HW novinky: po SLC, MLC a TLC přivítejme QLC NAND flash (diskuse)

[Josef Kufner]

Vzhledem k tomu, ze se stejnak vždy ukládá minimálně celý byte najednou, tak při čtyřech bitech na buňku se budou přepisovat vždy alespoň dvě buňky najednou. Takže počet přepisů bude stejný jako u starších technologií.

[lertimir]

Navíc delete block je 512k buňek.

[lertimir]

Nebo řečeno ještě jinak: pokud má SSD řekněme 1000 garantovaných přepisů dat, než se jeho NAND flash buňky zničí, pak s SLC můžeme přepsat jeho obsah tisíckrát. U MLC je ten nejhorší možný scénář (kdy se VŽDY, při každém zápisu mění stav buňky - tento scénář téměř nikdy nenastává, jde o nejhorší teoreticky existující možnost a řadiče MLC / TLC / QLC používají čím dál sofistikovanější techniky aby to kompenzovaly) odpovídající 500 celkových přepisů, u TLC jsme na 250 a u QLC na 125 přepisech.

A tento výpočet je odkud. Vždy jsem si myslel, že garantovaný přepis dat znamená počet provaděných delete operací, po nichž je ještě možné provést spolehlivý zápis. Ta delete operace je stejně tak jedna ať je v buňce kolik chce bitů. A je také jasné, že při více bitech je třeba přesnější a spolehlivější změření náboje a tím větší chybovost, ale nacpat tam linearitu mezi počtem bitů v buňce a reciproční hodnotou počtu převisů je velmi odvážné tvrzení.

[TT]

Mno zkusíme to přes statistiku a pravděpodobnost. Po delete operaci máte buňky inicilizované na stejnou hodnotu (myslím, že 0). Pokud zapisuji blok dat měním náboj (tj. přepisuji) jen buňky s neodpovídající hodnotou. Tedy u SLC je 50% šance že ji budu přepisovat u MLC je to už 75% (3 stavy ze 4) u TLC (7 z 8) atd. Tj. i kdyby SLC a MLC bunkě měly obě fyzicky 1000 přepisů u MLC se statisticky vyčerpá dříve. Tj. celkový počet přepisů bloku! jako takového je nižší. O kolik nižší závisí na více faktorech tj. můžeme diskutovat kolikrát :) článek nabízí nejhorší scénář. Jinak ještě poznámka - podle wiki je jak u NAND tak NOR buňka čitelná i programovatelná/přepisovatelná individuálně. Proč se tak děje v blocích asi nejlépe tady https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory

Ještě vysvětlivka "přepis" = změna stavu buňky.

[Jendа]

myslím, že 0

1

Ještě vysvětlivka "přepis" = změna stavu buňky.

Jenže vynulování typicky nevadí, destruktivní je erase cyklus (celý erase blok se zaplaví vysokým napětím, až elektrony dotečou do všech buněk).

[trekker.dk]

Jinak řečeno po složité úvaze a výpočtu jsme se podívali do wikipedia a dospěli k tomu, že se přepisují všechny bity...?

[TT]

K vašim odpovědím

Counter-intuitively, placing electrons on the FG sets the transistor to the logical "0" state. - ale je pravda, že na HDD se vždy inicilizovalo na "1" tak nevím jak to je.

K přepisu bloku v sekci Floating-gate transistor je napsáno princip přepisu a změny stavu - a právě změna stavu způsobuje postupné "opotřebení", pokud tedy po erase stavu zapisuji tak se zapisují tj. MĚNÍ pouze určité buňky dle zapisované hodnoty i když je adresován celý blok...

btw doporučuji sekci Memory wear o možnosti zvýšení počtu přepisů - ale jak píšou to asi do výroby nedorazí.

[trekker.dk]

pokud tedy po erase stavu zapisuji tak se zapisují tj. MĚNÍ pouze určité buňky dle zapisované hodnoty

No to jasně, jenže jak už psal Jenda nahoře, to opotřebení způsobuje výmaz, zápis už tak moc ne.

