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nand的读取与写入看了这么多固态硬盘科普，终于真正搞明白TLC闪存和SLC缓存

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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看了这么多固态硬盘科普，终于真正搞明白TLC闪存和SLC缓存

除了极个别MLC和QLC型号，现在我们能够买到的固态硬盘基本都使用了TLC闪存，今天为大家介绍一些不为众人所知的TLC秘闻。

为什么TLC写入速度比较慢？

闪存用存储电子来记录和表达数据，存储电子的部件叫Floating Gate浮动栅极。通过在Control Gate控制栅极施加一个参考电压，并判断源极与漏极是否导通，就能判断浮动栅极中是否存储有电子，从而实现闪存中数据的读取。

东芝在1984年发明了NAND闪存，最早的NAND闪存属于SLC类型，即每个存储单元可以记录1比特数据。对于SLC闪存来说，闪存FT浮动栅极中有电子代表0，没有电子代表1。

闪存写入过程其实就是将一部分的1转换成0，即给FT浮动栅极"充入电子"。擦除过程就是将栅极的电子全部"放掉"，使它们变回1。

给栅极"充电"的过程需要分步进行，逐渐增加"阈值电压"，每进行一步就与预先定好的不同数据定义的分界线——"参考电压"进行一次对比。SLC的一个存储单元只需表达一个比特的数据，只要区分0和1就好，所以只需要用到一个参考电压。

而MLC闪存要表达2比特数据就需要区分11、01、00和10四种状态，用到四种参考电压。MLC闪存的写入过程因此变得比SLC慢许多。

到了TLC时代，每个存储单元需要记录3比特数据，二进制信息增加到8种，需要用到7种参考电压来隔离这8种状态。TLC的写入过程也就需要更多次的比对和确认，写入速度随之降的更低了。

为什么只有SLC缓存而没有MLC缓存？

pSLC Mode是将部分TLC闪存单元当作SLC使用，从而大幅提升短时突发写入速度的技术。同样的，将TLC临时当作MLC来操作就是pMLC mode。不过pMLC Mode很少被人提起，这是因为它看起来不如pSLC那样划算，下图是某闪存在不同模式下的数据指标：

虽然把TLC模拟成更高级的闪存使用能够缩短读取和写入所需时间，但每个闪存单元能容纳的数据也变少了，综合之后pMLC甚至有可能不如TLC读写速度快。不过pMLC的出错率较低，可以适应那些纠错能力比较低的闪存控制器，应用在部分工业用途当中。

3D堆叠有没有解决TLC的难题？

过去平面闪存使用FT浮动栅极层作为电子的容器，当代3D闪存主要使用CT电荷捕获层存储电子。下图是平面闪存与东芝BiCS三维闪存的结构对比：

由于BiCS结构增大了存储单元间隔，就可以增大单次编程序列的数据量来提升写入速度。同时，由于读写干扰降低，闪存数据出错率下降，BiCS也带来更高的写入/擦除循环次数，也就是我们平时说的"写入寿命"。

TLC写入速度的增长还可通过结构改进升级

TLC写入速度方面的短板主要依靠提升并发度来实现。目前一个闪存die通常具备两个Plane平面：

东芝计划在下一代BiCS5 96层堆叠3D闪存中将平面数量提高到4个，从而令闪存写入速度翻倍。

科技一直在进步，TLC虽然不美好，但似乎也没那么糟糕。

硬件百科：硬盘性能影响后期剪辑么？

在某次连续熬夜后，突然在汽车的后视镜里瞥见自己苍老的额头，被毫无生气的脸色惊醒。

——某视频后期人员

自从短视频风靡，视频领域迎来了新的春天！如果你是一名视频后期人员，那么就一定深知电脑对后期剪辑视频的影响，Adobe软件总是会出现崩溃的情况，这也是人尽皆知的事情，而造成软件崩溃最大的原因就是电脑配置。

当然，后期剪辑师的电脑配置一般都不低，因为后期人员的工总量还是很大的，且需要经常加班，所以电脑配置低会出现各类问题。除此之外，后期人员一般来说脾气都不太好，如果出现Pr、Ae工程文件未保存却崩溃的情况，很容易发生不太好的事情，例如砸电脑~

众所周知，后期视频剪辑与电脑的CPU性能有着直接的关系，所以众多剪辑师会认为，只要重点进军处理器即可，其实不然，固态硬盘也是重要的影响因素，这是很多人容易忽略的细节。那么硬盘性能会影响后期剪辑哪些方面？

固态硬盘对视频剪辑的素材载入影响

总体来说，固态硬盘对视频后期有两个重大影响方面。一方面是素材的载入，现在剪辑视频动不动就是几十上百G的视频素材，传输一个大容量的文件需要等待许久。

而现阶段，消费级市场主要以固态硬盘为主，传统的SSD的速度在500MB/s左右，而NVMe的SSD读写性能，能够碾压传统SSD的数倍，达到3000MB/s以上，这对于后期视频人员来说能够大大的提升工作效率。同时，高速SSD固态硬盘有助于提高读写速度与启动速度，提高了调用和分析文件的效率，打开程序的速度也会有显著的加快。

固态硬盘对后期视频剪辑中预览影响

另一方面，还有预览卡顿的问题，剪辑师需要高频率预览素材，而后期视频人员会遇到预览素材卡顿的情况。进行排除，如果并非是内存和CPU的原因，那么很有可能就是硬盘性能不足导致。当然不仅仅如此，剪辑师需要经常进行渲染工作，SSD可以对视频编辑软件的启动、索引目录预览等待文件生成中起到加速作用。

所以，常规的电脑配置，只需要配置一款NVMe的SSD即可，但是如果想要一步到位，那么我会让你选择三星970 EVOPlus固态硬盘，三星SSD 970 EVO Plus采用了三星新一代V-NAND技术，单面PCB设计，使用了两颗闪存颗粒，主控方面依旧是自家的Phoenix。

三星在处理4K内容编辑、3D建模和仿真以及大型图片类游戏等要求较高的任务时，能够提供稳定的性能保障。在性能方面，其顺序读取和写入速度达到了3,500MB/s和3,300 MB/s。

固态硬盘后期对比测试

接下来让我们来看一下三星SSD 970 EVO Plus在实际中的表现如何，本次测试使用固定的文件，并且测试平台保持一致，文件大小为11GB。

PR测试项目为导入文件、导出文件，在实测中，三星 970 EVO Plus在素材载入环节比普通硬盘快6倍以上，导出文件环节的差距大约在10%左右。

AE测试

后期视频剪辑人员除了剪辑软件之外，还需要使用特效软件。在AE中，载入素材环节，普通硬盘需要花费24秒左右，而970EVO Plus仅需要5秒。

从测试中能够看出来，三星SSD 970 EVO Plus与普通硬盘在PR、AE中的表现有很明显的差距，而且本次笔者使用的素材是小文件，并不是大文件，如果是大文件将会有更明显的差距。

本次测试并没有添加过多的效果，这也大大减少了硬盘的压力，对于后期视频人员来说，导出文件的用时还是比较长的，所以一款好的SSD确确实实能够显著的提升生产力效率。

三星SSD 970 EVO Plus可以说是当下非常符合后期剪辑人员的使用，高读取、高写入、高随机读写，这些都是让电脑流畅的基础，也是提升后期剪辑效率的重要维度。

最后，剪辑的心情也很重要，脑子不卡，但是电脑卡，这就很难受。今天的硬件百科你学到了么？

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