Sürekli olarak kullandığımız katı hal sürücülerinin (SSD) içinde farklı teknolojilerle üretilen bellek yongalarını bulunur. Bu NAND yongalar performans, dayanıklılık ve maliyet dahil olmak üzere her kulvarda rol oynuyor. Peki hangisini tercih etmeli?
Piyasada SLC, MLC, TLC ve QLC gibi farklı NAND teknolojileriyle üretilmiş SSD’ler bulunuyor. Her birinin kendine göre avantajı ve dezavantajı var. Biz bugün TLC ve QLC teknolojilerini kıyaslayacağız. Hangi iş yükünde hangisi daha iyi? Performans bakımından hangisine yönelmeli? Her türlü soruyu cevaplamaya çalışacağız.
NAND Flash Belleklerin ve SSD’lerin Yapısı
SSD, USB sürücü ve SD kart gibi depolama cihazlarının hareketli parçaları yoktur, “flash bellek” veya “NAND bellek” olarak bilinen depolama çipleriyle üretilir. Diğerlerinin aksine, katı hal sürücüleri yani SSD’ler çok daha hızlıdır. Doğrudan SATA veya M.2 arayüzüne monte edildiklerinden dolayı oldukça yüksek hızlar elde edebiliyoruz.
SSD’ler dışarıdan aynı görünse de birbirinden farklıdır. En temel fark ise sözünü ettiğimiz NAND flash bellek teknolojilerinde yatıyor. Bildiğiniz üzere piyasada tüketiciler için hazırlanan ve kurumsal düzeyde farklı SSD’ler yer alıyor. Ayrıca kimi sürücüler performansa, kimisi dayanıklılığa, bazıları da düşük bütçeye odaklanıyor. Üreticiler SSD üretiminden sonra ürünlerini farklı testlerden geçiriyor ve farklı derecelendirme biçimleri var.
SSD’ler genel olarak 3 kısımdan oluşuyor:
- Birinci kısım NAND flash yongalar olarak adlandırılan ve resimde en çok alanı kaplayan bellekler. Burada verileriniz depolanıyor. NAND yongalar, verileri saklamak için elektrik bağlantısına ihtiyaç duymaz.
- DRAM ise sonradan erişim için bilgileri ön bellekte tutar ve bu işlem için elektriğe ihtiyaç duyar. DRAM, resimde sarı ile çevrelenmiş kısımdır. Her SSD’de yer almaz.
- Kontrolcü bilgisayarınız ile NAND yongalar arasındaki iletişimi sağlayan ana yöneticidir. İçerdiği firmware ile SSD’nizi yönetmeyi sağlar.
Fark ettiyseniz NAND türlerinin başındaki harf değişiyor, bu değişim rakamlara bağlı. TLC’nin başındaki “T” harfi triple, “üçlü” anlamına geliyor. TLC’nin tam açılımı ise Triple Level Cell (Üç Seviyeli Hücre) anlamında. Yani hücre başına üç bit veri depolanıyor. Biraz sonra bahsedeceğimiz QLC’de ise hücre başına dört bit veri depolanabiliyor, böylece yüksek kapasitelere ulaşmak daha kolay hale geliyor.
Yukarıda görebileceğiniz gibi, sırasıyla depolanabilen veri miktarı artmakta. Soldan sağa doğru gittikçe yoğunluk yükselirken maliyetler aşağı iniyor. Tam tersi, sağdan sola doğru gittiğimizde ise performans ve dayanıklılık seviyesi yukarı çıkıyor.
TLC SSD Nedir?
Hücre başına 3 bit veri depolayan bu yongalar, üretimi en ucuz olanlar seçeneklerden biri. En büyük dezavantajı ise işletme kullanım standartlarını karşılamayıp, sadece günlük kullanım için uygun olması. Buy yongaların genel olarak hücre başına okuma/yazma döngüsü ömrünün 3.000 ile 5.000 arasında olması beklenir.
Avantajları :
- En ucuz NAND yongası olması.
Dezavantajları :
- MLC NAND belleklere göre hücreler daha az okuma/yazma döngü ömrüne sahip. Bu yüzden bu bellekler sadece günlük kullanım için uygun.
