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Armazenamento NAND Flash em estado sólido: SLC, MLC, TLC, QLC

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Publicado em5 dias atrás | | | |
Drives de estado sólido (SSDs) são cada vez mais preferidos por mais usuários devido à sua alta velocidade e alto desempenho. No entanto, com os múltiplos tipos de partículas SSD disponíveis no mercado, como SLC, MLC, TLC e QLC, muitos consumidores frequentemente ficam confusos ao comprar. Quais são exatamente as diferenças entre esses tipos de partículas? Qual deles é certo para as suas necessidades? Este artigo fornecerá uma análise abrangente dos SSDs SLC, MLC, TLC e QLC para ajudá-lo a tomar decisões de compra mais informadas.



Ordenado por velocidade e preço: SLC>MLC> TLC>QLC>PLC

Ordenado por capacidade: PLC>QLC> TLC>MLC>SLC

Atualmente, as soluções de aplicação mais comuns são TLC e QLC. SLC e MLC são voltados principalmente para aplicações militares, empresariais e outras, e possuem características de escrita de alta velocidade, baixa taxa de erro e longa durabilidade.

Princípios básicos e definições

Para entender os diferentes tipos de partículas SSD, primeiro precisamos começar com seus princípios básicos de armazenamento. SSDs dependem de chips de memória flash para armazenar dados, e a menor unidade de armazenamento de dados é chamada de "célula". De acordo com a quantidade de dados que pode ser armazenada em cada célula, as partículas de memória flash são classificadas de forma diferente:

SLC(Célula de Nível Único): Cada célula armazena 1 bit de dados.
MLC(Célula Multinível): Cada célula armazena 2 bits de dados.
TLC(Célula de Nível Trinário): Cada célula armazena 3 bits de dados.
QLC(Célula de Quatro Níveis): Cada célula armazena 4 bits de dados.

Podemos comparar células com uma folha de papel grade, e os dados são equivalentes a soja colocada em uma grade. O SLC só pode comportar 1 soja por grade, o MLC pode conter 2, o TLC pode comportar 3 e o QLC pode comportar 4 soja. Ao mesmo custo, à medida que a quantidade de dados armazenados por célula aumenta,O espaço de armazenamento está aumentando gradualmente, mas os problemas de estabilidade e longevidade que isso acompanha se tornaram mais complexos



Depois de entender os princípios básicos, vamos analisar mais de perto as características de cada tipo de partícula.

SLC: Unidade de armazenamento de um único nível

SLC é o tipo mais antigo de armazenamento em estado sólido, armazenando 1 bit de dados por célula. Devido à pequena quantidade de dados armazenados, sua faixa de variação de voltagem é pequena, o que o torna excelente em velocidade de escrita e tem uma longa vida útil, com uma vida útil teórica de apagamento de até 100.000 vezes. No entanto, como os dados armazenados em cada célula são limitados, são necessárias mais células para atingir uma certa capacidade de armazenamento, o que leva a altos custos de armazenamento. No entanto, partículas SLC são usadas principalmente em produtos de alto nível empresarial e cenários de aplicações profissionais devido à sua alta velocidade e durabilidade, como servidores e data centers.

MLC: Unidade de armazenamento em múltiplos níveis

O MLC armazena 2 bits de dados por célula, o que tem uma densidade de armazenamento melhor em comparação ao SLC, e o mesmo número de células pode armazenar mais dados, reduzindo assim o custo. No entanto, como cada célula precisa distinguir mais estados de tensão para armazenar dados de 2 bits, sua vida útil e velocidade são reduzidas em comparação com SLC, e o número teórico de apagamento é de 3000 a 5000 vezes. No entanto, o MLC encontra um bom equilíbrio entre desempenho e custo, por isso é frequentemente usado em produtos de alto padrão para consumidores.

TLC: Unidade de armazenamento de três níveis

O TLC armazena 3 bits de dados por célula, o que aumenta ainda mais a densidade de armazenamento e reduz os custos. No entanto, correspondentemente, sua vida útil é ainda mais reduzida, com um apagamento teórico de 1000 a 3000 vezes. O TLC é adequado para uso diário de drives de estado sólido, embora a velocidade seja um pouco menor que SLC e MLC, mas com o avanço contínuo da tecnologia, o desempenho do TLC melhorou muito e agora se tornou a partícula principal no mercado.

