SLC oder MLC – SSD Speicherzellen im Überblick

Geschrieben von Nils Waldmann am 03.04.2012.

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Der in einer Solid State Disk verwendete Flashspeicher basiert auf der sogenannten NAND-Technologie. Der Begriff NAND stammt ursprünglich aus der Aussagenlogik und steht für „NOT AND“, frei übersetzt also in etwa für „nicht beide“ und beschreibt, wie die einzelnen Transistoren zusammengeschaltet sind (siehe hierzu auch NAND-Gatter).

In der Solid State Disk Technik unterscheidet man zwei grundlegenden Zellentypen von Speicherbausteinen: SLC und MLC. Diese Abkürzungen stehen für die englischen Begriffe Single Level Cell und Multi Level Cell und geben darüber Auskunft, wie viele Bits pro Zelle gespeichert werden können. Für SLC-Speicher bedeutet dies also, dass eine Speicherzelle maximal 1 Bit, also eine 0 oder 1 enthalten kann.

Der häufiger verwendete Standard ist jedoch MLC, da hier zwei Bits pro Zelle gespeichert werden können. Dies hat eine höhere Speicherdichte und geringere Produktionskosten zur Folge, was begründet, warum sich die MLC-Technik im Endkundengeschäft durchsetzen konnte. Aufgrund der „Mehrfachbelegung“ der Zelle erfordert es jedoch auch komplexere Verfahren zum Auslesen und Verändern einzelner Zellendaten. Auch sind aufwendigere Fehlerkorrekturmechanismen nötig, als bei SLC-Laufwerken.

Aufgrund ihrer höheren Haltbarkeit, die der einfacheren Struktur geschuldet ist, werden SLC-SSDs meist im professionellen Segment eingesetzt, wo es auf Ausfallsicherheit ankommt und täglich hohe Datenmengen geschrieben werden müssen. Für den Consumer sind aktuell MLC-Laufwerke aber vollkommen ausreichend und mittlerweile schon so weit entwickelt, dass die Angst vor vorzeitiger Alterung mittlerweile unbegründet ist. Lediglich beim SSD-Caching im privaten Bereich machen Laufwerke mit SLC-NAND Sinn, da auch hier hohe Datenaufkommen auftreten können, die eine MLC-SSD überproportional schnell altern lassen würden.

Die Lebensdauer von Flashzellen wird im Übrigen in sogenannten P/E-Zyklen angegeben. Dahinter verstecken sich die Worte „program“ und „earase“. Dieser Wert gibt also darüber Auskunft, nach wie häufigem Beschreiben und Löschen eine Zelle unbrauchbar wird. Hochwertiger MLC-NAND erreicht hier knapp 5000 P/E-Zyklen. Multipliziert mit der Kapazität des Laufwerks kann man sich also so grob ausrechnen, wie viele Gigabyte an Daten ungefähr in den Speicher geschrieben und wieder gelöscht werden können, bevor das Solid State Drive kaputt geht.

Zwar versuchen moderne Controller die Daten so im NAND abzulegen und umzulagern, dass alle Zellen in etwa gleich schnell altern, jedoch ist eine vollkommen identische Abnutzung aller Zellen eher unwahrscheinlich, so dass früher oder später einzelne Zellen ausfallen können. Damit dies nicht zur Lasten der Kapazität des Laufwerks geht, verfügen SSDs über einen Vorratsspeicher mit „frischen Zellen“, die bei Bedarf die Aufgabe einer alten Zelle übernehmen. Siehe hier zu auch: Overprovisioning.

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Nils Waldmann

Nils Waldmann

...ist seit über 10 Jahren bei Allround-PC.com und als Redakteur und technischer Leiter tätig. In seiner Freizeit bastelt und konstruiert Nils gerne flugfähige Modelle oder fotografiert und filmt auf Motorsportevents. Im "echten Leben" studierter Wirtschaftsingenieur und Qualitätsmanager.

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