Avanceret vejledning til køb af SSD: NAND-typer, DRAM Cache, HMB forklaret

Opbevaring er en af de mest vitale komponenter i enhver computer. Lige siden de fysisk gigantiske 64KB-drevs dage er opbevaring blevet en stadig vigtigere del af en computer. Det er også en af de mest følsomme dele af en computer, da den indeholder alle dine dyrebare data. Hvis dit lagringssystem mislykkes, kan resultaterne variere fra mildt irriterende til et katastrofalt tab. Det er derfor afgørende at vide om de drev, som du betro dine data til, før du køber dem.

I de senere år har vi set en eksponentiel stigning i efterspørgslen efter ikke kun masser af lagerplads, men også hurtig opbevaring. Dette skyldes hovedsageligt, at spil er steget enormt på grund af de utrolige strukturer og de store åbne verdener. Spillere og indholdsskabere længes også efter hurtig opbevaring, da moderne pc'er har utrolig kraftig hardware, der ikke kan vise sit virkelige potentiale, medmindre lagerenheden kan følge med.

Stigning af SSD'er

Indtast Solid State-drev eller SSD'er. SSD'er steg til popularitet i starten af dette årti og er siden blevet vigtige komponenter i enhver moderne spil- eller arbejdsstationsrigg. Bar nogle meget budgetbegrænsede builds, det anses for vigtigt, at en moderne pc har en eller anden form for Solid State Storage i sig. Selv en lille 120 GB SSD kan være en enorm forbedring i forhold til en arkaisk harddisk. Det er en meget populær praksis i dag at have en mindre SSD parret med en stor harddisk i maskinen. Operativsystemet (OS) er installeret på SSD'en, mens harddisken håndterer store filer såsom spil, film, medier osv. Dette skaber en ideel balance mellem værdi og ydeevne.

Grundlæggende om SSD

Kernen er en SSD grundlæggende forskellig fra en harddisk. Mens harddisken indeholder roterende plader, har en SSD slet ingen bevægelige dele. En SSD er helt solid-state, som navnet antyder. Dataene gemmes i NAND Flash-celler inde i SSD'en. Dette er en form for flash-lager svarende til dem, der findes på hukommelseskort og smartphones. Før vi dykker ned i præstationsmålingerne, skal vi se på alle de tekniske terminologier, som du måske støder på, når du køber en SSD i 2020.

En SSD kan almindeligvis findes ved hjælp af en af 3 typer grænseflader:

Serial-ATA (SATA): Dette er den mest basale form for interface, som en SSD kan bruge. SATA er den samme grænseflade som en traditionel harddisk, men forskellen er, at SSD faktisk kan mætte den maksimale båndbredde på dette link og derfor levere meget hurtigere hastigheder. En SATA SSD leverer normalt læse- / skrivehastigheder på omkring 530/500 MB / s. Som reference kan en traditionel harddisk i bedste fald kun klare omkring 100 MB / s.
PCIe Gen 3 (NVMe): Dette er det nuværende mellemklasse til avancerede segment af SSD-markedet. NVMe-drev er dyrere end SATA-drev, men de er meget meget hurtigere end dem også. Dette skyldes, at de faktisk bruger PCI Express-grænsefladen i stedet for SATA. PCI Express er den samme grænseflade, som grafikkortet på en pc bruger. Det kan være enormt hurtigere end traditionelt SATA-link, og derfor kan NVMe SSD'er give læsehastigheder på op til 3500 MB / s. Skrivehastigheder er lidt lavere end læsehastigheder.
PCIe Gen 4: Dette er den blødende kant af SSD-teknologi. Mens NVMe bruger Gen 3-versionen af PCI Express, bruger disse SSD'er 4^th PCIe Gen 4 har dobbelt så stor kapacitet som PCIe Gen 3, derfor kan disse SSD'er give læsehastigheder på op til 5000 MB / s og skrivehastigheder på op til 4400 MB / s. En PCIe Gen 4-understøttende platform er dog påkrævet (som i skrivende stund kun inkluderer AMDs X570- og B550-platform af Ryzen-processorer), og selve drevene er betydeligt dyrere.

