NAND-SSD: Was bringt NAND-Flash auf die SSD? [Partitionsmagie]

Zusammenfassung :

Wie wir alle wissen, ist eine SSD ein Speichergerät, das Baugruppen mit integrierten Schaltkreisen (DRAM, NAND-Flash, 3D XPoint) verwendet, um Daten dauerhaft zu speichern. Wenn Sie jedoch bei Amazon suchen, ist das Speichermedium der meisten SSDs NAND-Flash. Was ist dann mit? NAND SSD ? Lesen Sie diesen Beitrag, in dem MiniTool erklärt Ihnen, was NAND-Flash ist und was es für SSD bringt.

Schnelle Navigation :

• Was ist NAND Flash?
• Defekte von NAND Flash
• Technologischer Fortschritt: Prozesstechnologie
• Technologischer Fortschritt: SLC gegen MLC gegen TLC gegen QLC
• Technologischer Fortschritt: 2D NAND vs 3D NAND
• Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung von NAND SSD
• Endeffekt
• Benutzerkommentare

Was ist NAND Flash?

NAND-Flash ist eine Art nichtflüchtiger Flash-Speicher. Zum Speichern von Daten sind elektrische Schaltkreise erforderlich, zum Speichern von Daten ist jedoch kein Strom erforderlich. Dies ist auch einer der Gründe, warum SSDs NAND-Flash als Speichermedium anstelle von DRAM verwenden (ein weiterer Grund ist, dass NAND-Flash billiger als DRAM ist ).

Weiterführende Literatur:

3D XPoint ist eine nichtflüchtige Speichertechnologie, die im Juli 2015 von Intel und Micron Technology gemeinsam entwickelt wurde. Intel nennt Optane für Speichergeräte, die diese Technologie verwenden, und Micron nennt sie QuantX. Es wird gesagt, dass die Leistung von Optane besser ist als die von NAND SSD und der Preis niedriger als der von DRAM.

NAND-Speicherzellen bestehen aus zwei Arten von Gates: Steuer- und Floating-Gates. Beide Gates helfen dabei, den Datenfluss zu steuern. Wenn Sie eine Zelle programmieren (Daten schreiben), wird eine Spannungsladung an das Steuergatter gesendet, wodurch Elektronen in das Floating-Gate eintreten. Durch diese Ladungsart können Daten in jeder NAND-Speicherzelle gespeichert werden.

Wenn jedoch die Stromversorgung vom NAND-Flash-Speicher getrennt wird, liefert der Floating-Gate-Transistor eine zusätzliche Ladung an die Speicherzelle, wodurch die Daten erhalten bleiben.

Defekte von NAND Flash

NAND-Flash hat auch seine inhärenten Nachteile wie die folgenden:

1. Block löschen

Im Allgemeinen hat ein NAND-Flash-Chip mehrere MONTAG (Logic Unit Number); Jede LUN hat mehrere Pläne ;; Jedes Flugzeug hat Tausende von Blöcke ;; Jeder Block hat Hunderte von Seiten . Wenn Sie Daten schreiben oder lesen, ist das Gerät eine Seite. Wenn Sie jedoch Daten löschen, ist das Gerät blockiert.

Andererseits werden Daten normalerweise an zufälligen und nicht kontinuierlichen Stellen geschrieben. Unabhängig davon, ob Daten geändert oder geschrieben werden sollen, ist ein Löschen erforderlich. Daher kann eine Schreibverstärkung nicht vermieden werden.

2. Begrenztes P / E (Programm / Löschen)

Jeder NAND-Block hat eine Begrenzung für die Häufigkeit, mit der er gelöscht werden kann. Wenn diese Anzahl überschritten wird, kann der Block unbrauchbar werden. Denn sobald die Anzahl der P / E-Zyklen überschritten ist, treten am wahrscheinlichsten die folgenden Situationen auf:

• Elektronen können das schwimmende Tor nicht betreten ( Schreibfehler ).
• Die Elektronen im Floating Gate können leicht austreten ( Problem mit der Vorratsdatenspeicherung ).
• Die Elektronen im Floating Gate können nicht austreten ( Fehler löschen ).

