ANKET

Sitemizde En Çok Hangisinin İncelemesini Görmek İstersiniz ?

Dizüstü Bilgisayar - 16 ( 28.07 % )

Ekran Kartı - 10 ( 17.54 % )

RAM - 1 ( 1.75 % )

Intel NUC Mini Bilgisayar - 1 ( 1.75 % )

USB Bellek - 2 ( 3.51 % )

Sadece SSD Yeterli ! - 27 ( 47.37 % )

TÜM ANKETLER

TOPLAM REY : 57

SON TWEETLER

 

Flash_Memory_Die-20mm

 

 

Günümüz Flash tabanlı katı hâl disklerinin hepsinde NAND yongalarının kullanıldığını evvelce belirtmişdik. Birazdan ise NAND belleklerin tür îtibâri ile kaç gruba ayrıldıklarını ele alacağız. Burada zikredeceğimiz mâlûmatlardan evvel NAND belleklerin hangi sebeb ile böyle bir kategorilendirmeye tâbii tutulduğunu dile getirelim:

 

 

NAND yongalarında üzerindeki metâl Sütun ve Satırların kesiştikleri noktalarda hücrelerin yer aldığını görmüş idik. Umûmen, her bir hücre de 1 bit veri taşınmakta ve bu da belli miktardaki Page  >  Block  >  Plane  >  Die  sayısına tekâbül etmektedir. Fakat, silikon wafer’lerin olması gerektiği kadar verimli kullanılamaması, bilgisayar kullanıcılarının günden güne artan büyük boyutlu dosyalar ile işlem yapma ihtiyaçları, îmâlât mâliyetlerinin düşürülmek istenmesi ve benzeri esbâb-ı mûcibeden ötürü NAND bellek üreticiliği yapan firmalar, yongadaki müstakil hücre sayısını artırmaya gitmek yerine, nano metre bazında seyr eden üretim teknolojisindeki gelişmeleri de arkalarına alarak aynı hücrenin içerisine birden fazla bit yerleştirmek ve bu yolla yonganın yoğunluğunu artırarak daha büyük kapasitelere çıkmayı hedeflemiştirler.

 

 

Böyle bir girizgâh ertesinde şimdi de NAND bellek türlerini görelim:

 

 

 

SLC ( Single-Level Cell ) – Tek Düzeyli Hücre: Müstakil hücre başına tek bir bit taşıyan NAND tipine SLC denilir. Bu tür NAND belleklerde hücreler arası mesâfe uzaktır. Bu sâyede, veri işlerken doğabilecek muhtemel hatâ sayısı çok daha azdır. Okuma ve yazma hızları en yüksek olan NAND türüdür.  Yazma ömürleri günümüz îtibâri ile 30.000 ilâ 100.000 devir arasında değişmektedir. Kardeşleri arasında en istikrarlı NAND tipidir.

 

Fakat üretim mâliyetleri yüksektir ve yonga yoğunluğu düşüktür. Yâni, bir yongada her bir hücre tek bit taşıyacağından Die başına elde edilecek hücre sayısı diğer NAND türlerine nisbeten birkaç kat daha az olacaktır. Bu da SLC tipi NAND bellekli SSD’lerin kapasitelerinin diğerlerine nazâran daha küçük olmalarına sebebiyet vermektedir. Takrîben 10 sene öncesine kadar SSD pazarında SLC tipi NAND’lar ağırlıkta iken bugün durum farklıdır. SLC, yüksek üretim mâliyetlerinden ötürü artık ekseriyetle müessesevî katı hâl disklerinde tercih edilmektedir. Kaldı ki, normâl bir bilgisayar kullanıcısının SLC tipi NAND’lara ihtiyaç duymayacağı SSD pazarında umûmen kabûl görmüş bir kanaâttir.

 

Pazar payı devamlı düşen SLC tipi NAND Flash Belleklerin üretimine hâlihazırda üç firma devâm etmektedir.

 

 

 

MLC ( Multi-Level Cell ) – Çok Düzeyli Hücre: Hücre başına iki ya da daha fazla bit sığdırılmış NAND türüne MLC denilmektedir. SanDisk firmasının kurucusu olan Eli Harari tarafından 1992 senesinde ilk defâ patenti alınan MLC teknolojisi, 2000 senesinde SanDisk ve Toshiba’nın imzâladıkları antlaşma ile müşterek geliştirilmeye devâm etmiş ve 2008’e kadar altı nesil MLC NAND flash hâsıl olmuştur. Barındırılan bit sayısına muvâzî ( paralel ) hücreler arası mesâfe de kısalır. Veri işlenirken doğabilecek muhtemel hatâlar SLC’ye göre daha fazladır. Yazma ömrü ise günümüzde 1.000 ilâ 5.000 arası değişmektedir.

