Тест и обзор: Crucial MX300 750 GB (CT750MX300SSD1) – SSD с памятью 3D NAND

Страница 2: Crucial MX300 750 GB SSD | В деталях

Если все производители для 2D-памяти используют технологию плавающего затвора, при разработке 3D-памяти пути разделились. Samsung считает, что технология ловушки зарядка обеспечит большую плотность хранения данных с меньшим размером структуры. Intel и Micron, которые занимаются производством флэш-памяти под зонтиком совместного предприятия IM Flash Technologies, продолжают опираться на технологию плавающего затвора, поскольку она присутствует на рынке намного дольше, поэтому и опыта накопилось больше.

Защитники обеих технологий считают, что именно их решение завоюет мир. Также в блоге Crucial упоминается технология CMOS Under the Array (CUA), дающая существенные преимущества при производстве 3D NAND. В ближайшие годы технологии плавающего затвора и ловушки заряда будут существовать параллельно, пока одна из них не покажет значимые преимущества над другой. Кто победит – сказать сегодня вряд ли возможно.

Технология Intel и Micron сегодня позволяет создавать кристаллы емкостью 384 Гбит, в накопителе Crucial MX300 750GB как раз используются 16 таких кристаллов, что и дает емкость 768 Гбайт. Урезать емкость до 500 или 512 Гбайт неразумно, именно поэтому Crucial выбрала довольно странную емкость 750 Гбайт. У Crucial MX300 избыточность составляет 9%, что вполне типично для накопителей потребительского класса.

У других накопителей семейства, которые должны появиться позднее в этом году, емкость наверняка тоже будет странной, например, 375 Гбайт или 1,125 Тбайт. Вполне возможно, что появится модель на 1,5 Тбайт, Crucial также может выпустить SSD на 1,875 Тбайт или даже 2,3 Тбайт. Также возможны варианты и с другим размером избыточности. Здесь все зависит от того, какие модели Crucial пожелает представить в будущем. Также вполне вероятно появление накопителей в формате M.2, но с интерфейсом SATA, а не PCI Express.

Намного менее интересен контроллер – обычный Marvell 88SS1074. Мы его уже неоднократно встречали ранее, на тех же накопителях Plextor M7V, но там он используется вместе с планарной TLC-памятью Toshiba, что сказывается на производительности.

Обратите внимание на наличие функции, которая обычно встречается только у накопителей корпоративного класса - Power Loss Protection или защиту от сбоя электропитания. Присутствие функции можно определить по многочисленным конденсаторам на плате Crucial MX300. Они запасают достаточное количество энергии, чтобы в случае сбоя электропитания накопитель продержался порядка одной миллисекунды. Впрочем, отличия от корпоративной версии се же есть, так как у Crucial MX300 защищаются только данные, уже записанные во флэш-память. А данные в кэше DRAM в случае сбоя электропитания могут быть потеряны.

Возникает вопрос: зачем нужно защищать данные, которые уже записаны в энергонезависимую флэш-память? Для ответа следует присмотреться к работе памяти MLC/TLC. Для записи данных ячейки следует программировать. Технически это выглядит как прикладывание к ячейке напряжения, после чего в ней накапливаются электроны. Эти электроны, в свою очередь, обнаруживаются при чтении ячейки, определяя одно из возможных состояний.

В случае памяти MLC в каждой ячейке хранятся два бита, то есть возможны четыре состояния. У TLC хранятся уже три бита, поэтому возможных состояний уже восемь. Работу Power Loss Protection проще всего описать на примере памяти MLC. Ячейки памяти программируются не отдельно, а группируются в страницы, причем они разделяются на верхние и нижние страницы. Сначала записываются нижние страницы (один бит в ячейке), после чего программируются верхние страницы на тех же ячейках уже с двумя битами.

Ячейка программируется двумя состояниями L0 или L1, которые при считывании ячейки определяются как бит 1 или 0. Проблемы могут возникать, если требуется на тех же ячейках записать верхнюю страницу, то есть запрограммировать для каждой ячейки второй бит. Если ячейка была запрограммирована на L0, то после программирования она получит уровень L0 (битовая последовательность 11) или L1 (10). Если в нижней странице ячейка была запрограммирована на L1, то после программирования второго бита в верхней странице она примет состояние L2 (00) или L3 (01).

Программирование верхней ячейки требует определенного времени, и если в этот промежуток электропитание пропадет, существует вероятность перехода ячейки в неопределяемое состояние. Уровень ячейки может случайным образом измениться или ячейка "застрянет" между уровнями. Хуже того, подобное некорректное программирование может повлиять на целостность данных и в нижней странице, запрограммированной ранее. Технология Power Loss Protection, которую Crucial использует еще с накопителей M500, предотвращает порчу данных в нижней странице при записи данных в верхнюю страницу и сбое. Но данные, которые записываются в верхнюю страницу, будут потеряны. Так что перед нами все же частичная защита Power Loss Protection, но не полная.

Вкратце рассмотрим технологию Dynamic Write Acceleration (DWA), реализацию SLC-кэша от Crucial. В первой колонке (с кэшем) представлены результаты пропускной способности последовательной записи в течение первых пяти секунд. Во второй колонке (без кэша) мы записывали данные уже 120 секунд, но скорость измеряли на протяжении последних пяти секунд.

Накопитель записывал данные на максимальной скорости порядка 110 секунд, после чего производительность записи падала. Соответственно, емкость кэша составляет порядка 50 Гбайт. В отличие от конкурентов, Crucial выделяет фиксированную область под SLC-кэш, хотя некоторые конкуренты реализуют кэш более динамично: ячейки программируются в быстром режиме SLC пока остаются свободные области, после чего программирование выполняется в режиме TLC. В повседневной работе вы вряд ли заметите снижение производительности записи, поскольку длительные операции записи подобных объемов возникают очень редко.