Wenn Sie sich Sorgen um das Leben Ihrer SSD machen, können Sie den folgenden Beitrag lesen, um zu erfahren, wie Sie das Leben Ihrer SSD verlängern können.

3. Lesen Sie Störung

Wenn der Flash-Speicher mehrmals gelesen wird, ändert sich der Inhalt benachbarter Speicherzellen im selben Block (wird zu einer Schreiboperation). Das Prinzip lautet wie folgt:

Jede Seite hat einen Abstand von 4 KB oder 8 KB. Innerhalb einer Seite gibt es viele Zellen. Jede Zelle speichert normalerweise ein Datenbit (eine Zelle kann auch mehr als ein Datenbit speichern, und ich werde es Ihnen später erklären).

Wenn eine Seite gelesen wird, wird eine Spannung Vref an die Steuerelektroden der Zellen auf der Seite angelegt, während die Steuerelektroden der Zellen auf anderen Seiten mit einem relativ größeren Spannungs-Vpass angelegt werden, was ein stärkeres elektrisches Feld erzeugen kann, um einige Elektronen zu ziehen in das Floating Gate der Zellen auf den Seiten, die nicht gelesen werden (Programmdaten), was zu Datenfehlern führt.

Auf der anderen Seite ist der Isolationseffekt umso schlechter, je öfter Sie Blöcke löschen, und desto leichter können Elektronen in das Floating Gate eintreten.

4. Programm stören

Wenn eine Seite geschrieben wird, wird eine höhere Spannung an die Steuerelektroden der Zellen auf der Seite angelegt, während eine niedrigere Spannung an die Steuerelektroden der Zellen auf anderen Seiten angelegt wird, die nicht geschrieben sind. Somit können Elektronen leicht in die schwebenden Tore der Zellen auf der geschriebenen Seite injiziert werden.

Wenn jedoch die höhere Spannung und die niedrigere Spannung nahe beieinander liegen, insbesondere wenn zu viele Löschzeiten zu einer schlechten Isolationsleistung führen, ist es sehr wahrscheinlich, dass Elektronen in benachbarte Speicherzellen eintreten. Dies führt auch zu Datenfehlern.

Technologischer Fortschritt: Prozesstechnologie

Seit der Erfindung des NAND-Blitzes im Jahr 1986 haben die Hersteller große Fortschritte in der NAND-Blitztechnologie erzielt, wie z. B. die Verbesserung der Prozesstechnologie, 3D-NAND, MLC, TLC und QLC. In diesem Teil erkläre ich Ihnen die Prozesstechnologie.

Um die Kosten pro Bit zu senken und die Kapazität der SSD zu erweitern, denken die Hersteller zunächst daran, die Prozesstechnologie beispielsweise von den frühen 50-nm-Prozessknoten auf die aktuellen 16/15-nm-Prozessknoten zu verbessern.

Die Zahl in der Prozesstechnologie gibt den Abstand von Source zu Drain an. Je kürzer der Abstand ist, desto schneller treten die Elektronen ein und desto kleiner ist die Größe des Transistors. Dies bedeutet, dass ein Chip derselben Größe eine größere Kapazität und eine schnellere Geschwindigkeit aufweist.

Wenn die Prozesstechnologie jedoch 15-nm-Knoten erreicht, nähert sie sich dem Grenzwert. Einerseits werden durch die kontinuierliche Verbesserung der Prozesstechnologie die Kosten stark ansteigen, was nicht durch die durch die Kapazitätserhöhung verursachte Kostenreduzierung ausgeglichen werden kann.

Wenn andererseits die Prozesstechnologie unter 20-nm-Knoten liegt, sind der Ladungsverlust (Datenaufbewahrungsproblem) und die Ladungsstörung (Lesestörung und Programmstörung) offensichtlicher.

Wenn die Prozesstechnologie weiterentwickelt wird, nimmt daher die Zuverlässigkeit und Leistung ab.

Technologischer Fortschritt: SLC gegen MLC gegen TLC gegen QLC

Um die Kapazität zu erhöhen und die Kosten weiter zu senken, schlugen die Hersteller MLC, TLC und QLC vor. In diesem Teil werde ich Ihnen SLC vs MLC vs TLC vs QLC erklären.

