e
sv

SSD’lerde NAND Teknolojisi: TLC, QLC ve MLC

avatar

Mehmet

  • e

    Mutlu

  • e

    Eğlenmiş

  • e

    Şaşırmış

  • e

    Kızgın

  • e

    Üzgün

Bildiğiniz üzere piyasada tüketiciler için hazırlanan ve kurumsal seviyede farklı SSD’ler yer alıyor. Ayrıyeten kimi şoförler performansa, kimisi dayanıklılığa, kimileri da düşük bütçeye odaklanıyor. Üreticiler SSD üretiminden sonra üretimini farklı testlerden geçiriyor ve farklı derecelendirme biçimleri var.

Öte yandan eser kümesine nazaran SSD’lerin içindeki NAND yongalarının tipi, denetimciler ve öbür bileşenler değişiklik gösterebiliyor. Münasebetiyle bir katı hal şoförü alırken yalnızca reklamı yapılan bedellere bakmak kâfi değil. Artık ise SSD içinde yer alan NAND cinslerinin performansı nasıl kıymetli ölçüde etkilediğine bakacağız.

NAND flaş bellek bilgileri, dijital sinyaller (bitler) olarak temsil edilir ve NAND bellek hücrelerinde depolanır. Bu hücrelerde depolanan bit sayısı ise kullanılan belleğin çeşidini belirler. Tek düzeyli hücre (single-level cell-SLC) flaş bellek, hücre başına bir bit içerir. Çok düzeyli hücre (multi-level cell-MLC) ise hücre başına iki bit ile kapasiteyi iki katına çıkarır. Üç düzeyli hücre (triple-level cell-TLC) kestirim edebileceğiniz üzere hücre başına üç bit ve dört düzeyli hücre (quad-level cell-QLC) dört bit barındırıyor. Yani SLC yongalara kıyasla kapasitesinin dört katına çıkmasına imkan tanıyor.

SSD’ler piyasaya çıktığından beri kapasiteler daha da büyüdü. Mevcut sanayinin maksadı depolama kapasitesini artırmakken, maliyetleri de mümkün olduğunda en aza indirmek. Bu hedef doğrultusunda SSD’ler klâsik sabit disklerin maliyetine yavaş yavaş yaklaşıyor ve daha ağır bellek hücreleri geliştirilmeye devam ediyor. Kestirim edebileceğiniz üzere sabit disklerin maliyetine ulaşmak için hala vakte gereksinim var.

Daha uygun fiyatlı ve yüksek kapasiteli şoförlere olan talep, SLC ve MLC tabanlı SSD’lerin azalmasına neden oldu. TLC artık ana akım haline geldi ve piyasada halihazırda bulunan eserlerin birçok TLC bellek taşıyor.

QLC için hala nispeten yeni diyebiliriz, lakin düşük maliyetlerle birlikte alıcıların talebinin artmasını bekliyoruz ve bilhassa HDD’lerini büsbütün yeni süratli şoförlerle değiştirmek isteyenlerin istekleri karşılanabilir.

NAND bellek hücreleri, yıpranmadan evvel sadece sonlu sayıda program/silme (program/erase-P/E) döngüsüne (yazma döngüsü) sahip. Bu bahiste birçok detay olsa da bu farklı bir makalenin konusu. Özetleyecek olursak, yüksek yoğunluğa sahip hücreler düşük yoğunluklu hücrelere nazaran daha dayanıksız. Örneğin, MLC çoklukla TLC’den daha sağlam yapıya sahip.

Bunun yanında MLC’nin ekseriyetle TLC’den daha süratli olmasını ve TLC’nin QLC’den daha süratli masını bekleyebiliriz. Fakat yeni SSD’ler, daha yavaş NAND yonganın eksikliklerini kapatmaya yahut ortadan kaldırmaya yardımcı olan çoklu optimizasyon formülleriyle geliyor.

Buna kusursuz bir örnek olarak, şoförün kullanılmayan alanlarının SLC NAND olarak kullanılabileceği “SLC-caching” teknolojisini verebiliriz. Bu teknoloji birçok bilgisayarda ve istemci bilgi süreç ortamlarında sıklıkla olduğu üzere, kısa vadeli iş yükleri için çok yeterli performans sağlıyor.

Olgun HDD pazarının tersine, bir SSD seçimi yaparken zorlanabilirsiniz çünkü piyasada çok fazla marka ve model göreceksiniz. Tüketiciler için sunulan TLC ve hatta QLC şoförler ile ekseriyetle etkileyici performans rakamlarımdan bahsedilirken, pratik durumlar altında incelendiğinde bu şoförlerin gerçek performans profilleri ortaya çıkıyor.

Her maksat segment kümesi için yaygın olarak bulunan iki disk ve toplamda altı diski karşılaştıracak olursak:

KümeNANDDayanıklılıkFiyat
Bilgi Merkezi Ağır Okuma / Giriş seviyeTLC0.75 DWPD0.30 dolar/GB
Tüketici / Üst seviyeTLC0.33 DWPD0.23 dolar/GB
Tüketici / En düşük maliyetQLC0.1 DWPD0.16 dolar/GB

Not: Fiyatlar için Crucial, Intel ve Samsung markalı SSD’ler ve birçok satıcının ortalaması alındı.

Öncelikle şoförlerdeki “burst performence” terimini bir aygıtın her bir data kesimini farklı bir süreçte iletmek için gereken tüm adımlardan geçmeden tekrar tekrar data ilettiği durum olarak tanımlayabiliriz.