TLC sürücüler, düşük kullanım yoğunluğunda çalışan bilgisayar ve tablet gibi cihazlar için idealdir.
QLC SSD Nedir?
Quad-level cell (QLC) flash bellek, HDD’ler ile benzer veya daha fazla terabayt başına maliyet sunan, kapasitesi optimize edilmiş bir NAND bellek teknolojisi. Adından da anlaşılacağı gibi, QLC SSD’ler hücre başına dört bit depolayarak daha yüksek kapasitelerde NVMe performansı sunabiliyor.
QLC flash belleğin ortak faydaları şu şekilde:
- Okuma merkezli yükler için daha düşük toplam sahip olma maliyeti (TCO).
- Daha az veri merkezi alan işgali.
- Tamamen flaş tabanlı depolamanın yaygınlaşmasıyla kapasitede üstel bir artış.
QLC ve TLC SSD’leri şimdi daha kapsamlı şekilde kıyaslayacağız. Sadece yüzeysel olarak hücre sayılarından bahsedip geçmeyelim, işin özüne inelim.
TLC vs QLC SSD
Hız Farkı: TLC
QLC ve TLC SSD’leri SATA/NVMe desteğiyle görebilirsiniz. Kullanılan arayüz tercih edilen ürüne bağlı. QLC sürücüler yüksek hızlar sunan NVMe protokolünde kullanabilmek için yeterince hızlı. Ancak üç hücreli (TLC) sürücüler dört hücreli sürücülere (QLC) göre çok daha yüksek okuma/yazma hızlarına ulaşabilir.
QLC ve TLC SSD’lerin fiyatları birbirine çok yakın olabilir fakat neden önemli hız farkları var? Flash belleğe eklenen her bir ek Seviye (Cell), verileri okumak ve yazmak için gereken gecikme süresini önemli ölçüde artırmakta. Bu da demek oluyor ki, TLC SSD’ler genel olarak QLC SSD’lerden daha hızlıdır.
Yazma hızlarını, özellikle de sürekli yazma hızlarını karşılaştıracak olursanız aradaki fark daha fazla açılabilir. Okuma hızı açısından fark var, söz konusu yazma hızı olduğunda ise TLC ve QLC arasındaki ayrım daha geniş.
Temel yapıları nedeniyle TLC SSD’ler, yüksek okuma ve yazma hızlarını fazla sorun yaşamadan koruyabilirler. QLC SSD’lere çok sayıda küçük dosya ya da özellikle büyük dosyalar yazdığınızda yazma hızları hızla düşmeye başlayacaktır. Rastgele okumalar da genellikle daha düşük.
Güvenilirlik: TLC
Bu konuda da TLC sürücüler ön plana çıkıyor: Yazma dayanıklılığı açısından mevcut endüstri standardı. Çok yoğun veri yazma senaryolarında bile bu SSD’lerin 10 yıl dayanması beklenir. Günümüzün kurumsal SSD’leri, katı hal depolamanın benzersiz avantajları nedeniyle HDD’ler kadar güvenilir olarak kabul ediliyor.
Öte yandan ortalama QLC yazma dayanıklılığı TLC’nin yaklaşık onda biri kadar. Bu da QLC SSD’lerin özellikle video düzenleme, sunucular ve SSD’den sadece okuma değil, SSD’ye sık sık yazma yapacağınız diğer iş yükleri için uygun olmadığı anlamına geliyor.
Kapasite ve Fiyat: QLC
Tahmin edebileceğiniz gibi bu kategorinin kazananı QLC. Ancak arada dağlar kadar fark yok. Kapasite ve fiyat dengesini gözettiğimizde QLC sürücüler genel olarak TLC’den daha ucuzdur, ama arada çok büyük farklar göremezsiniz. Çok büyük tasarruf yapamadığınızdan dolayı TLC’ye yönelmek daha iyi bir seçim olabilir.
Elbette piyasada çok farklı SSD modelleri var, seçimi anlık olarak marka/modele bağlı olarak yapabilirsiniz. 1 TB’den daha büyük kapasitelere çıkmaya başladığınızda, iki sürücü tipi arasındaki fiyat farkı daha fazla belirgin olacaktır.