 

 

SLC_andMLC_NAND_Flash

 

 

Yonga yoğunluğu fazladır. Yüksek kapasiteli NAND belleklere imkân tanır. An îtibâri ile SSD pazarının en çok rağbet gören NAND türüdür. Üretim mâliyetleri SLC’ye nazâran cüz’îdir. Normâl bir kullanıcı için 3.000 yazma devrine sâhib bir MLC tipi  katı hâl diski hayli hayli kâfîdir.

 

 

 

TLC ( Triple-Level Cell ) – Üç Düzeyli Hücre:  Hücre başına üç ya da daha fazla bit sıkıştırılmış NAND tipine verilen isimdir. Hücreler arası mesâfe oldukça kısadır. Veri işlenmesi sırasında ortaya çıkabilecek hatâlar en fazla bu tip NAND bellekler üzerinde hâsıl olur. Yâni ECC yükü fazladır. Hâli ile diğer NAND türlerinden daha yavaştır. MLC’ye nazâran daha istikrarsızdır. Yazma ömrü 250 ilâ 1.500 arası değişmektedir. Üç farklı NAND cinsi arasında en ucuz olanıdır. Başlangıçta sâdece dijitâl fotoğraf makineleri, MP3 ve cep telefonları için düşünülmüş olsa da, gelişmiş komutsetleri ve algoritmalar sâyesinde TLC tipi bellekler de katı hâl diski sahasına dâhil edilebilmiştir. Ticâri sahada ilk örnekleri 2012 senesinde Samsung’un muhtelif SSD’lerinde kullanılmıştır. Mârifetli bir kontrolcünün idâre ettiği TLC tipi bellekler sıradan bir son kullanıcı için yeterli olabilmektedir.

 

Hâlihazırda en çok Samsung tarafından tutulan bu NAND türüne diğer firmalar temkinli yaklaşmakta ve bir elin parmak sayısını geçmeyen SSD üreticisi destek vermektedir. Çünkü TLC tipi NAND Flash yongaları ucuz olmalarına rağmen onları idâre etmek meşakkâtlidir. Hâli ile her firma yazılım noktasında belli mertebelere gelebilmiş değildir.

 

 

 

 

 

Zikrettiğimiz bu üç NAND tipi arasına husûsen konumlandırılmış muhtelif bellek türleri de mevcuddur. SLC tipi NAND’ların müessesevi saha için uyarlanmış olanlarına eSLC, aynı şekilde MLC için de eMLC tipi bellekler üretilmektedir. Buradaki ” e ” harfi Enterprise, yâni müessese demektir. Bu ve benzeri bellek çeşitlerini ileride husûsî olarak bir makâlede ele almayı düşünüyoruz.

 

NAND-Flash-Bellek-Gidisat-SSDLabsNet

Resmi Büyütmek için Lütfen Üzerine Tıklayınız

 

 

Fakat burada not etmemiz gereken diğer bir önemli husus ise, nm ( nano metre ) üretim tekniği küçüldükçe NAND Flash belleklerin yazma ömrü de muvâzî ( paralel ) bir nisbette düşmektedir. Flash belleklerin temel çalışma kâidelerinden bahsederken elektrik vâsıtası ile hücrelere 0 ve 1 değerlerinin yazıldığını söylemiş idik. Yukarıda da belirttiğimiz üzere bu işlem SLC’de bir, MLC’de en az iki ve TLC’de en az üç tekerrür ediyordu. Çünkü, normalde tek bit taşıyan hücrenin okunma ve yazma işlemi de uygulama başına bir kez gerçekleşiyor idi. Fakat hücre dâhilindeki bit sayısı artınca bu sefer okunma ve yazma işleminin tekerrürü de aynı nisbette artmak durumunda kaldı. Yâni, SLC tipi NAND Flash belleklerde her hücre 1 biti sırtlarken, MLC ve TLC tipi NAND belleklerdeki hücrelerin yükü kat be kat fazla hâle geldi. Bu sebebden mütevellit hücrelerde daha erken aşınma mes’elesi hâsıl oldu. Erken aşınma mevzûsunu makâlemizin ilerleyen kısımlarında detaylıca ele alacağız.