Formfaktor

SSD'er findes i tre hovedformfaktorer:

2,5-tommers drev: Dette er en fysisk større formfaktor, som skal installeres et eller andet sted i sagen. Kun SATA SSD'er kommer i denne formfaktor. Et separat SATA-datakabel og SATA-strømkabel skal leveres til dette drev.
M.2 formfaktor: M.2 er en meget mindre formfaktor, der ikke kræver kabler, da den tilsluttes direkte til bundkortet. SSD'er i denne formfaktor ligner en tyggegummi. Både PCIe (NVMe eller Gen 4) og SATA-drev kan komme i denne formfaktor. M.2 slot på bundkortet er en nødvendighed for at installere en SSD, der bruger denne formfaktor. Mens det er muligt for et SATA-drev at komme i både 2,5 tommer og M.2-former, kan et NVMe- eller PCIe Gen 4-drev kun komme i M.2-form, da disse drev skal kommunikere ved hjælp af PCI Express-baner. M.2-drev kan også variere i længde. Den mest almindelige størrelse er M.2 Type-2280. Brug af bærbare computere understøtter normalt kun en størrelse, mens desktop bundkort har forankringspunkter til forskellige størrelser.
SSD-tilføjelseskort (AIC): Disse SSD'er er formet som kort, og de går ind i et af PCI Express-slots på bundkortet (som et grafikkort). Disse bruger også PCI Express-grænsefladen og er generelt meget hurtige SSD'er på grund af det store kølepotentiale, der tilbydes af et stort overfladeareal. Dette kan dog kun installeres på stationære pc'er. Det kan være nyttigt, hvis dit bundkort ikke har gratis M.2 slots.

NAND Flash

NAND-flash er en type ikke-flygtig hukommelse, der ikke kræver strøm for at gemme data. NAND Flash gemmer data som blokke og er afhængige af elektriske kredsløb til at gemme data. Når der ikke er strøm til flashhukommelsen, bruger den en metaloxid-halvleder til at give et ekstra gebyr og holder således dataene.

NAND eller NAND Flash findes i flere formater. Det er ikke nøjagtigt nødvendigt at basere din købsbeslutning på typen af NAND, men det er stadig en fordel at kende fordele og ulemper ved hver.

Single Layer Cell (SLC): Dette er den allerførste type flashhukommelse, der var tilgængelig som flashlager. Som navnet antyder, gemmer den en enkelt bit data pr. Celle og er derfor meget hurtig og langvarig. På bagsiden er det dog ikke særlig tæt på, hvor meget data det kan gemme, hvilket gør det meget dyrt. I dag bruges det ikke almindeligt i almindelige SSD'er og er begrænset til meget hurtige virksomhedsdrev eller små mængder cache.
Multi-Layer Cell (MLC): På trods af at det er langsommere giver MLC valget om at gemme flere data til en lavere pris end SLC. Mange af disse drev har en lille mængde SLC-cache (tilstrækkeligt navngivet SLC-cacheteknik) for at forbedre hastigheder, hvorved cachen fungerer som en skrivebuffer. MLC er også i dag blevet erstattet af TLC i de fleste forbrugsdrev, og MLC-standarden har været begrænset til virksomhedsløsninger.
Triple-Level Cell (TLC): TLC er stadig meget almindelig i nutidens mainstream SSD'er. Mens det er langsommere end MLC, giver det mulighed for højere kapaciteter til en billigere pris på grund af dets evne til at skrive flere data til en enkelt celle. De fleste af TLC-drevne anvender en slags SLC-caching, som forbedrer ydeevnen. I mangel af en cache er et TLC-drev ikke meget hurtigere end en traditionel harddisk. For normale forbrugere tilbyder disse drev god værdi og en fin balance mellem ydeevne og pris. Professionelle og professionelle brugere bør overveje MLC-drev i virksomhedsklasse for endnu bedre ydelse, hvis de finder det passende.
Quad-Level Cell (QLC): Dette er det næste niveau af lagringsteknologi, der lover højere kapacitet til endnu billigere priser. Det anvender også en cacheteknik til at give gode hastigheder. Udholdenhed kan være lidt lavere med drev, der bruger QLC NAND, og vedvarende skriveydelse kan blive lavere, når cachen fyldes op. Det bør dog introducere mere rummelige drev til overkommelige priser.

