Ранее мы выяснили, что многобитные ячейки памяти ПЗУ (TLC и особенно QLC) физически довольно медлительны из-за необходимости ювелирно работать с десятками уровней напряжения. Однако на коробках бюджетных дисков-накопителей гордо красуются скорости в тысячи мегабайтов в секунду. Откуда они берутся? Обмана здесь, по большому счёту, нет — дело в хитрой программной магии. В данной статье, в продолжение темы подбора комплектующих ПК, разберёмся с этим нюансом работы SSD.
Что такое SLC-кэширование и зачем оно нужно?
Чтобы накопитель мог быстро записать большой объём данных, инженеры придумали алгоритм SLC-кэширования. Суть его проста: при записи файлов накопитель временно забывает про высокую плотность. Он начинает записывать в свои ячейки только по одному биту, как будто это та самая "быстрая" память SLC. Представьте парковку: когда машин мало (диск пустой), водители паркуются быстро в почти пустых рядах. А для пущей наглядности представьте, как особо безответственные из них занимают сразу по три места в ширину (запись в 1 бит). Но когда парковка заполняется (кэш исчерпан), приезжает парковщик и начинает все машины перепарковывать плотно, миллиметр к миллиметру, чтобы они занимали строго отведённое им место. Процесс парковки новых машин при этом критически замедляется.
Зона для такой "быстрой парковки" выделяется по-разному, что определяется наличием двух видов кэширования, о чём читайте далее.
О видах кэширования — статическом и динамическом
Бывает статический кэш — это строго фиксированная, обычно небольшая резервная площадка. Но чаще всего в современных устройствах применяется динамическое кэширование (его ещё называют псевдо-SLC, pSLC), при котором накопитель смело разрешает столь же размашисто занимать вообще любые свободные места по всей территории диска, пока их в избытке. И пока этого места действительно хватает, мы видим те самые нарисованные маркетологами скорости. Но такими они будут недолго.
Проблемы начинаются, когда Вы копируете очень большой объём данных (например, устанавливаете тяжёлую современную игру), и этот кэш переполняется. Накопитель буквально "захлёбывается". Теперь ему приходится выполнять двойную работу на лету: записывать новые файлы с реальной, низкой скоростью плотных ячеек, да ещё и параллельно уплотнять старые данные из кэша, чтобы освободить место. В этот момент график скорости записи летит в пропасть, а современный SSD начинает работать медленнее древнего механического жёсткого диска.
Золотое правило эксплуатации SSD
Отсюда вытекает золотое правило эксплуатации любого твердотельного накопителя: не следует забивать его под завязку. Если полоска заполненности диска в системе стала красной — это предвестник тотального падения его производительности, причём не только при записи, но и при чтении. Когда свободного места критически мало, "мозг" накопителя находится в состоянии постоянного стресса. Он вынужден непрерывно и судорожно тасовать файлы в фоновом режиме, пытаясь переложить их поплотнее и высвободить хоть какие-то пустые блоки для манёвра (этот процесс называют "сборкой мусора"). Контроллер настолько перегружен этой внутренней логистикой, что Ваши обычные команды на чтение файлов встают в огромную очередь. В результате программы загружаются мучительно долго, а операционная система начинает нещадно "тупить".
Заключение
Итак, мы разобрались, как диск-накопитель жонглирует данными, создавая иллюзию стабильно высоких скоростей. Но кто именно дирижирует всем этим сложным процессом, запоминает, где лежат нужные куски файлов, и следит за тем, чтобы ячейки ПЗУ не износились раньше времени? В следующей статье мы, чтобы разобрать очередной нюанс, важный при подборе комплектующих ПК, заглянем в настоящий "мозг" SSD — его контроллер.