Im Allgemeinen speichert eine Speicherzelle nur ein Datenbit, das sogenannte SLC (Single-Level Cell). Wenn Sie die Anzahl der Bits erhöhen, die in jeder Speicherzelle gespeichert werden können, z. B. auf 2 (MLC, kurz für Multi-Level Cell), auf 3 (TLC, kurz für Triple-Level Cell) oder auf 4 (MLC). QLC (kurz für Quad-Level Cell) erhöht die Speicherkapazität von NAND-Flash ebenfalls entsprechend.

Ein gewöhnlicher Flash-Speicher, der von SLC erstellt wurde, hat beispielsweise eine Kapazität von 128 GB. dann wird MLC eine Kapazität von 256 GB (doppelt) haben; TLC wird es auf 384 GB verdreifachen; und QLC wird es auf 512 GB vervierfachen. Und nacheinander werden die Kosten reduziert.

Die Kapazitätserhöhung und Kostenreduzierung gehen jedoch zu Lasten einer verringerten Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

Wie oben erwähnt, vervollständigt der NAND-Blitz das Lesen und Schreiben von Daten durch Anlegen einer Spannung. In diesem Prozess gibt es eine oder mehrere Schwellenspannungen (Vth).

In SLC gibt es nur eine Schwellenspannung, da nur ein Datenbit gespeichert wird: 0 oder 1. Wenn die Spannung in der Zelle die Schwellenspannung überschreitet, bedeutet dies 0. Wenn umgekehrt die Spannung in der Zelle unter dem Schwellenwert liegt Spannung bedeutet es 1. Daher ist das Lesen und Schreiben sehr einfach und schnell.

Wenn jedoch eine Speicherzelle mehr Datenbits speichert, gibt es mehr Schwellenspannungen. Beispielsweise speichert ein MLC-NAND-Flash-Speicher zwei Datenbits, nämlich 00, 01, 10 oder 11. Daher benötigt er 3 Schwellenspannungen, um sie zu unterscheiden.

Je mehr Datenbits in der Zelle gespeichert sind, desto mehr Schwellenspannungen werden benötigt, desto länger dauert die Identifizierung des Spannungssignals, und desto länger dauert das Lesen und Schreiben von Daten.

Wenn andererseits mehrere Schwellenspannungen vorhanden sind, wird die zuweisbare Spannung für jedes Datenbit geringer, und daher steigt die Möglichkeit von Ladungsstörungen (Lese- und Programmstörungen).

Trinkgeld: MLC ist die gängige Wahl für High-End-Produkte. Sie müssen sich nicht für TLC entscheiden, es sei denn, Sie haben Geldmangel oder aktualisieren Ihren temporären Computer.

Technologischer Fortschritt: 2D NAND vs 3D NAND

Im Gegensatz zu den beiden oben genannten Technologien bietet 3D NAND unterschiedliche Ideen zur Kapazitätserhöhung und Kostensenkung.

Herkömmlicher 2D-NAND-Blitz (planarer NAND-Blitz) ist zweidimensional aufgebaut. Es besteht hauptsächlich aus Wortleitungen (WL) und Bitleitungen (BL), wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Eine Wortzeile repräsentiert eine Seite. Die Bitleitung repräsentiert die Speicherzellen in der Wortzeile (Seite). Es gibt so viele Speicherzellen in der Wortleitung wie Bitleitungen.

Die Wort- und Bitlinien schneiden sich zu einem Block. Kacheln Sie dann die Blöcke, um den 2D-NAND-Blitz zu bilden.

3D-NAND-Blitz stapelt den planaren NAND-Blitz wie Gebäude. Es erhöht mehr Transistoren pro Flächeneinheit, indem mehr Flash-Schichten gestapelt werden.

Auf diese Weise können Hersteller die NAND-Kapazität erhöhen und die Kosten senken, und sie müssen keine Anstrengungen unternehmen, um die Prozesstechnologie zu verbessern oder mehr Datenbits in einer Zelle zu speichern. Dadurch werden Kapazität, Leistung und Zuverlässigkeit garantiert.

Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung von NAND SSD

Wenn Sie sich für eine NAND-SSD entscheiden, finden Sie hier einige Hinweise zur Verwendung:

1. Installieren des Betriebssystems auf der NAND-SSD: Nur so können die Vorteile einer SSD optimal genutzt und die Leistung eines Computers erheblich gesteigert werden.

2. Ausführen der Betriebssystemversion über Windows 7: Betriebssysteme über Windows 7 erkennen automatisch, ob es sich bei dem Festplattensystem um eine SSD handelt, und entscheiden, wie es entsprechend optimiert werden soll. In Windows 7 können Sie beispielsweise nur eine Festplatte defragmentieren, wodurch eine SSD verletzt und ihre Lebensdauer verkürzt wird. Ein Betriebssystem über Windows 7 erkennt SSD jedoch und optimiert es mit einer speziellen Methode.

3. Aktivieren des AHCI- oder NVMe-Modus: Im AHCI-Modus kann Ihr Speichergerät mit SATA III-Schnittstelle eine bessere Leistung erzielen. Wenn Ihre SSD im NVMe-Modus über eine M.2-Schnittstelle, eine PCI-Schnittstelle usw. verfügt, kann Ihre SSD in diesem Modus mit der höchsten Geschwindigkeit arbeiten. Um mehr über AHCI und NVMe zu erfahren, lesen Sie bitte diesen Beitrag: M.2 SSD vs. SATA SSD: Welche ist für Ihren PC geeignet?

4. 4K-Ausrichtung beibehalten: Eine 4K-Fehlausrichtung verringert nicht nur die Schreib- und Lesegeschwindigkeit der Daten erheblich, sondern erhöht auch die Anzahl der unnötigen Schreibvorgänge der SSD, was sich auf deren Lebensdauer auswirkt.

Um die 4K-Ausrichtung der SSD beizubehalten, können Sie die verwenden MiniTool-Partitionsassistent , deren Alle Partitionen ausrichten Funktion kann Ihnen helfen. Alles, was Sie tun müssen, ist einfach auf die folgende Schaltfläche zu klicken, um dieses Tool kostenlos herunterzuladen, es zu starten und mit der rechten Maustaste auf das Laufwerk zu klicken, um es auszuwählen Alle Partitionen ausrichten und klicken Sie schließlich auf Anwenden Schaltfläche zum Ausführen von Operationen.

Kostenfreier Download

5. Reservieren Sie genügend freien Speicherplatz: Je mehr Daten ein Solid-State-Laufwerk speichert, desto langsamer ist die Leistung. Wenn eine Partition lange Zeit zu über 90% ausgelastet war, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines SSD-Absturzes erheblich. Daher ist es sehr wichtig, nutzlose Dateien rechtzeitig zu bereinigen und große Dateien wie Filme oder Musik auf einer mechanischen Festplatte zu speichern.

So verschieben Sie Dateien von der SSD auf die Festplatte [Schritt-für-Schritt-Anleitung]

Dieser Artikel enthält Anleitungen zum Verschieben von Dateien von der SSD auf die Festplatte, einschließlich zum Verschieben von Programmdateien.

Weiterlesen

Natürlich gibt es auch andere Methoden, um die Lebensdauer der SSD zu verlängern und die Leistung Ihrer SSD zu steigern. Ich habe bereits einen Beitrag darüber erwähnt, wie Sie die Lebensdauer Ihrer SSD verlängern können. Daher werde ich Sie hier empfehlen: So erzielen Sie die beste Leistung von SSD unter Windows 10/8 / 8.1 / 7 .

Wie wäre es mit NAND SSD? Was bringt NAND-Flash auf SSD? Lesen Sie diesen Beitrag und Sie erhalten die Antworten. Klicken Sie hier, um zu twittern

Endeffekt

Hat dieser Beitrag alle Ihre Zweifel an der NAND-SSD beantwortet? Bitte hinterlassen Sie unten einen Kommentar. Wenn Sie Probleme beim Ausrichten von SSD-Partitionen, beim Installieren des Betriebssystems auf der SSD oder beim Bereinigen unbrauchbarer Dateien haben, hinterlassen Sie bitte Ihre Fragen unten oder senden Sie uns eine E-Mail an [E-Mail geschützt] . Wir werden Ihnen so schnell wie möglich antworten.