3D NAND-lagdeling

2D eller Planar NAND har kun et lag hukommelsesceller, mens 3D NAND lag celler oven på hinanden på en stablet måde. Drevproducenter lægger nu flere og flere stakke oven på hinanden, hvilket fører til tættere, mere rummelige og billigere drev. I dag er 3D NAND Layering blevet rigtig almindelig, og de fleste almindelige SSD'er anvender denne teknik. Disse drev koster mindre end deres plane kolleger, fordi det er billigere at fremstille en tættere, stablet flashpakke sammenlignet med en 2D. Samsung kalder denne implementering "V-NAND", mens Toshiba kaldte den "BISC-Flash". Denne spec bør ikke rigtig påvirke din købsbeslutning på nogen måde undtagen prisen.

Controllere

En controller kan forstås noget som en processor på drevet. Det er styrende organ inde i drevet, der styrer alle læse- og skriveoperationer. Det håndterer også andre ydeevne- og vedligeholdelsesopgaver inde i drevet som slidudjævning og datatilførsel osv. Det er interessant at bemærke, at som de fleste pc'er er flere kerner bedre, når man stræber efter højere ydelse og højere kapacitet.

Controlleren inkluderer også elektronikken, der forbinder flashlageret til SSD-input / output-grænseflader. Generelt består controlleren af følgende komponenter:

Indbygget processor - normalt en 32-bit mikrocontroller
Elektrisk sletbar ROM med data-firmware
System RAM
Understøttelse af eksternt RAM
Flash-komponentgrænseflade
Elektrisk grænseflade til vært
Fejlkorrektionskode (ECC) kredsløb

SSD-controlleren kan være vigtig at vide om, men i de fleste tilfælde bør den ikke i høj grad påvirke en købsbeslutning. Specifikke controller-modelnumre kan let findes på specifikationssiderne for SSD'er. Man kan læse anmeldelser online om controlleren, hvis de ønsker at vide om de specifikke detaljer i dens drift.

DRAM-cache

Når systemet instruerer SSD'en om at hente nogle data, skal drevet vide, hvor dataene nøjagtigt er gemt inde i hukommelsescellerne. Af denne grund holder drevet en slags "kort", der aktivt sporer, hvor alle data er fysisk lagret. Dette "kort" er gemt på et drevs DRAM-cache. Denne cache er en separat højhastighedshukommelseschip inde i SSD'en, som ofte kan være af væsentlig betydning. Denne form for hukommelse er meget hurtigere end den separate NAND Flash inde i SSD'en.

Vigtigheden af DRAM Cache

En DRAM-cache kan være vigtig på flere måder end blot at holde et kort over dataene. En SSD flytter dataene ganske lidt rundt i et forsøg på at forlænge levetiden. Denne teknik kaldes "Wear Leveling" og bruges i et forsøg på at forhindre, at nogle af hukommelsescellerne slides for hurtigt. En DRAM-cache kan være til stor hjælp i denne proces. DRAM-cachen kan også forbedre drevets samlede hastighed, fordi operativsystemet ikke behøver at vente så længe på at finde de ønskede data på drevet. Dette kan forbedre ydeevnen markant i "OS-drev", hvor der er mange små operationer, der sker meget hurtigt. DRAM-mindre SSD'er leverer også betydeligt dårligere ydeevne i tilfældige R / W-scenarier. Almindelige opgaver som webbrowsing og OS-processer er afhængige af god tilfældig R / W-ydeevne. Derfor er det ikke en særlig god idé at spare et par bukke og hente en DRAM-mindre SSD over en med et ordentligt caching-system.

Host Memory Buffer (HMB) -teknik

Vi ved, at SSD'er uden intern DRAM-cache oversvømmer markedet som billigere alternativer, men de tilbyder dårligere ydelse end SSD'er, der inkluderer en DRAM-cache. DRAM-mindre SSD'er er ikke begrænset til billige 2,5 ”SATA SSD'er, men mange mellemstore NVMe SSD'er inkluderer heller ikke en intern DRAM-cache. Det er her, Host Memory Buffer eller HMB-teknikken kommer i spil.

