Die Vorteile der Verwendung von SLC-Puffer mit SSDs

Author Errison Chi | 20. April 2021 | Alle, Technologie

Die Verwendung eines SLC-Puffers wurde zusammen mit der Erhöhung des 3-Bit-pro-Zelle-Flash (TLC) angepasst, um die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen.

Der SLC-Puffer wird vom TLC-Array getrennt und stattdessen durch eine Befehlssequenz im SLC-Modus ausgeführt. Die SLC-Pufferkapazität ist für verschiedene SSD-Kapazitäten unterschiedlich und basiert auf einem konstanten Verhältnis zur gesamten SSD-Kapazität. Durch den Wechsel in den SLC-Modus ist die Auslastungszeit einer Festplatte kürzer als im TLC-Modus, was eine höhere Leistung beim Betrieb einer SSD mit dem SLC-Puffer ermöglicht.

Über SLC-Puffer

Es gibt zwei Arten von SLC-Puffer; statisch und dynamisch. Die Firmware der SSD kann den Anfangszustand des SLC-Puffers festlegen. Die SSDs von Phison definieren den statischen SLC-Puffer als Zone D1 und den dynamischen SLC-Puffer als Zone D3.

Statischer SLC-Puffer (D1)

Der im SLC-Modus ausgeführte TLC-Flash muss vom TLC selbst getrennt sein. Zone D1 ist nur verfügbar, während der Rückkopiervorgang im TLC-SSD-Firmware-Vorgang aktiv ist. Die gesamte SSD-Kapazität bestimmt die Kapazität der Zone D1. Je höher die SSD-Kapazität, desto größer die Zonenkapazität der Zone D1.

Dynamischer SLC-Puffer (D3)

Ein dynamischer SLC-Puffer, der mit TLC-Flash verwendet wird, was bedeutet, dass der SLC-Puffer in Zone D3 den TLC-Flash dynamisch nutzen kann, indem das Zählausgleichsschema gelöscht wird. Die SSD-Firmware ist so konfiguriert, dass bei jeder Verarbeitung des dynamischen SLC-Puffers der Block mit der niedrigsten Löschanzahl ausgewählt wird. Der dynamische SLC-Puffer kann mithilfe von FW-Berechnungen basierend auf der Flash-Ausdauer für verschiedene Flash-Typen automatisch deaktiviert werden.

Dynamische und statische SLC-Puffer können zusammen verwendet werden, um die Datenprogrammierungsleistung verschiedener Eingabedaten von TLC-, NAND- und SSD-Anwendungen weiter zu verbessern.

Ablauf des SLC-Pufferbetriebs

Basierend auf Flash-Standards stehen auf SSD zwei Betriebsmodi zur Verfügung; „Copy Back“ und „FSP (Full Sequence Programming)“.
Wenn eine SSD das Zurückkopieren verwendet, werden Hostdaten in Zone D1 verschoben. Wenn Zone D1 voll ist, werden die Daten in Zone D3 SLC verschoben. Wenn sowohl Zone D1 als auch Zone D3 SLC voll sind, wechselt das SSD-Laufwerk in den TLC-Modus. Im TLC-Modus werden alle Daten, die sich in Zone D1 SLC befinden, an TLC geleert und die Schreibgeschwindigkeit des Hosts verringert sich.

Wenn eine SSD FSP verwendet, wird nur der dynamische SLC-Puffer der Zone D3 verwendet und Hostdaten werden direkt in den SLC der Zone D3 geschrieben. Wenn Zone D3 voll ist, werden Daten in den TLC-Bereich der Zone D3 geschrieben.

Der Hauptunterschied zwischen „Copy Back“ und „FSP“ besteht darin, dass „Copy Back“-Daten zuerst einen SLC-Puffer der Zone D1 durchlaufen müssen und dann vom SLC-Puffer der Zone D1 in den TLC-Flash-Bereich der Zone D3 kopiert werden, der SSD enthält Hintergrundoperationen wie GC. FSP kann eine schnellere Option als das Zurückkopieren sein, da Daten immer direkt in Zone D3 geschrieben werden, ohne den Puffer der Zone D1 zu durchlaufen.