Samsung 840 Pro und Evo im Test

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TurboWrite


Wie bereits erwähnt, hat der kostensparende Einsatz von Triple-Level-Cell-Flash leider den Nachteil, dass darunter die Schreibraten leiden. TurboWrite soll diesen Nachteil zumindest in Teilen negieren. Dabei lautet die Grundidee, dass nicht die komplette Kapazität des Speichers schnell beschreibbar sein muss, sondern nur ein kleinerer Teil. Die wenigsten Nutzer im Consumer-Bereich schreiben ihre SSD schließlich in einem Rutsch voll und benötigen dabei durchgehend hohe Schreibraten.

Natürlich kann man dies mit größeren DRAM-Caches erreichen. Diese haben aber den Nachteil, dass sie ihre Daten verlieren, wenn der Rechner abstürzt oder bei einem Stromausfall seine Spannung verliert. Daten, die dann noch im DRAM-Cache sind und noch nicht auf den Flash-Speicher geschrieben sind, wären unwiederbringlich verloren. Das Ziel ist also, einen nicht flüchtigen (non-volatile) Cache zu haben, und Samsung erreicht dies, indem ein Teil des NAND-Flashes als Single-Level-Cell-Flash (SLC) angesprochen wird, was eine deutlich schnellere Programmierung der Zellen ermöglicht. Die Größe dieses im SLC-Modus angesprochenen Bereiches hängt von der Gesamtgröße des Laufwerkes ab:

Laufwerkskapazität TurboWrite-Puffergröße
120 GB und 250 GB 3 GB
500 GB 6 GB
750 GB 9 GB
1 TB 12 GB


Dies erklärt auch die etwas geringeren Kapazitätsgrößen der Laufwerke. Wenn zum Beispiel bei dem 250-GB-Modell insgesamt 3 Gigabyte TurboWrite-Buffer als SLC-Flash angesprochen werden, dann hätten bei der Nutzung dieser Flash-Zellen im TLC-Modus mit drei Bit pro Zelle dreimal so viele Daten gespeichert werden können, also 9 GB. Die Differenz sind 6 GB. Unter der Haube befindet sich also eine normale 256-GB-TLC-SSD.

Bild: Samsung 840 Pro und Evo im Test

Die Funktion ist einfach: Liefert das Betriebssystem Daten zum Schreiben an, werden diese in den SLC-Bereich geschrieben. Die vom Hersteller angegebenen maximalen Schreibraten beziehen sich auch auf die Schreibleistung dieses Bereiches. Ist der TurboWrite-Puffer voll, wird der Schreibvorgang im langsameren TLC-Flash weiter fortgeführt, und die Schreibrate fällt spürbar ab. Während Ruhepausen kann das Laufwerk Daten aus dem SLC- in den TLC-Bereich verschieben und den Puffer wieder freimachen, so dass künftige Schreibvorgänge wieder mit der höheren Geschwindigkeit stattfinden können.

Aufmerksame Leser werden sich nun vielleicht fragen, wie das mit der Haltbarkeit ist, wenn jeder Schreibvorgang erst im Pufferbereich landet, welcher sich dadurch schneller abnutzen dürfte. Diese Frage haben wir auch Samsung gestellt. Im Grunde baut der Hersteller hier darauf, dass Zellen, die im SLC-Modus angesprochen werden, deutlich häufiger beschrieben werden können als solche, die im TLC-Modus angesteuert werden. Dass TLC-Flash weniger oft beschreibbar ist, liegt – wie in unserem Eröffungsartikel beschrieben – unter anderem daran, dass zwischen deutlich mehr unterschiedlichen Ladungsstufen pro Zelle unterschieden werden muss.

Bei jedem Schreibvorgang kommt es zu einer Strapazierung/Abnutzung des Floating Gates der Speicherzelle, welche zukünftige Schreibvorgänge von der Genauigkeit her immer mehr erschwert, bis irgendwann nicht mehr zwischen den notwendigen Ladungsstufen korrekt unterschieden werden kann. Im SLC-Modus muss dagegen nur zwischen Ladung und keine Ladung unterschieden werden, und es sind deutlich mehr Schreibvorgänge möglich, bis auch das nicht mehr möglich ist. Kurz: SLC-Zellen halten bis zu 100.000 Schreibvorgänge aus, während es bei TLC-Zellen "nur" zwischen 1.000 und 3.000 sind.

Die gemeinsame Verwendung von SLC- und MLC-Zellen ist aber kein Alleinstellungsmerkmal von Samsung. Sandisk tut beispielsweise Gleiches bei seinem "nCache". Dort werden aber primär nur kleine Schreibvorgänge zusammengefasst, und Toshiba hat für kommende Modelle gar einen solchen Cache mit variabler Größe angekündigt. Im Grunde geht es also nicht nur darum, ob ein solcher Cache vorhanden ist, sondern auch, in welcher Art und Weise er eingesetzt wird.