Avancerad guide för att köpa en SSD: NAND-typer, DRAM Cache, HMB förklaras

Lagring är en av de viktigaste komponenterna i vilken dator som helst. Ända sedan de fysiskt gigantiska 64KB-enheterna har lagring blivit en allt viktigare del av en dator. Det är också en av de mest känsliga delarna av en dator eftersom den innehåller alla dina värdefulla data. Om ditt lagringssystem misslyckas kan resultaten variera från milt irriterande till en katastrofal förlust. Det är därför avgörande att känna till de enheter som du anförtror dina data till innan du köper dem.

De senaste åren har vi sett en exponentiell ökning av efterfrågan på inte bara mycket lagring utan också snabb lagring. Detta beror främst på det faktum att spel har ökat i storlek enormt, på grund av de otroliga strukturerna och de stora öppna världarna. Spelare och innehållsskapare längtar också efter snabb lagring eftersom moderna datorer har otroligt kraftfull hårdvara som inte kan visa sin verkliga potential om inte lagringsenheten kan hålla jämna steg.

Ökning av SSD-enheter

Ange Solid State-enheter eller SSD-enheter. SSD-enheter växte till popularitet i början av decenniet och har sedan dess blivit viktiga komponenter i alla moderna spel- eller arbetsstationsriggar. Bar några mycket budgetbegränsade byggnader, det anses vara viktigt att en modern dator har någon form av Solid State Storage i sig. Även en liten 120 GB SSD kan vara en enorm förbättring jämfört med en arkaisk hårddisk. Det är en mycket populär praxis idag att ha en mindre SSD ihop med en stor hårddisk i maskinen. Operativsystemet (OS) är installerat på SSD medan hårddisken hanterar stora filer som spel, filmer, media etc. Detta skapar en perfekt balans mellan värde och prestanda.

Grundläggande om SSD

I grunden är en SSD fundamentalt annorlunda än en hårddisk. Medan hårddisken innehåller snurrplattor har en SSD inga rörliga delar alls. En SSD är helt solid state som namnet antyder. Data lagras i NAND Flash-celler inuti SSD. Det här är en form av flashlagring som liknar dem som finns i minneskort och smartphones. Innan vi dyker in i prestandamätningarna, låt oss ta en titt på alla tekniska terminologier som du kan stöta på när du köper en SSD 2020.

En SSD kan vanligtvis hittas med en av tre typer av gränssnitt:

Seriell-ATA (SATA): Detta är den mest grundläggande formen av gränssnitt som en SSD kan använda. SATA är samma gränssnitt som en traditionell hårddisk, men skillnaden är att SSD faktiskt kan mätta den maximala bandbredden för denna länk och därför leverera mycket snabbare hastigheter. En SATA SSD levererar vanligtvis läs- / skrivhastigheter på cirka 530/500 MB / s. Som referens kan en traditionell hårddisk bara hantera cirka 100 MB / s i bästa fall.
PCIe Gen 3 (NVMe): Detta är det nuvarande mellanklassen till avancerade segmentet på SSD-marknaden. NVMe-enheter är dyrare än SATA-enheter, men de är mycket mycket snabbare än dem också. Detta beror på att de faktiskt använder PCI Express-gränssnittet istället för SATA. PCI Express är samma gränssnitt som grafikkortet på en dator använder. Det kan vara oerhört snabbare än traditionell SATA-länk, och därför kan NVMe SSD-enheter ge läshastigheter på upp till 3500 MB / s. Skrivhastigheter är lite lägre än läshastigheter.
PCIe Gen 4: Det här är den utbrända kanten av SSD-teknik. Medan NVMe använder Gen 3-versionen av PCI Express använder dessa SSD-enheter 4^th PCIe Gen 4 har dubbla kapaciteten hos PCIe Gen 3, därför kan dessa SSD-enheter ge läshastigheter på upp till 5000 MB / s och skrivhastigheter på upp till 4400 MB / s. En PCIe Gen 4-stödjande plattform krävs dock (som i skrivande stund endast inkluderar AMDs X570- och B550-plattform för Ryzen-processorer) och enheterna själva är betydligt dyrare.

