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[版主评测] 【科普】MLC原理及SLC Cache简单介绍

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发表于 2020-9-12 17:03:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
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一、MLC闪存原理简单介绍
NAND闪存工作原理

SLC闪存的每个单元(Cell)存储1比特数据,MLC闪存的每个单元存储2比特数据,以此类推。
NAND闪存通过电压区分存储的数据

NAND_FLASH_CODING.PNG
(图源:2)

帽子线表示当前编码的电压范围
可以看出,对于SLC闪存,每个单元的电压可以不必十分精细。
而对于MLC,TLC等,每个单元存储的比特数越多,需要的电压越精细,将单元调整到目标电压的时间越长。

MLC写入原理
以MLC闪存为例,为MLC 闪存编入数据(Program)需要两步

MLC_PROGRAM.PNG

第一步,低位(LSB),需要把闪存调整到一个中间状态,由于不需要精确电压,速度较快。
第二部,高位(MSB),需要精确调整电压,速度较慢。

模拟SLC
由NAND原理可知,如果闪存的每个单元只储存1位数据,就可以当作SLC闪存使用。这里有多种不同的实现方式,比如:
1.        Fast Page Mode:完成MLC闪存写入的第一步,不做第二步,所有MLC闪存都支持。
2.        pSLC Mode:当作SLC闪存来输入电压,需要特定的闪存指令支持。

SLC,MLC,TLC性能对比

slc-mlc-tlc-performance-chart.jpg

MLC,TLC在读取速度,写入速度,擦除速度上都要比SLC慢。


二、SLC Cache简单介绍
由NAND原理可知,MLC、TLC、QLC闪存可以在减少容量的情况下当作SLC闪存使用,

以TLC闪存为例,SLC Cache技术把可用空间分成两部分,SLC区域,TLC区域。
用作SLC的区域,存储相同内容,需要占用3倍于TLC的空间。
主控将会决定SLC区域的大小、当前数据存入的区域、区域之间的迁移,不同主控会有不同的策略。
目前的固态硬盘一般采用动态策略,根据已用空间,当前写入数据长度决定,只有刚写入的数据及可能频繁更新的数据存储在SLC区域(小尺寸的数据通常被认为是可能频繁更新的),其他数据将会迁移至TLC区域。
主控在SLC Cache上的策略及算法将会很明显的影响磁盘的性能,同时:
1.        硬盘可用空间越少,模拟成SLC的区域越少。
2.        已迁移至TLC区域的数据,读取时只有TLC的性能。
3.        很多测速软件生成的测试文件位于SLC区域,TLC区域性能没有体现。




参考资料:
1.        CTWP016: An Overview of Pseudo-SLC NAND https://www.cactus-tech.com/wp-c ... Pseudo-SLC-NAND.pdf
2.        NAND Flash memory, Samsung Electronics, co., Ltd
https://user.eng.umd.edu/~blj/CS-590.26/nand-presentation-2010.pdf
3.        Reinforcement Learning-Based SLC Cache Technique for Enhancing SSD Write Performance, Sangjin Yoo
https://www.usenix.org/conference/hotstorage20/presentation/yoo


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发表于 2020-9-12 17:12:05 来自手机 | 显示全部楼层
能不能slc模拟mlc
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 楼主| 发表于 2020-9-12 17:17:14 | 显示全部楼层
cmd 发表于 2020-9-12 17:12
能不能slc模拟mlc

不能 封装好的SLC闪存和主控是数字信号通信,闪存没有这个指令让你往一个单元写多位。
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发表于 2021-3-3 09:02:13 来自手机 | 显示全部楼层
现在slc越来越少了
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发表于 2021-3-3 11:23:12 来自手机 | 显示全部楼层
slc太贵了,所以越来越少了
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发表于 2021-3-6 13:11:29 | 显示全部楼层

slc太贵了
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发表于 2021-4-20 07:02:23 | 显示全部楼层
SLC性能真的超级好,如果价格能降下来就好了。
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