Der Kompromiss zum Datenerhalt: pSLC

Bild 2: Die Endurance von SLC, PSLC und MLC im Vergleich. Das pSLC-Verfahren nutzt nur das erste, starke Bit pro Zelle und erhöht die möglichen Schreibzyklen damit auf 20.000.

Bild 2: Die Endurance von SLC, PSLC und MLC im Vergleich. Das pSLC-Verfahren nutzt nur das erste, starke Bit pro Zelle und erhöht die möglichen Schreibzyklen damit auf 20.000. Swissbit

Der Effekt reduzierter Retention hat zu einer kommerziell und technisch sehr interessanten Kompromisslösung geführt – dem Pseudo-Single-Level-Cell-Verfahren (pSLC), denn eine geringere Anzahl zu unterscheidender Ladungsniveaus macht die Speicherung von Informationen in einem NAND-Chip auch weniger anfällig. Das pSLC-Verfahen nutzt in einem im Vergleich zu SLC kostengünstigeren MLC-Chip nur das erste „starke“ Bit pro Zelle. Der pSLC-Modus ist deutlich schneller als das Standardverfahren auf Multi-Level-Cell-Flash-Speichern und erhöht die möglichen P/E-Zyklen von 3000 auf 20.000. Unter gleichen Konditionen erhöht pSLC die Lebensdauer der Datenträger um den Faktor 6,7 bei lediglich doppelten Kosten pro gespeichertem Bit. Bild 2 zeigt die Lebensdauer von SLC, pSLC und MLC im Vergleich.

Vorsicht bei Endurance-Angaben: Workload ist entscheidend

Für die konkrete Auswahl von Produkten ist es für den Anwender wichtig zu wissen, was sich hinter den Angaben der Speicherhersteller verbirgt. Zwei Maße geben zum Beispiel die Lebensdauer von SSD an: Terabyte Written (TBW) und Drive Writes Per Days (DWPD). TBW sagt aus, wie viele Daten über die Lebenszeit des Speichers insgesamt geschrieben werden können, wohingegen DWPD eine Aussage darüber trifft, wie viele Daten innerhalb der Garantiezeit pro Tag maximal schreibbar sind.

Entwickler und Kunden sind hier auf die Angaben des Herstellers angewiesen, da die entsprechenden Benchmarks sehr aufwendig sind. Ob diese Angaben jedoch eine Aussagekraft für die spezifische Anwendung haben, ist nicht gewiss, denn die Werte hängen stark von der Art des Workloads im Test ab. Messungen mit einer 480-GB-SSD von Swissbit ergaben, je nach verwendetem Messverfahren, eine Lebensdauer von 1360 TBW, 912 TBW oder 140 TBW. Der höchste Wert von 1360 TBW wurde  beim sequenziellen Schreiben erzielt, der mittlere Wert trat beim Client-Workload auf und der kleinste Wert erschien bei Enterprise-Workload. Beim Client-Workload orientiert sich der Test am Nutzerverhalten eines PC-Anwenders und erzeugt zum größeren Teil sequenzielle Zugriffe. Der Enterprise-Workload simuliert hingegen das Verhalten eines Servers mit Multi-User-Umgebung, die zu 80 Prozent Random-Zugriffe erzeugt.

Bei diesen Belastungstests handelt es sich um Vorgaben der Standardisierungsorganisation JEDEC. Damit wäre eigentlich eine Vergleichbarkeit von Produkten und Herstellern gegeben, doch oft fehlen in den Datenblättern Angaben zum Workload. Viele Hersteller werben mit hohen Endurance-Werten, die auf dem nur in wenigen Anwendungen vorkommenden, sequenziellen Schreiben basieren. Der Anwender sollte die Angaben also mit Vorsicht genießen, denn Endurance-Werte einer Flash-Lösung können bei sequenziellem Schreiben und Enterprise-Workload leicht um den Faktor zehn differieren.

 

Auf der folgenden Seite beleuchten wir das stressige Leben eines Flash-Speichers und erläutern, wie Speicherhersteller die Effizienz erhöhen.

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