Formfaktor

SSD finns i tre huvudformfaktorer:

2,5-tums enhet: Detta är en fysiskt större formfaktor som måste installeras någonstans i fodralet. Endast SATA SSD-enheter finns i denna formfaktor. En separat SATA-datakabel och SATA-strömkabel måste levereras till den här enheten.
M.2 Formfaktor: M.2 är en mycket mindre formfaktor som inte kräver några kablar, eftersom den fästs direkt på moderkortet. SSD-enheter i den här formfaktorn liknar en tuggummi. Både PCIe (NVMe eller Gen 4) och SATA-enheter kan komma i denna formfaktor. M.2-kortplats på moderkortet är en nödvändighet för att installera en SSD som använder denna formfaktor. Även om det är möjligt för en SATA-enhet att finnas i både 2,5 tum och M.2-former, kan en NVMe- eller PCIe Gen 4-enhet bara komma i M.2-form eftersom dessa enheter behöver kommunicera med PCI Express-banor. M.2-enheter kan också variera i längd. Den vanligaste storleken är M.2 Type-2280. Bärbara datorer använder i allmänhet endast en storlek, medan moderkort på stationära datorer har förankringspunkter för olika storlekar.
SSD-tilläggskort (AIC): Dessa SSD-enheter är formade som kort och de går in i en av PCI Express-kortplatserna på moderkortet (som ett grafikkort). Dessa använder också PCI Express-gränssnittet och är i allmänhet mycket snabba SSD-enheter på grund av den stora kylpotentialen som en stor yta erbjuder. Detta kan dock bara installeras på stationära datorer. Det kan vara till hjälp om ditt moderkort inte har gratis M.2-kortplatser.

NAND Flash

NAND-blixt är en typ av icke-flyktigt minne som inte behöver ström för att behålla data. NAND Flash lagrar data som block och förlitar sig på elektriska kretsar för att lagra data. När det inte finns någon ström till flashminnet använder den en metalloxidhalvledare för att ge en extra laddning och sparar därmed data.

NAND eller NAND Flash finns i flera format Det är inte exakt nödvändigt att basera ditt köpbeslut på typen av NAND, men det är ändå fördelaktigt att känna till fördelarna och nackdelarna med var och en.

Single Layer Cell (SLC): Detta är den allra första typen av flashminne som fanns tillgänglig som flashlagring. Som namnet antyder lagrar den en enda bit data per cell och är därför mycket snabb och långvarig. Men på baksidan är det inte så tätt när det gäller hur mycket data det kan lagra vilket gör det mycket dyrt. Numera används det inte vanligt i vanliga SSD-enheter och är begränsat till mycket snabba företagsenheter eller små mängder cache.
Flerskiktscell (MLC): Trots att det är långsammare ger MLC valet att lagra mer data till ett lägre pris än SLC. Många av dessa enheter har en liten mängd SLC-cache (adekvat benämnd SLC-cacheteknik) för att förbättra hastigheterna där cacheminnet fungerar som en skrivbuffert. MLC har numera också ersatts av TLC i de flesta konsumentenheter, och MLC-standarden har begränsats till företagslösningar.
Trippelnivåcell (TLC): TLC är fortfarande mycket vanligt i dagens vanliga SSD-enheter. Även om det är långsammare än MLC, möjliggör det högre kapacitet till ett billigare pris på grund av dess förmåga att skriva mer data till en enda cell. De flesta av TLC-enheterna använder någon form av SLC-caching som förbättrar prestanda. I avsaknad av cache är en TLC-enhet inte mycket snabbare än en traditionell hårddisk. För normala konsumenter erbjuder dessa enheter bra värde och en fin balans mellan prestanda och pris. Professionella och kundanvändare bör överväga MLC-enheter för företagskvalitet för ännu bättre prestanda om de anser det lämpligt.
Quad-Level Cell (QLC): Detta är nästa lagringsteknik som lovar högre kapacitet till ännu billigare priser. Det använder också en cacheteknik för att ge bra hastigheter. Uthållighet kan vara lite lägre med enheter som använder QLC NAND, och ihållande skrivprestanda kan bli lägre när cachen fylls. Det bör dock introducera rymligare enheter till överkomliga priser.