 

 

 

2004 senesinde henüz 90nm olan NAND Flash bellek üretimi zamanla küçülme göstermiş ve günümüzde 19nm’ye kadar inmiştir. Bu düzenli küçülmede bir sonraki adımın 15nm, 14nm , 10nm ve 7nm olması beklenmektedir.

 

NAND_Flash_Nm_Evolution
 

 

Nanometre bazındaki küçülmelerin NAND Flash belleklerdeki yazma ömrüne tekâbül eden kısalma nisbini birebir örnekler ile de misâllendirebiliriz. Şöyle ki;

 

 

Intel üretimi 50nm NAND’lar 10.000 P/E ( Program / Erase – Yazma / Silme ) ömrü sunarken, yine Intel üretimi 25nm NAND belleklerde bu rakam 5.000’e düşmüştür.

 

 

Peki NAND üreticileri nanometrî küçülmelere neden bu kadar eğilmektedirler ?

 

 

Cevab: Üretim mâliyetlerini düşürmek için.

 

Çünkü SSD pazarının devleri normâl bir bilgisayar kullanıcısının SLC tipi NAND’lar ile hiç işi olmayacağı, hattâ MLC’lerin bile kendilerine fazla geleceğini düşündüklerinden ötürü, zâten büyümede durmak bilmeyen SSD pazarından daha fazla pay kapabilmek adına kısmen ucuz çözümlere yönelmektedirler. Ki SSD îmâlâtçıları cihetinden gelen beyânatlar, 2020 senesine gelindiğinde SSD’lerin kullanım nisbinde HDD’leri geride bırakacağını ifâde etmektedir. Firmaların bu şekilde hareket etmelerinin doğru ya da yanlış olduğuna tabii ki kullanıcıların ihtiyaçları cevab verecektir. Öyle ki, daha evvel TLC tipi NAND belleklerden müteşekkil SSD hazırlayan bâzı üreticiler bu konuda geri adım atarak MLC NAND’lara dönüş yapmaya başlamışlardır. Çünkü umûmî efkârda TLC tipi belleklere henüz bir îtimadsızlık söz konusudur. İşte bu da kullanıcıların bu yöndeki bir ihtiyaçlarının tezâhürüdür.

 

Nanometrî küçülmeler ertesinde hâsıl olan NAND bellek ömründeki kısalmaların önüne geçmek için muhtelif algoritmalarda derinleşmeye giden firmaların, kâbiliyetli mühendisleri bünyelerine katma yarışında olduğu da artık umûmen bilinen bir gerçektir.

 

 

 

 

 

 

Senkron ve Asenkron Bellek Nedir ?

 

 

 

Tüm elektronik cihazların merkezinde, yürütülen tâlimatların durumlarını eşitleme ve hızlarını düzenleme hususlarını iletkenlik mantığı üzerine yerine getirerek aradaki irtibâtı sağlayan bir sinyâl mefhûmu yatmaktadır. En başından beri aynı olmak üzere, NAND cihazları iki düzenleyici sinyâl kullanmıştır: RE signal ( Okuma işlemleri ) ve WE signal ( Yazma işlemleri ). NAND bellekler zaman içinde gelişme göstermiş ve hızları da yükselmiş, fakat, her hâlûkârda yeni bir sinyâlleme tekniği ihtiyâcı hâsıl olmuşdur. Bu yeni tekniğe de ” Strobe ” denilmiştir. Günümüzdeki tüm DDR NAND uygulamalarında Strobe, okuma ve yazma işlemlerinin yüksek hızda gerçekleşirilebilmesi için kontrolcüye yardımcı olur. Bu yeni sinyâlleme metodunda merkezden okuma ya da yazmaya yönelik bir tâlimat hâsıl olduğu vakit döngüye başlayan ve üzerinde bulunduğu işleme göre farklı şekillerde hareket eden teknik Asenkron olarak tâbir edilir. Bu hâli ile onu, istendiği vakit başlatılan ve sonlandırılabilen bir knorometreye benzetebiliriz. Bir yazma işlemi esnâsında doğrudan kontrolcü tarafından idâre edilirken, okuma işlemi sırasında daha çok destekci mâhiyetinde çalışmaktadır.