[lertimir]

Jenže ten článek na wiki je divný. Kombinuje velmi kvalitní popisy základních principů, mnohdy spíše zastaralé informace a interpretace novějších situací, které z prvního pohledu vypadají nesmyslně. Z mého pohledu to byl velmi kvalitně napsaný článek tak před 5 možná 4 lety, ale autoři se o rozšiřování nestarali a dále přispívají neumětelové. Konkrétně:

1. In a multi-level cell device, which stores more than one bit per cell, the amount of current flow is sensed (rather than simply its presence or absence), in order to determine more precisely the level of charge on the FG. Je nesmysl. Jednak měření proudu se dělá dost obtížně, za druhé MOSFET jsou konstruovány strmou změnu proudu s napětím, takže při nějakém napětí na CG proud ještě neprochází a při vyšším už ano. Za třetí jakékoliv přechodové stavy jsou zdroj ztrátového tepelného výkonu na čipu. Přechod má být buď uzavřený (odpor blízký nekonečnu a žádný proud) nebo otevřený (odpor blizký nule a žádné napětí na přechodu). Multi level cells se měří několika měřícími napětími viz
2. V části Memory Wear jsou jasně staré informace. Cesta jíž šel průmysl vůbec nebyla cestou snižování opotřebení, nýbrž právě naopak, nic z toho nepodchycují a o to právě jde. Neco jsem našel v článku s NASA ale moc nové to také není.
3. I to předchozí vysvětlení, které se zabývalo dynamikou jednoho bitu je chybné. Pokud bychom měli limit 1000 přepisů tak TLC buňka toho dosáhne statisticky při 8/7*1000=1142 7 krát z 8 zápisů musela se mazat, u MLC 4/3*1000=1333, 3 krát z 4 zápisů se musela mazat, a u SLC 2000 mazal se každý druhý zápis. Takže i na urovni bitu je to blbě. Ale podstatné to není na úrovni bitu, nýbrž na úrovni erase bloku. Tedy otázka je kolikrát je možné provést erase na celém bloku s tím, že počet jednotlivých bitů, které přesáhnou limitní počet přepisu bude menší, než je velikost samoopravných kódů a z bloku bude tím pádem možné ještě dostat spolehlivou informaci. A to rozhodně není lineární závislost. Ale zatím čas na to provést tento pravděpodobnostní výpočet nemám.

[lertimir]

Aj NASA byl jiný článek.

[Mti.]

No hlavne mam pocit, ze tim, ze je u SLC mnohem vice mista mezi jednotlivymi urovnemi dat (vzdalenost meni 0 a 1), tak to snese mnohem vice sumu/opotrebeni. Na ulozeni 3 bitu do 1 bunky uz je na 1 bit "jen" 12% misto 50% rozsahu (nepocitam zakazane pasma, ktere tam taky asi budou), takze na postupne zdechajici bunce uz je "driv" problem udrzet (po dobu pouzitelnosti zarizeni) stabilni hodnotu... proto, predpokladam, je omezeny pocet prepisu, pri nichz jde blok postupne do haje.

[lertimir]

Jasně. A i když snižující se bariéru budou kompenzovat, tak se jim to bude rozpadat rychleji. Jen jsem kritizoval naprosto pitomou nepřímou úměrnost. Tak to proste není.

[TT]

No pokud řekneš kravaťákovi (marketing), že se něco po... tak si vybere nejhorší variantu, aby mu to pak někdo nemohl příšít jako odpovědnost. Ale zase na druhou stranu aspoň víme co se může stát a kdy :) A pro mne upřímně zvyšování počtu bitů na buňku má stejnou perspektivu jako helium v HDD...

[Jendа]

Ach jo. A to jsem se těšil že se zbavím problémů se spolehlivostí vyloučením mechanických faktorů.

Co ale naprosto nechápu je, že se dá koupit 4GB TLC SD karta nebo flashdisk za 90 korun, ale nedá se koupit 1,5GB SLC karta/flashdisk za tutéž cenu (logicky, 1 bit v buňce místo 3, třetinová kapacita ve stejném čipu). Mně by nižší kapacita bohatě stačila, výměnou za to, že to nechcípne když se na to škaredě podívám. Totéž se SSDčky.

[Kvakor]

Prodávají se SLC CF karty pro průmyslové využití (ve velikostech 512Mb-2GB). S pomocí CF/SATA redukce by z toho šel udělat i SSD disk, i když rychlost a IOPS nebude nic mpc (zařízení, pro která se to vyrábí, jso většinou celkem pomalá).

[mps]

IOPS na CFkarte tejto velkosti, ale celkovo akakolvek tychto flashiek (CF,SD) je priam strasna. Je radovo horsia ako stary 1.8" HDD :(

[lertimir]

Souhlas. před časem jsem použil malou USB flash na systémový disk domácího serveru, (samozřejmě jsem zrušil atime, nicméně při aktualizaci balíčků padala rychlost na 500-900kB/s. karty na tom nejsou lépe.

[vlk]

lacne flash disky a karty maju mizerne IOPS, takze ak chces dobry vykon, tak to ide aj s tym, ale chce siahnut hlbsie do kapsy

[Jirka]

Pro read only / v kombinaci s ramdiskem pro /var a /tmp a klasickým HDD pro uživatelská data to může bejt použitelný a cenově zajímavý.