3D NAND-skiktning

2D eller Planar NAND har bara ett lager av minnesceller, medan 3D NAND lager celler ovanpå varandra på ett staplat sätt. Drive-tillverkare lägger nu fler och fler stackar ovanpå varandra vilket leder till tätare, rymligare och billigare enheter. Numera har 3D NAND Layering blivit riktigt vanligt och de flesta vanliga SSD-enheter använder denna teknik. Dessa enheter kostar mindre än sina plana motsvarigheter eftersom det är billigare att tillverka ett tätare, staplat blixtpaket jämfört med ett 2D-minne. Samsung kallar denna implementering "V-NAND" medan Toshiba kallade den "BISC-Flash". Denna specifikation borde inte påverka ditt köpbeslut på något sätt utom priset.

Kontroller

En styrenhet kan förstås något som en processor för enheten. Det är den riktande kroppen inuti enheten som styr alla läs- och skrivoperationer. Den hanterar också andra prestanda- och underhållsuppgifter inuti enheten som slitageutjämning och dataförsörjning etc. Det är intressant att notera att som de flesta datorer är fler kärnor bättre när man strävar efter högre prestanda och högre kapacitet.

Styrenheten innehåller också elektroniken som ansluter flash-lagring till SSD-in- / utgångsgränssnitt. Generellt består styrenheten av följande komponenter:

Inbäddad processor - vanligtvis en 32-bitars mikrokontroller
Elektriskt raderbar datafirmware-ROM
System RAM
Stöd för externt RAM-minne
Gränssnitt för Flash-komponenter
Elektriskt gränssnitt för värd
Felkorrigeringskod (ECC)

SSD: s styrenhet kan vara viktigt att känna till, men i de flesta fall bör det inte påverka ett köpbeslut starkt. Specifika styrmodellnummer kan enkelt hittas på specifikationssidorna för SSD-enheter. Man kan läsa recensioner online om styrenheten om de vill veta om de specifika detaljerna för dess drift.

DRAM-cache

När systemet instruerar SSD att hämta lite data, måste enheten veta var exakt data lagras inuti minnescellerna. Av denna anledning håller enheten en slags "karta" som aktivt spårar där all data lagras fysiskt. Denna "karta" lagras på en enhets DRAM-cache. Denna cache är ett separat höghastighetsminnechip inuti SSD, vilket ofta kan vara av betydelse. Denna form av minne är mycket snabbare än den separata NAND Flash inuti SSD.

Vikten av DRAM-cache

En DRAM-cache kan vara viktig på fler sätt än att bara hålla en karta med data. En SSD flyttar data ganska mycket i ett försök att förlänga livslängden. Denna teknik kallas "Wear Leveling" och används för att förhindra att några av minnescellerna slits ut för snabbt. En DRAM-cache kan vara till stor hjälp i denna process. DRAM-cache kan också förbättra enhetens totala hastighet eftersom operativsystemet inte behöver vänta så länge för att hitta önskad data på enheten. Detta kan förbättra prestandan avsevärt i "OS Drives", där det finns många små operationer som sker mycket snabbt. DRAM-mindre SSD-enheter levererar också betydligt sämre prestanda i slumpmässiga R / W-scenarier. Vanliga uppgifter som webbläsning och OS-processer är beroende av god slumpmässig R / W-prestanda. Därför är det inte så bra att spara några dollar och plocka upp en DRAM-mindre SSD över en med ett ordentligt caching-system.

Host Memory Buffer (HMB) -teknik

Vi vet att SSD-enheter utan internt DRAM-cache översvämmer marknaden som billigare alternativ men de erbjuder sämre prestanda än SSD-enheter som innehåller en DRAM-cache. DRAM-mindre SSD-enheter är inte begränsade till billiga 2,5-tums SATA SSD-enheter, men många medelstora NVMe SSD-enheter inkluderar inte heller en intern DRAM-cache. Det är här värdminnesbufferten eller HMB-tekniken spelar in.

