SLC,MLC和TLC参数比较

ssd容量
提供给终端用户使用的最终容量大小,字节(byte)为单位,记住标称的数据都是十进制为单位,程序员出身的人容易把它当成二进制,同样一组数据,二进制比十进制会多出7%的容量,例如:
十进制128gb:128*1000*1000*1000 = 128,000,000,000字节
二进制128gb:128*1024*1024*1024 = 137,438,953,472 字节
二进制行业内称作裸容量,十进制叫用户容量。裸容量比用户容量大约多出了7%。
这里指gb,当进入到tb级时,这个数值更大。读者可自行计算。
对于闪存本身,它是以二进制提供容量的。那么,二进制裸容量多出的7%容量在ssd内部做什么用呢?ssd可以利用这多出来的7%空间管理和存储内部数据,比如把这部分额外的空间用作ftl映射表存储空间、垃圾回收所需的预留交换空间、闪存坏块的替代空间等等。这里的7%多余空间也可以成为op概念(over provision),公式是:
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介质信息
这很关键,当前ssd盘核心存储介质是闪存,闪存这种半导体介质有一些自身物理特性的限制,例如寿命(pe cycles,编程擦除次数),program(写编程)、erase(擦除)和read(读)时间,温度对读写擦的影响,闪存页的大小,闪存块的大小……这些都是介质的信息,介质的好坏直接影响数据存储的性能和完整性。
闪存分slc,mlc, tlc (甚至qlc),它指的是一个存储单元存储的比特数:
slc = single-level cell ,即单个存储单元存储一比特的数据。slc速度快,寿命长(约5-10万次擦写寿命),但价格超贵(约mlc 3倍以上的价格)。
mlc = multi-level cell,即单个存储单元存储多比特(但一般指两比特)的数据。mlc速度一般,寿命一般(约3k-10k次擦写寿命),价格一般。
tlc = trinary-level cell,即单个存储单元存储三比特的数据,也有闪存厂家叫8lc,速度慢,寿命短(约500-1500次擦写寿命),价格便宜。
表1-1 slc,mlc和tlc参数比较
闪存发展到现在,经历了2d平面到现在的3d立体制程(process)的大发展,目标只有一个:硅片单位面积(mm2)能设计生产出更多的比特(bits),让每gb成本和价格更低。这是介质厂商的目标和客户的诉求,同时也是半导体工业发展的趋势。
图1-1 2d vs. 3d 闪存结构示意图
来看一下2d到3d的单位面积比特数的比较,48层samsung的3d v-nand每mm2能生产出2600mb的数据,三倍于2d 闪存,所以同样的晶元可以切割3倍的数据量,简单计算的话每gb的价格能降为1/3。
表1-2 不同闪存密度对比
最后我们来看一下各家闪存生产发展节点图,一句话来概括的话,最终竞争的目标:在制程允许的范围内,发展更密、更快、价格更低的闪存产品。
图1-2 闪存原厂路线图
3
外观尺寸
ssd是标准件,外观尺寸需要满足一定的规定要求(长宽高和接口连接器),这又通常称之为form factor。那ssd会有哪些form factor呢?细分为3.5寸、2.5寸、1.8寸、m.2、pcie card、msata、u.2等form factor标准,每个form factor也都有三围大小、重量和接口引脚等明确规范。
form factor标准组织:
https://www.snia.org/forums/sssi/knowledge/formfactors
http://www.ssdformfactor.org/
图1-3 ssd尺寸部分一览
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其他
我们这里看看温度和认证及兼容性信息这两个参数。
所有工业品都有温度规范,ssd应在一定温度范围内使用。工作温度:0℃-70℃,说的是ssd在运行状态时工作温度,超出0-70摄氏度温度范围ssd可能出现产品异常和数据异常,不在产品保证和保修范围内。非工作温度:-50℃-90c,ssd储存和运输期间的温度,非开机工作状态,提供客户产品运输和仓库存储时温度参考用。超出-50℃-90℃,ssd可能会发生损坏。
认证及兼容性信息:ssd硬件和软件都应通过一定认证测试来反映产品的标准测试情况,给客户一些明确的信息是不是过了相应的测试。认证和兼容性是对应标准组织的测试集,标准组织属于第三方,独立客观,测试通过意味着免去了客户一部分测试。
性能剖析
1
性能指标
硬盘性能指标一般包括iops(input output operations per second, 反映的是随机读写性能), 吞吐量(throughput,单位mb/s,反映的是顺序读写性能), response time/latency (响应时间/时延,单位ms或us)。

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