NVMe-drev kommunikerer til bundkortet via PCIe-grænsefladen. En af fordelene ved denne grænseflade i forhold til SATA er, at det giver drevet adgang til systemets RAM og bruger en del af det som sin egen DRAM-cache. Dette er præcis, hvad der opnås med HMB-drev. Disse NVMe-drev kompenserer for mangel på cache ved at bruge en lille del af systemets RAM som DRAM Cache. Det afhjælper mange ulemper ved en ren DRAM-mindre SSD. Det kan også være billigere end NVMe-drev, der inkluderer en indbygget DRAM-cache.

Kompensation

De billigere drev kan bestemt ikke bare slippe af med at bruge systemets RAM som en cache? Mens der helt sikkert er fordele ved at bruge HMB-teknikken frem for slet ikke at bruge en cache, er ydeevneniveauet stadig ikke på niveau med drev, der har en cache. HMB tilbyder noget af en mellemvej i ydeevne. Tilfældig R / W-ydeevne forbedres i forhold til DRAM-mindre SSD'er, og den samlede systemrespons forbedres også, men ikke til niveauet for drev med en indbygget cache. Det hele kommer på kompromis med enten omkostninger eller ydeevne.

Det skal bemærkes, at fordi HMB bruger NVMe-protokollen over PCI Express, kan den ikke bruges på traditionelle SATA SSD'er.

Præference

Der er ingen tvivl om, at hvis du leder efter den absolut bedste ydelse, skal du ikke købe en SSD uden DRAM-cache. Mens HMB kan være nyttigt til forbedring af ydeevnen, er der stadig kompromiser, der findes med sådanne løsninger. Men hvis du leder efter en værdi NVMe SSD, kan nogle af de muligheder, der tilbyder HMB-funktioner, være attraktive i forhold til andre drev med en DRAM-cache. Performance-hit er muligvis ikke så signifikant som omkostningsbesparelsen. At købe en DRAM-mindre SATA SSD bør undgås i de fleste scenarier.

Performance-analyse

IOPS

I / O pr. Sekund eller IOPS er en metric, der anses for at være den mest nøjagtige, når man bedømmer en SSD's ydeevne. Tilfældige læse / skrive-numre annonceres meget aggressivt af producenter, men de kan også være vildledende, da disse tal sjældent kan opnås i virkelige scenarier. IOPS tæller tilfældige pinger til drevet og måler den ydeevne, du føler, når du starter et program eller starter din computer op. IOPS angiver generelt, hvor ofte en SSD kan udføre en dataoverførsel hvert sekund for at hente data tilfældigt gemt på en disk. IOPS fungerer som en mere virkelig metrisk end rå gennemstrømning.

Maksimum læse / skrivehastigheder

Dette er de tal, der kan ses i markedsføringsmaterialet ganske ofte. Disse tal repræsenterer SSD's kapacitet. Disse tal (normalt midt på 500 MB / s for SATA, op til 3500 MB / s for NVMe) kan være ret attraktive for køberen og skubbes således aggressivt foran marketingmaterialet. I virkeligheden er disse ikke vejledende for den virkelige hastighed generelt og betyder kun primært, mens du skriver eller læser store mængder data på én gang.

SSD som et OS-drev

Hvis du leder efter et solid-state-drev til at sætte dit operativsystem på, skal nogle vigtige faktorer overvejes. For det første skal OS-drev arbejde på mange små operationer samtidigt. Dette betyder, at høje tilfældige R / W-hastigheder kan være meget nyttige i denne henseende. Drevets IOPS-værdier bør også tages i betragtning, da de er mere indikative for et realistisk scenario. En eller anden form for cacheteknik, enten DRAM-cache eller HMB-cache, bør betragtes som essentiel i et drev, der er beregnet til at blive brugt som et OS-drev. Du kan slippe væk med et billigere DRAM-mindre drev, men dets udholdenhed og ydeevne vil være meget lavere end de drev, der huser en cache. Enhver form for SSD er dog en betydelig forbedring i forhold til traditionelle drev, så det anses for vigtigt at have mindst en OS SSD i moderne systemer.