NVMe-enheter kommunicerar till moderkortet via PCIe-gränssnittet. En av fördelarna med detta gränssnitt jämfört med SATA är att det gör att enheten kan komma åt systemets RAM och använda en del av den som sin egen DRAM-cache. Detta är exakt vad HMB-enheter uppnår. Dessa NVMe-enheter kompenserar för brist på cache genom att använda en liten del av systemets RAM som DRAM Cache. Det lindrar många nackdelar med en ren DRAM-mindre SSD. Det kan också vara billigare än NVMe-enheter som inkluderar en inbyggd DRAM-cache.

Ersättning

Visst kan de billigare enheterna inte bara komma undan med att använda systemets RAM som cache? Även om det verkligen finns fördelar med att använda HMB-tekniken än att inte använda cache alls, är prestandanivån fortfarande inte i nivå med enheter som har cache. HMB erbjuder något av en mellanliggande prestanda. Slumpmässig R / W-prestanda förbättras jämfört med DRAM-mindre SSD-enheter och den totala systemets respons är också förbättrad, men inte till nivå med enheter med inbyggt cache. Det handlar om att kompromissa med antingen kostnad eller prestanda.

Det bör noteras att eftersom HMB använder NVMe-protokollet över PCI Express, kan det inte användas på traditionella SATA SSD-enheter.

Preferens

Det råder ingen tvekan om att om du letar efter den absolut bästa prestandan bör du inte köpa en SSD utan DRAM-cache. Även om HMB kan vara användbart för att förbättra prestanda, finns det fortfarande kompromisser som finns med sådana lösningar. Men om du letar efter en värdefull NVMe SSD kan några av alternativen som erbjuder HMB-funktioner vara attraktiva över andra enheter med DRAM-cache. Prestationshiten kanske inte är lika betydelsefull som kostnadsbesparingarna. Att köpa en DRAM-mindre SATA SSD bör undvikas i de flesta scenarier.

Prestationsanalys

IOPS

I / O per sekund eller IOPS är ett mått som anses vara det mest exakta när man bedömer en SSD-prestanda. Slumpmässiga läs- / skrivnummer annonseras mycket aggressivt av tillverkare men de kan också vara vilseledande eftersom dessa siffror sällan kan uppnås i verkliga scenarier. IOPS räknar slumpmässiga pingar till enheten och mäter den prestanda du känner när du startar ett program eller startar upp din dator. IOPS indikerar i allmänhet hur ofta en SSD kan utföra en dataöverföring varje sekund för att hämta data slumpmässigt lagrade på en disk. IOPS fungerar som ett mer verkligt mått än rå genomströmning.

Maximal läs- / skrivhastighet

Det här är de siffror som kan ses i marknadsföringsmaterialet ganska ofta. Dessa siffror representerar SSD: s genomströmning. Dessa siffror (vanligtvis mitten av 500 MB / s för SATA, upp till 3500 MB / s för NVMe) kan vara ganska attraktiva för köparen och pressas därmed aggressivt framåt i marknadsföringsmaterialet. I själva verket är dessa inte en indikation på den verkliga hastigheten i allmänhet och betyder bara främst när du skriver eller läser stora mängder data på en gång.

SSD som OS-enhet

Om du letar efter en solid state-enhet för att sätta på ditt operativsystem, måste några viktiga faktorer övervägas. För det första måste OS-enheter arbeta med många små operationer samtidigt. Detta innebär att höga slumpmässiga R / W-hastigheter kan vara till stor hjälp i detta avseende. Enhetens IOPS-värden bör också tas med i beräkningen eftersom de är mer indikativa för ett realistiskt scenario. Någon typ av cacheteknik, antingen DRAM-cache eller HMB-cache bör betraktas som nödvändig i en enhet som är avsedd att användas som en OS-enhet. Du kan komma undan med en billigare DRAM-mindre enhet men dess uthållighet och prestanda blir mycket lägre än de enheter som rymmer en cache. Varje typ av SSD är dock en betydande förbättring jämfört med traditionella enheter, så det anses viktigt att ha åtminstone en OS SSD i moderna system.