QLC: Unidade de armazenamento de quatro níveis

O QLC armazena 4 bits de dados por célula e possui a maior densidade de armazenamento, o que significa que mais dados podem ser acomodados no mesmo espaço físico ao menor custo. Mas, ao mesmo tempo, sua vida útil e velocidade também são as menores entre esses tipos de partículas, e o número teórico de apagamento é apenas de 150 a 300 vezes. O QLC é voltado principalmente para usuários que precisam de muito espaço de armazenamento e são mais sensíveis a preços, embora a vida útil seja relativamente curta, mas é suficiente para escritórios domésticos e comerciais comuns.

Desempenho vs. cenários de aplicação

Diferentes tipos de partículas têm desempenhos distintos e são adequadas para diferentes cenários.

Em termos de desempenho, SLC é, sem dúvida, o melhor, com as velocidades de escrita e leitura mais rápidas, seguido por MLC, depois TLC, e QLC com o menor desempenho. No entanto, deve-se notar que o desempenho dos SSDs não é apenas afetado pelo tipo de partículas, mas também está intimamente relacionado ao chip de controle principal e ao design do cache. SSDs equipados com controles principais de alta qualidade e caches independentes podem melhorar ainda mais o desempenho geral com base no desempenho das partículas.

Com base no desempenho e características acima, SSDs com diferentes tipos de partículas são adequados para diferentes cenários:

SLC: Devido à sua alta velocidade,Alta durabilidade e confiabilidade, adequado para alta carga e alta confiabilidadeAplicações de nível empresarial, como servidores, bancos de dados, etc., esses cenários exigem velocidade e estabilidade extremamente altas de leitura e gravação de dados.

MLC: Tem um bom equilíbrio entre desempenho e custo, e é adequado para usuários avançados que têm certos requisitos de desempenho e equilíbrio de custos, como gamers e criativos, que precisam de velocidade mais rápida para atender às necessidades de carregamento de jogos ou processamento de materiais, e têm certas considerações de custo.

TLC: O desempenho e o custo são relativamente moderados, adequados para a maioria dos usuários domésticos comuns e de escritório, e conseguem lidar totalmente com armazenamento diário de arquivos, navegação na web, uso de softwares de escritório, etc.

QLC: Baixo custo e pode fornecer muito espaço de armazenamento, adequado para usuários com orçamentos limitados e que precisam de muito espaço, como cenas com armazenamento intensivo de dados, mas baixa frequência de leitura, como armazenar um grande número de filmes, fotos, etc.

resumo

Os quatro tipos de partículas SDD, SLC, MLC, TLC e QLC, cada um possui suas próprias características e cenários aplicáveis. O tipo de SSD que você escolher depende das suas necessidades específicas e orçamento:SLC é adequado para aplicações profissionais de alto nívelO MLC é econômico, o TLC é adequado para uso doméstico comum e o QLC é adequado para necessidades iniciais de armazenamento de grande capacidade.

1. Em termos de custo de produção, SLC>MLC>TLC>QLC
2. Em termos de velocidade de leitura e gravação, SLC>MLC>TLC>QLC
3. Em termos de vida útil, SLC> MLC> TLC>QLC

Vida útil:

SLC tempo de vida teórico = 120*100000/10=1200000 dias = 3287,67 anos;

Vida teórica MLC=120*3000/10=36.000 dias=98,6 anos;

TLC vida útil teórica = 120*500/10=6000 dias = 16,44 anos;

Vida útil teórica da QLC = 120*150/10 = 1800 dias = 4,93 anos.

Número de apagamentos:

SLC (unidade de armazenamento de camada única) apagamento teórico multiplicado por 100.000 vezes, MLC (unidade de armazenamento de camada dupla) por 3000-10.000 vezes; TLC (Unidade de Armazenamento da Camada 3) de 500 a 1000 vezes; QLC (unidade de armazenamento de quatro camadas) é apenas 150 vezes, então a vida útil de um disco rígido assim é muito intuitiva.



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