Bir sonuca varacak olursak, genel olarak TLC SSD’leri tercih etmek daha mantıklı diyebiliriz. Eğer QLC’nin olumsuz yanları sizin hayatınızı etkilemiyorsa QLC tabanlı ürünler de seçebilirsiniz. En önemli etken tabii ki fiyat. Seçtiğiniz iki ürün arasındaki fiyat farkı fazla değilse TLC daha iyi bir seçim olacaktır. Hadi fiyat da uygun diyelim, video düzenleme gibi sık sık büyük video dosyalarıyla çalışıyorsanız performanstan ödün vermeyin deriz.
3D NAND Flaş Türleri
NAND flaş bellekte veriler, dijital sinyaller (bitler) olarak temsil edilir ve NAND bellek hücrelerinde depolanır. Bu hücreler elektrikle açılır ya da kapatılır. SSD’nizde depolanan veriye göre bunlar belirli bir düzen almakta. Yongalar çok sayıda hücreden oluşuyor. Hücrelerde depolanan bit sayısı ise kullanılan belleğin türünü belirlemekte.
- Tek seviyeli hücre yani Single Level Cell (SLC) flaş bellek, hücre başına bir bit içerir. SLC’nin sadece düşük kapasiteler için mevcut olması da bu yüzdendir.
- Çok seviyeli hücre yani Multi Level Cell (MLC) ise hücre başına iki bit ile kapasiteyi iki katına çıkarır.
- Üç seviyeli hücre yani Triple-level cell (TLC) tahmin edebileceğiniz gibi hücre başına üç bit içerir.
- Dört seviyeli hücre de (Quad-level cell, QLC) dört bit barındırıyor. Yani SLC yongalara kıyasla kapasitesinin dört katına çıkmasına imkan tanıyor.
SSD’ler piyasaya çıktığından beri kapasiteler daha da büyüdü. Mevcut endüstrinin hedefi depolama kapasitesini artırmakken, maliyetleri de mümkün olduğunda en aza indirmek. Bu amaç doğrultusunda SSD’ler geleneksel sabit disklerin maliyetine yavaş yavaş yaklaşıyor ve daha yoğun bellek hücreleri geliştirilmeye devam ediyor. Tahmin edebileceğiniz gibi sabit disklerin maliyetine ulaşmak için halen zamana ihtiyaç var.
Daha uygun fiyatlı ve yüksek kapasiteli sürücülere olan talep, SLC ve MLC tabanlı SSD’lerin azalmasına neden oldu. TLC artık ana akım haline geldi ve piyasada halihazırda bulunan ürünlerin çoğu TLC bellek barındırıyor.
QLC için hala nispeten yeni diyebiliriz, ancak düşük maliyetlerle birlikte alıcıların talebinin artmasını bekliyoruz. Özellikle HDD’lerini tamamen yeni hızlı sürücülerle değiştirmek isteyenlerin istekleri yakın gelecekte karşılanacak gibi görünüyor.
NAND bellek hücreleri, yıpranmadan önce yalnızca sınırlı sayıda program/silme (program/erase-P/E) döngüsüne (yazma döngüsü) sahip. Birçok ayrıntı olsa da bu farklı bir makalenin konusu. Özetleyecek olursak, yüksek yoğunluğa sahip hücreler düşük yoğunluklu hücrelere göre daha dayanıksız. Örneğin, MLC genellikle TLC’den daha dayanıklı yapıya sahip.
MLC’nin genellikle TLC’den daha hızlı olmasını ve TLC’nin de QLC’den daha hızlı olmasını bekleyebiliriz. Ancak yeni SSD’ler, daha yavaş NAND yonganın eksikliklerini kapatmaya veya ortadan kaldırmaya yardımcı olan çoklu optimizasyon yöntemleriyle geliyor.
Buna harika bir örnek olarak sürücünün kullanılmayan alanlarının SLC NAND olarak kullanılabileceği “SLC-caching” teknolojisini verebiliriz. Bu teknoloji çoğu bilgisayarda ve istemci bilgi işlem ortamlarında sıklıkla olduğu gibi, kısa süreli iş yükleri için çok iyi performans sağlıyor.