SSD som en Game Drive

Att använda en SSD som en enhet för att lagra dina spel på kan vara ett attraktivt incitament. SSD-enheter är mycket snabbare än hårddiskar så de ger mycket snabbare laddningstider i spel. Detta kan märkas markant i moderna öppna världsspel där spelmotorn måste ladda ett stort antal tillgångar från lagringsmediet. Det finns dock en punkt med minskande avkastning här. Även om den mest grundläggande SATA SSD kommer att ge en mycket snabbare laddningstid än en hårddisk, är det inte särskilt fördelaktigt att få snabbare NVMe- eller Gen 4-enheter för spel, eftersom de knappt ger någon betydande fördel jämfört med SATA. Detta beror på att när du korsar hastigheterna på en traditionell hårddisk är lagringsmediet inte längre flaskhalsen i spelladdningspipelinen. Därför ger alla SSD-enheter ganska lika resultat i speltid. Alla fördelar som erbjuds av NVMe eller PCIe Gen 4 SSD är försumbar och motiverar inte tilläggskostnaden för dessa enheter.

Anledningen till detta är det faktum att spelteknologier i allmänhet är begränsade av generationens konsoler. I det här fallet använder PS4 och Xbox One fortfarande oerhört långsamma hårddiskar. Spelutvecklare måste alltså göra spelet med det långsammare lagringsmediet i åtanke. Medan SSD-enheter ger en hastighetsfördel i laddningstider, är resten av spelupplevelsen ganska lik en hårddisk. Därför kan en traditionell hårddisk fortfarande vara fördelaktig om du planerar att ha en enorm mängd arkivlagring till billigt. En 500 GB-1 TB SATA SSD förutom en stor hårddisk kommer att ge den bästa balansen i detta avseende. Läs mer om hur du använder SSD-enheter som en sekundär lagringsenhet i den här artikeln.

Att använda en SSD som en speldrev har också en annan fördel. På grund av denna arbetsbelastnings natur drar dessa enheter inte enormt nytta av ett DRAM-cache också. Det betyder att du kan komma undan med billigare SATA SSD-enheter som erbjuder mer lagringsutrymme, snarare än att gå till de dyrare alternativen. DRAM-cache hjälper fortfarande till enhetens totala uthållighet så det är inte heller irrelevant heller. Återigen bör en balans mellan värde och prestanda uppnås när du fattar ett beslut.

Uthållighet

Detta är förmodligen en av de viktigaste sakerna att titta på när du köper en SSD. Till skillnad från en snurrande hårddisk (som också har en begränsad livslängd på grund av rörliga delar) använder en SSD NAND Flash-minne för att lagra sina data. Dessa NAND-celler har en begränsad livslängd. Det finns en gräns för hur många gånger data kan skrivas på en viss cell innan den slutar hålla data. Detta kan låta alarmerande, men i själva verket behöver den genomsnittliga användaren inte oroa sig för att data försvinner från sin SSD. Detta beror på att det finns många mekanismer på plats som lindrar detta slitage på NAND-cellerna. "Överprovisionering" är en särskilt användbar funktion i moderna enheter som delar ut en del av kapaciteten för att möjliggöra dataskakning mellan olika celler. Data måste flyttas hela tiden så att vissa celler inte dör för tidigt. Denna process kallas "Wear-Leveling".

Enhetens uthållighet eller tillförlitlighet förbättras vanligtvis om den innehåller en DRAM-cache. Eftersom cacheminnet innehåller en karta över de frekvent åtkomliga uppgifterna är det lättare för enheten att utföra processen för slitageutjämning. Uthållighet marknadsförs vanligtvis i termer av MBTF (Mean Time Between Failures) och TBW (Terabytes Written).

MBTF

MBTF är ett slags komplicerat koncept att förstå. Du kanske upptäcker att MBTF-tal (genomsnittlig tid mellan fel) faktiskt är i miljoner timmar. Men om SSD har en MBTF-klassificering på 2 miljoner timmar betyder det inte att SSD faktiskt kommer att hålla i 2 miljoner timmar. Istället är MBTF ett mått på sannolikheten för fel i en stor provstorlek på enheter. Generellt sett är högre normalt bättre, men det kan vara en förvirrande statistik att analysera.Därför används ett annat mått oftare på produktsidor som är lite lättare att förstå och det kallas TBW.

