الحواسيب
#أقراص_SSD
#تقنية_التخزين
السر وراء سرعة أقراص SSD: حيل ذاكرات TLC و QLC المخفية
لطالما تساءل العديد من عشاق التقنية عن سبب غياب أفضل أنواع ذاكرة NAND، مثل SLC و MLC، عن أقراص التخزين الصلبة (SSD) الحديثة. ففي الوقت الذي نعلم فيه أن أنواع ذاكرة NAND المستخدمة في أقراص SSD تختلف بشكل كبير، يبدو من المستحيل العثور على أقراص تعتمد على هذه التقنيات الرائدة. فلماذا اختفت هذه الأنواع من السوق؟
ما هي ذاكرة SLC و MLC؟
تُعرف ذاكرة SLC (Single-Level Cell) بأنها الأكثر متانة، حيث يمكنها تحمل عشرات الآلاف من دورات الكتابة قبل أن تبدأ خلايا السيليكون المادية في التدهور. يعود ذلك إلى أن الخلية تتعرض لإجهاد كهربائي ضئيل للغاية عند التبديل بين حالتين بسيطتين فقط. ومع ذلك، فإن المساحة المادية المطلوبة لتخزين كميات كبيرة من البيانات باستخدام تقنية SLC هائلة، مما يجعل تصنيع أقراص ذات سعة عالية مكلفًا بشكل لا يصدق.
لمواجهة مشكلة السعة هذه، طور المهندسون ذاكرة MLC (Multi-Level Cell). على الرغم من الاسم الغامض إلى حد ما، تشير MLC تحديدًا إلى خلايا الذاكرة التي تخزن بتين من البيانات لكل خلية. يتطلب تخزين بتين من وحدة تحكم الفلاش إدارة وتمييز دقيق بين أربعة مستويات جهد مختلفة بدلاً من اثنين فقط. أدى هذا المضاعفة في كثافة البيانات إلى تقليل تكاليف التصنيع بشكل كبير وسمح بسعات تخزين أكبر بكثير، مما مهد الطريق لاعتماد أقراص التخزين الصلبة على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.
لماذا لم تعد أقراص SSD بتقنية SLC و MLC متوفرة؟
لتلبية الطلب المتزايد على سعات التخزين الرخيصة والعالية، اتجهت صناعة التكنولوجيا بشكل كبير نحو ذاكرة TLC (Triple-Level Cell)، وفيما بعد QLC (Quad-Level Cell). تخزن ذاكرة TLC ثلاثة بتات لكل خلية باستخدام ثماني حالات جهد، بينما تحشر QLC أربعة بتات في خلية واحدة باستخدام ستة عشر مستوى جهد مميزًا.
أدت هذه الزيادة الهائلة في كثافة البيانات إلى انخفاض تكلفة الجيجابايت بشكل كبير، لكنها قللت بشكل حاد من قدرة التحمل الخام وسرعات الكتابة المستمرة. لإخفاء هذه العقوبات الفيزيائية المتأصلة في الأداء، طورت الشركات المصنعة لأقراص SSD وحدات تحكم ذاكرة متطورة بشكل لا يصدق وقدمت حلًا برمجيًا ذكيًا يُعرف باسم التخزين المؤقت شبه SLC (pseudo-SLC caching). تقوم أقراص TLC و QLC الحديثة بتخصيص جزء من سعتها الإجمالية للعمل تمامًا مثل ذاكرة SLC. من خلال كتابة بت واحد فقط في هذه الخلايا الكثيفة أثناء عمليات نقل البيانات الأولية، يمكن للقرص استقبال الملفات الواردة بسرعات فائقة.
ما هو أفضل أداء يمكن الحصول عليه اليوم؟
تستفيد أقراص SSD الرائدة اليوم من عرض النطاق الترددي الهائل لواجهات PCIe من الجيل الرابع والخامس، بالإضافة إلى وحدات تحكم الذاكرة المتقدمة متعددة النوى. تدير وحدات التحكم المتخصصة هذه بسلاسة ذاكرات التخزين المؤقت شبه SLC الضخمة وتستخدم شرائح DRAM عالية السرعة للحفاظ على خريطة فورية لموقع جميع بياناتك، مما يضمن أوقات وصول سريعة للغاية.
عند البحث عن أقصى أداء وموثوقية على المدى الطويل، يجب تجنب الأقراص التي تستخدم ذاكرة QLC ذات الكثافة الفائقة أو تلك التي تفتقر إلى ذاكرة تخزين مؤقتة DRAM مخصصة، حيث ستعاني هذه النماذج الموجهة للميزانية من انخفاضات حادة في الأداء أثناء عمليات نقل البيانات الثقيلة والمستمرة. تمثل نماذج TLC الاستهلاكية عالية الجودة من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة حاليًا الذروة المطلقة لما هو ممكن تجاريًا، حيث تقدم سرعات قراءة وكتابة متسلسلة تتجاوز تمامًا الحدود النظرية القصوى لأقراص SLC النقية القديمة من عصر SATA.
الأسئلة الشائعة
ذاكرة SLC تخزن بتًا واحدًا لكل خلية وتوفر متانة عالية ولكن بسعة منخفضة وتكلفة باهظة. أما ذاكرة MLC فتخزن بتين لكل خلية، مما يزيد السعة ويقلل التكلفة على حساب المتانة.
اختفت أقراص SLC و MLC النقية بسبب ارتفاع تكلفة التصنيع وانخفاض كثافة البيانات مقارنة بذاكرات TLC و QLC الأحدث، والتي توفر سعات أكبر بأسعار معقولة.
تستخدم أقراص TLC و QLC تقنية التخزين المؤقت شبه SLC (pseudo-SLC caching) حيث يتم تخصيص جزء من الذاكرة للعمل كذاكرة SLC لزيادة سرعات الكتابة الأولية، بالإضافة إلى وحدات تحكم متطورة وذاكرة DRAM.
لأقصى أداء، يُنصح باختيار أقراص TLC عالية الجودة التي تدعم واجهات PCIe من الجيل الرابع أو الخامس وتتضمن ذاكرة تخزين مؤقتة DRAM مخصصة ووحدات تحكم متعددة النوى.
التعليقات 0
سجل دخولك لإضافة تعليق
لا توجد تعليقات بعد. كن أول من يعلق!