SSD som et spildrev

Brug af en SSD som et drev til at gemme dine spil på kan være et attraktivt incitament. SSD'er er meget hurtigere end HDD'er, så de giver meget hurtigere indlæsningstider i spil. Dette kan ses markant i moderne open-world-spil, hvor spilmotoren skal indlæse et stort antal aktiver fra lagringsmediet. Der er dog et punkt med faldende afkast her. Selvom den mest basale SATA SSD giver en meget hurtigere indlæsningstid end en harddisk, er det ikke særlig fordelagtigt at få hurtigere NVMe- eller Gen 4-drev til spil, da de næppe giver nogen væsentlig fordel i forhold til SATA. Dette skyldes det faktum, at når du krydser hastighederne på en traditionel harddisk, er lagringsmediet ikke længere flaskehalsen i spilindlæsningsrørledningen. Derfor giver alle SSD'er ret ens resultater i spilindlæsningstider. Enhver fordel, der tilbydes af NVMe eller PCIe Gen 4 SSD'er, er ubetydelig og berettiger ikke de ekstra omkostninger ved disse drev.

Årsagen til dette er det faktum, at spilteknologier generelt er begrænset af generationens konsoller. I dette tilfælde bruger PS4 og Xbox One stadig enorme langsomme harddiske. Spiludviklere skal således fremstille spillet med det langsommere lagringsmedie i tankerne. Mens SSD'er giver en hastighedsfordel i indlæsningstider, er resten af spiloplevelsen meget lig en HDD. Derfor kan en traditionel harddisk stadig være gavnlig, hvis du planlægger at have en enorm mængde arkivering til billig. En 500 GB-1 TB SATA SSD ud over en stor harddisk giver den bedste balance i denne henseende. Lær mere om brug af SSD'er som en sekundær lagerenhed i denne artikel.

Brug af en SSD som et spildrev har også en anden fordel. På grund af selve arten af denne arbejdsbyrde har disse drev heller ikke enormt gavn af en DRAM-cache. Dette betyder, at du kan slippe af med billigere SATA SSD'er, der tilbyder mere lagerplads i stedet for at gå efter de billigere muligheder. DRAM-cache hjælper stadig med drevets samlede udholdenhed, så det er heller ikke helt irrelevant. Igen skal en balance mellem værdi og ydeevne opnås, når der træffes en beslutning.

Udholdenhed

Dette er sandsynligvis en af de vigtigste ting at se på, når du køber en SSD. I modsætning til en roterende harddisk (som også har en begrænset levetid på grund af bevægelige dele) bruger en SSD NAND Flash-hukommelse til at gemme sine data. Disse NAND-celler har en begrænset levetid. Der er en grænse for, hvor mange gange data kan skrives på en bestemt celle, før den holder op med at holde data. Dette kan lyde alarmerende, men faktisk behøver den gennemsnitlige bruger ikke at bekymre sig om, at dataene forsvinder fra deres SSD. Dette skyldes, at der er mange mekanismer på plads, der lindrer denne slitage på NAND-cellerne. "Overprovisionering" er en særlig nyttig funktion i moderne drev, som deler en del af kapaciteten ud for at muliggøre dataflytning mellem forskellige celler. Data skal konstant flyttes rundt, så nogle celler ikke dør for tidligt. Denne proces kaldes "Wear-Leveling".

Drevets udholdenhed eller pålidelighed forbedres generelt, hvis det indeholder en DRAM-cache. Da cachen indeholder et kort over de ofte tilgængelige data, er det lettere for drevet at udføre processen med slidudjævning. Udholdenhed markedsføres generelt med hensyn til MBTF (gennemsnitlig tid mellem fejl) og TBW (Terabytes Written).

MBTF

MBTF er en slags kompliceret koncept at forstå. Du kan opleve, at MBTF-tal (gennemsnitlig tid mellem fejl) faktisk er i millioner af timer. Men hvis SSD'en har en MBTF-rating på 2 millioner timer, betyder det ikke, at SSD faktisk varer 2 millioner timer. I stedet er MBTF et mål for sandsynligheden for fiasko i en stor prøvestørrelse på drev. Generelt er højere bedre normalt, men det kan være lidt forvirrende at analysere.Derfor bruges en anden metric mere almindeligt på produktsider, hvilket er lidt lettere at forstå, og det kaldes TBW.