TBW

TBW eller Terabytes Written beskriver den totala mängden data som kan skrivas till en SSD under dess livslängd. Detta mått är en ganska okomplicerad uppskattning. En typisk 250 GB SSD kan ha ett TBW-betyg på cirka 60-150 TBW och högre är bättre som med MBTF-nummer. Som konsument bör du inte oroa dig för mycket för dessa siffror eftersom det är väldigt svårt att faktiskt skriva all denna information till en enhet på rimlig tid. Dessa kan vara viktiga för företagsanvändare som behöver drift dygnet runt och kan skriva stora mängder data till enheten flera gånger om dagen. Drive-tillverkare erbjuder speciella lösningar för dessa användare.

3DXPoint / Optane

3DXPoint (3D Cross Point) är en framväxande ny teknik som har potential att vara snabbare än någon konsument-SSD som finns tillgänglig nu. Detta är ett resultat av ett partnerskap mellan Intel och Micron och den resulterande produkten säljs under Intels varumärke "Optane". Optane-minne är utformat för att användas som en cacheminne i kombination med en långsammare hårddisk eller SATA SSD. Detta möjliggör högre hastigheter på de långsammare enheterna samtidigt som de behåller större kapaciteter. Optane-tekniken är fortfarande i sin linda men den blir mer och mer populär i vanliga datorer.

Rekommendationer

Det är inte möjligt att rekommendera en enhet för varje användares specifika behov, men vissa allmänna punkter bör komma ihåg när du handlar efter en SSD. Om du letar efter en OS-enhet skulle det vara en bra idé att spendera extra på en trevlig NVMe-enhet med DRAM-cache eller till och med en HMB-implementering. Du hittar våra rekommendationer för de bästa NVMe-enheterna på marknaden i den här artikeln. En bra SATA SSD kommer också att vara mer än tillräckligt för de flesta användare. Billiga DRAM-mindre enheter bör undvikas för denna kategori. Om du vill lagra och spela spel från en SSD skulle det vara smart att leta efter SATA SSD-enheter med högre kapacitet än de dyra NVMe- eller Gen 4-enheterna. Även en DRAM-mindre SSD kan göra jobbet utan någon betydande träff för prestanda. Om uthållighet är av yttersta vikt, överväga de företagsklasser som är speciellt byggda med uthållighet i åtanke som PRO-serien från Samsung.

Slutord

SSD-enheter har blivit en viktig del av moderna spel- eller arbetsstationssystem. Under den längsta tiden har hårddiskar varit vår primära källa för datalagring, men det har förändrats helt på grund av ökningen av snabb och prisvärd flashminne. 2020 är det viktigt att ha åtminstone någon form av solid state-lagring i din dator. I slutet av dagen blir flashlagring billigare och billigare och alla typer av SSD kommer att bli en stor uppgradering över en traditionell hårddisk.

Att handla en SSD beror främst på köparens specifika användningsfall och det finns många alternativ där ute för allas behov. Om du bara vill lägga till en billig högkapacitetsenhet i ditt system för att dumpa alla dina spel på, kommer till och med en billig DRAM-mindre SATA SSD att räcka för de flesta användare. Testet visar att laddningstider för spel inte varierar signifikant mellan low-end och high-end SSD-enheter, men SSD-enheter erbjuder dock ett enormt hopp över traditionella hårddiskar.

Om du planerar att göra SSD till din primära OS-enhet, skulle det vara klokt att investera lite mer pengar i den här komponenten. Att få en snabbare SSD med NAND Flash av god kvalitet och en DRAM-cache ombord förbättrar inte bara prestanda utan också uthållighet och tillförlitlighet på din enhet. Detta är avgörande eftersom OS-enheten måste innehålla de viktigaste filerna på din dator.

Hur som helst är dagarna med att vänta på en kopp kaffe medan ditt operativsystem startar upp långt borta. SSD-enheter har verkligen blivit en viktig del av moderna datorer och är absolut värda investeringen över en hårddisk.