 

 

Senkron_Asenkron

 

 

ONFi 2.0 ile Senkron çalışma mantığı ONFi NAND tanımlamaları arasındaki yerini almıştır. Senkron NAND bellekler tıpkı duvar saati gibi işlemektedirler. Yâni bunun mânâsı şudur ki, enerji sağlandığı müddedçe devamlı çalışırlar. Fakat hâlihazırdaki ONFi NAND’lar da Senkron usûlü terk edilmiştir. Buna mukâbil Toggle arayüzünün tüm sürümleri Asenkron‘dan müteşekkildir.

 

Çok değil, takrîben bundan iki sene evvel SandForce firmasının ikinci nesil kontrolcülerini taşıyan katı hâl diskleri piyasaya çıktığında bu iki terim de lûgatlerimize girmiş oldu. Aynı kontrolcüyü taşımasına rağmen Asenkron olanlar daha ucuz, Senkron’lular ise pahalı idi. Bu fiyat farkını belirleyen de SSD’de kullanılan NAND Flash belleklerdi. Senkron tipi belleklerin Asenkron’lardan daha performanslı olduğu biliniyordu fakat işin asıl boyutu gözden kaçmaktaydı.

 

Sağlanan bu performans artışının sebebi kullanılan özel üretim NAND Flash yongaları değil, onlar ile kontrolcü arasındaki haberleşmeyi sağlayan Arayüzler idi. Bu arayüzler Flash Bellekleri Daha Yakından Tanıyalım makâlemizde işlediğimiz ONFi ve Toggle-Mode’dan başkası değiller. 200MB/s hızlarına erişen ONFi 2.1 arayüzü aslen 2008 senesinde duyurulmasına rağmen NAND Flash bellek üreticilerinin hazırlık veçhesinden hacimli üretim veçhesine geçmesi 2011’i bulmuş, bu yongaları taşıyan ilk katı hâl diskleri de aynı senenin ikinci çeyreğinde bizler ile buluşabilmişdi. Burada şimdi dikkâtinizi bir noktaya çekelim; kullanıcıların aklını karıştıran Asenkron ve Senkron muhabbeti sâdece ONFi Arayüzleri dâhilinde hâsıl olan bir gelişmedir, yâni yukarıda da belirtmiş olduğumuz üzere Toggle-Mode’da hep Asenkron üzerinden gidildiğinden hâliyle böyle bir sınıflandırma da gerçekleşmemiştir. Çünkü üretim tekniğini ilgilendiren bu mes’elede ONFi, 2.x sürümlerinde Senkron usûlüne sarılırken, 3.0 ve sonrası sürümlerinde ise tekrar Asenkron’a dönüş yapmıştır.

 

 

ONFi-Toggle-Mode-ArgeTablosu-SSDLabsNet

 

 

ONFi 2.x sürümlerini baz alacak olursak, devamlı yeni teknoloji geliştirme yarışı içinde bulunan firmalar, duyurulmasından îtibâren umûmî gidişatda hızlıca bu yeni arayüzünü SSD’lerinde kullanmaları lâzım gelirken, yâni üretilen her SSD’nin Senkron’a tekâbül eden ONFi 2.x şeklinde hazırlanması gerekirken üreticilerin ekserîsi ellerinde kalan, yâni Senkron olmayan tüm NAND yongalarını da bir şekilde ellerinden çıkarmaya baktılar. Çünkü o güne kadarki tüm ONFi NAND Flash bellekler Asenkron yapısında idi, yâni bir seferde ancak tek veri taşıyabilen SDR mantığı ile çalışıyordu.

 

Velhâsıl kelâm, üreticiler ONFi 2.x vetîresinde ellerindeki SDR tabanlı Asenkron NAND’ların çoğunu pazarlamış oldular. Asenkron’dan Senkron’a geçiş de yaldızlı afişler etrâfımızı sarıp, ürün incelemesi yapan editörlerin parmakları da hep Senkron’u gösterince son kullanıcılar bu SSD’lere hücum etmişdir. Fakat ONFi sessiz sedâsız Asenkron’a geri dönüş yaptığında aynı reklâm faaliyetleri nereye kaybolmuştur ?.. Bu suâlin cevâbını her kullanıcının kendisinin vermesi sanıyoruz ki daha isâbetli olacaktır :)

 

 

 

Bu kısım da buraya kadardır. Bir sonraki makâlemiz NAND Flash Bellek Mîmârisi Nasıl Çalışır olacaktır.

 

 

 

 

İKTİBASLAR:

 

 

 


  • Amine Tengilimoglu

    Helâl olsun… Hem Türkçe ye verdiğiniz önem hem de SSD ye dair bu önemli bilgiler için teşekkür ediyorum.