Şoför performansını ölçmek için tanınan bir yardımcı program olan CrystalDiskMark kullanıldı. Depolamadaki kuyruk derinliği (queue depths), bir ünite için bekleyen giriş/çıkış (G/Ç) isteklerinin sayısını temsil ediyor. Daha yüksek kuyruk derinlikleri ve iş parçacıkları tipik olarak daha yüksek performansla sonuçlanır, lakin birçok tüketicinin iş yükünde girdi ve çıktı sayısı çoklukla daha düşüktür. Sanal makineleri ve DB depolamayı içeren BT altyapısı, çoklukla daha yüksek kuyruk derinlikleri ve iş parçacıklarına gereksinim duyuyor.

Evrak transfer testleri için AJA Sistem Testi’nin sonuçlarına bakabiliriz. Bu araç, öncelikle içerik geliştiricilerin kullandığı depolama sistemlerinin yüksek çözünürlüklü akışları desteklediklerini doğrulamak için tasarlandı. Sisteme 64 GB’lık bir evrak yazıldı ve sonuçlar çabucak aşağıdaki üzere. Elbette kimi kullanıcılar için bu hala hafif bir iş yükü lakin kullanıcıların büyük bir belgeyi taşıdığı bir senaryoyu temsil ediyor.


Tüm şoför kümeleri, kısa ve burst tipi testlerde beklendiği üzere çok güzel sonuç verdi. Buradaki performans sayılarına dayanarak gerçek dünya kullanımında hiçbir fark görmeyeceğiniz sonucuna varabiliriz. Kâfi SLC önbellek boyutları, daha yavaş QLC şoförlerinin bile şahane performans göstermesini sağlıyor.

Evvelki testler şoförler büsbütün boş durumdayken yapıldı. Bu da dinamik SLC önbelleğe alma özelliğine sahip şoförlerin daha rahat çalışmasını sağladı. Yeni testlerde her şoför %65 kapasiteye kadar dolduruldu ve tıpkı 64 GB okuma/yazma iş yükü için AJA Sistem Testi kullanıldı.

Büsbütün boş olduğu vakte kıyasla, kurumsal şoförler yanılgı hissesi niteliğindeki farklar sundu. Tüketici TLC şoförleri ise başarılı yazma suratlarını korurken okuma performansında biraz daha yavaştı ve olağan günlük kullanımda pek bir şeyin fark etmediğini not düşelim. QLC şoförlere gelince, performansın kıymetli bir ölçüde gerilediğini söylemek mümkün.

Şoförlerin kararlı durum performansını gözlemlemek için artık tam şoför doldurma testine geçelim. Bu test birebir vakitte ağır bir NAS üzerinde SSD önbelleği kullanımının iş yükü performansını gösteriyor. Ayrıyeten test şoföre kurtarma için rastgele bir vakit vermediğinden, şofördeki tüm SLC önbelleğe alma düzenekleri tam olarak kullanılıyor.

Grafiklerde yatay eksen, yazılan depolama kapasitesinin yüzdesini temsil ediyor. Birincisi kümeler için ham sürat ortalaması, ikinci ise bu testteki azamî yüzde olarak suratı temsil ediyor.

Beklendiği üzere, burada en çok kurumsal ortamlara yönelik diskler kendini göstermiş. Tüketici TLC şoförleri süratli bir biçimde çalışmaya başladı, lakin önbelleklerini kullanmaya başladıkça çöküşe geçti.

QLC şoförler aslında hayli büyük önbelleklerle desteklenirken daha uzun mühlet süratli kalmaları sağlanıyor. Lakin bunun ardındaki neden, önbellek dolduğunda ve NAND belleğe direkt yazıldığında düşük yazma suratlarının önüne geçmek. Testlerde ise HDD’lerden daha makus sıralı yazma suratları görüyoruz.

Öte yandan burada kullanılan kurumsal disklerin çoğunlukla giriş düzeyi modellerden oluştuğunu ve ağır okuma gerektiren iş yükleri için sınıflandırılmış olduğunu not düşelim. Fakat tekrar de istikrarlı ve sürdürülebilir performans sağlayabiliyorlar. Daha kıymetli ve üst seviye modeller ekseriyetle daha yüksek yazma suratları sunabiliyor ve DWPD (dayanıklılık) bedelleri daha yüksek.

Sonuç ve Kıymetlendirme

SSD’ler için reklamı yapılan performans sayılarını ayrıntılıca denetim etmek her vakit kıymetlidir. Test sistemleri ve şartları, üreticiler ortasında farklılık gösterebilir ve tüketici şoförleri için ekseriyetle kısa vadeli iş yükleri baz alınıyor.

Tüketici SDD’leri, tüm her şeye karşın PC yahut NAS depolama sisteminizi kıymetli ölçüde hızlandırmak için hala epeyce uygun seçenekler sunuyor. Sabit disklere kıyasla her ne kadar yüksek performanslı olsalar da, bu şoförlere daha ağır ve uzun işler yüklendiğinde performansları bazen kıymetli ölçüde düşebiliyor.

QLC şoförler maksatları için, yani ağır okuma iş yüklerinde HDD’lerin yerini alacak düşük maliyetli şoförlere nazaran eksiksiz. Bu SSD’ler, en yüksek performans bedelleri baz alındığında üst seviye TLC tabanlı şoförlere bile rakip olabilirken, kararlı durumdaki performansları bazen kâfi olmayabiliyor.

TLC NAND hem üst seviye tüketici hem de kurumsal disklerde süratli bir biçimde benimsenmeye başladı. O denli ki her vakit en güzelini isteyenler bu yongalarla desteklenen SSD modellerine yönelebilir.

NAS’ta kullanım için kurumsal sınıf şoförlerin değerli epey açık. Daha yüksek dayanıklılık derecelerinin yanı sıra, bilhassa sanal makineler ve başka kritik sistemlere depolama sağlarken performans tutarlılığı son derece değerli.

  • Site İçi Yorumlar

En az 10 karakter gerekli