ، يجب عليك تجنب استخدامه كمحرك أقراص تمهيد أو لأي شيء يتم كتابته غالبًا.
لا يزال هناك الكثير من التقدم الذي يجب تحقيقه في جوانب أخرى من التصنيع - وحدات تحكم أفضل قادرة على معالجة المزيد من شرائح الفلاش ، ورقاقات الفلاش الأرخص أثناء نضوج عقد العمليات ، وربما تقنيات أخرى تمامًا. فلاش QLC لا يصبح المعيار في أي وقت قريب ؛ حاليا ، هو مجرد خيار آخر. فقط تأكد من أنه عند شراء SSD ، يمكنك التحقق من المواصفات الفنية وإيلاء الاهتمام لنوع الفلاش المستخدم لصنعها.