TBW

TBW eller Terabytes Written beskriver den samlede mængde data, der kan skrives til en SSD i løbet af dens levetid. Denne måling er et ret ligetil estimat. En typisk 250 GB SSD kan have en TBW-vurdering på ca. 60-150 TBW og højere er bedre som med MBTF-numre. Som forbruger skal du ikke bekymre dig for meget om disse tal, da det er meget svært at faktisk skrive alle disse data til et drev på nogen rimelig tid. Disse kan være vigtige for virksomhedsbrugere, der har brug for døgnet rundt og kan skrive store mængder data til drevet flere gange om dagen. Drevproducenter tilbyder specielle løsninger til disse brugere.

3DXPoint / Optane

3DXPoint (3D Cross Point) er en ny ny teknologi, der har potentialet til at være hurtigere end nogen forbruger-SSD tilgængelig nu. Dette er et resultat af et partnerskab mellem Intel og Micron, og det resulterende produkt sælges under Intel-mærket "Optane". Optane-hukommelse er designet til at blive brugt som et cachedrev i kombination med en langsommere harddisk eller SATA SSD. Dette giver mulighed for højere hastigheder på de langsommere drev, mens de større kapaciteter bibeholdes. Optane-teknologi er stadig i sin barndom, men den bliver mere og mere populær i almindelige pc'er.

Anbefalinger

Selvom det ikke er muligt at anbefale et drev til hver brugers specifikke behov, skal man huske på nogle generelle punkter, når man handler efter en SSD. Hvis du leder efter et OS-drev, ville det være en god ide at bruge ekstra på et dejligt NVMe-drev med en DRAM-cache eller endda en HMB-implementering. Du kan finde vores anbefalinger til de bedste NVMe-drev på markedet i denne artikel. En god SATA SSD vil også være mere end nok for de fleste brugere. Billige DRAM-mindre drev bør undgås i denne kategori. Hvis du vil gemme og spille spil fra en SSD, ville det være smart at kigge efter SATA SSD'er med højere kapacitet i stedet for de dyre NVMe eller Gen 4. Selv en DRAM-mindre SSD kan få arbejdet gjort uden nogen væsentlig hit for ydeevnen. Hvis udholdenhed er af den ultimative betydning, skal du overveje drev i virksomhedsklassen, der er specielt bygget med udholdenhed i tankerne som PRO-serien fra Samsung.

Afsluttende ord

SSD'er er blevet en væsentlig del af moderne spil- eller arbejdsstationssystemer. I længst tid har harddiske været vores primære kilde til datalagring, men det har ændret sig fuldstændigt på grund af stigningen i hurtig og overkommelig flashlagring. I 2020 er det afgørende at have mindst en slags solid-state-lagring på din pc. I slutningen af dagen bliver flashlagring billigere og billigere, og enhver form for SSD vil være en stor opgradering over en traditionel harddisk.

Shopping efter en SSD afhænger hovedsageligt af købers specifikke brugstilfælde, og der er masser af muligheder derude til alles behov. Hvis du bare ønsker at tilføje noget billigt drev med høj kapacitet til dit system for at dumpe alle dine spil på, så er endda en billig DRAM-mindre SATA SSD nok for de fleste brugere. Testingen viser, at spilindlæsningstider ikke varierer markant mellem low-end og high-end SSD'er, men SSD'er tilbyder dog et stort spring over traditionelle harddiske.

Hvis du planlægger at gøre SSD'en til dit primære OS-drev, ville det være klogt at investere lidt flere penge i denne komponent. At få en hurtigere SSD med NAND Flash i god kvalitet og en DRAM-cache ombord forbedrer ikke kun ydeevnen, men også udholdenheden og pålideligheden af dit drev. Dette er afgørende, da OS-drevet skal indeholde de vigtigste filer på din computer.

Under alle omstændigheder er dagene med at vente på en kop kaffe, mens dit OS starter op, for længst væk. SSD'er er virkelig blevet en vigtig del af moderne computere og er absolut værd at investere over en harddisk.