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PCIe 4.0 with a new and cheaper concept: MSI SPATIUM M450 NVMe M.2 SSD 1 TB Review

What does dynamic pSLC cache actually mean?

Now we come to a more technical detail, which most people might not be aware of to the full extent. Much has already been written about pSLC cache, so there is no need to go through it again in detail, at most as a small refresher. Here we go..

To increase the write speed, the so-called “pseudo-SLC cache” (pSLC) is often used in consumer products, although it can now also be found in various industrial solutions. For this purpose, part of the NAND capacity is configured as SLC memory, in which only one bit per cell is stored. Accordingly, this memory can be written and read very quickly. Since it is not dedicated, i.e. not a real SLC memory, it is called pseudo SLC. Such a cache can be used for all memory types that store several bits per flash cell, i.e. three bits as here with TLC. The pSLC cache also uses a significantly higher voltage for the one bit, which provides some security and is therefore better than Fast Page.

The use of pSLC cache offers a speed advantage, especially when the storage medium does not have read or write accesses between writing larger amounts of data. These idle times are used by the storage medium to move data from the cache to the TLC area.

Figure 1 – Pseudo SLC Cache (pSLC)

But everyone knows the disadvantages of the pSLC. When the fast pSLC cache is full, the speed drops significantly because further write accesses to the storage medium must first free the pSLC by moving older data from the cache to the TLC memory.but what is hidden behind “dynamic pSLC cache”? 

Dynamic pSLC cache has now also found its way into industrial storage solutions, but only with very hard restrictions. In contrast to the static pSLC cache, up to 100% of the NAND flash is used dynamically as pSLC cache, depending on how full the storage medium is. The cache can therefore comprise up to 1/3 of the total memory size.

However, the writing speed of the storage medium depends not only on the amount of data that is written without interruption, but also on the fill level of the memory. And this is exactly what makes the write speed in the life cycle difficult to predict.

Figure 2 – Dynamic pSLC Cache and Performance (based on Swissbit study)

NAND flash manufacturers do not recommend dynamically changing the configuration of flash blocks as pSLC or TLC memory for reliability reasons, but in the consumer sector, where the temperature windows are not so important, people are more relaxed about it.

All manufacturers of dynamic NAND storage media media, including Micron, permanently switch back to TLC mode after a specified maximum number of program and erase cycles. Before that, the storage medium achieves the best values especially in short write processes that do not require the entire capacity. After a certain amount of use, however, the medium slows down permanently, and you should never hide that. Phison’s E18 handles dynamically changing the configuration of flash blocks quite well, but it can’t outsmart physics either.

In practice, the whole thing looks like this: on the empty 1 TB MSI Spatium M450, the SLC cache still reaches a size of about 140 GB, while it then also reduces to about 32 GB on the 75% filled drive. After that, the data rates drop enormously during writing in both cases and you are at SATA level with a bit of bad luck.

 

Kommentar

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M
Massaker

Mitglied

86 Kommentare 27 Likes

Traumhafte Spitzenwerte im mittleren Screenshot von ATTO...allerdings nur beim "Laufwerk D:"... ich vermute MSI M450 war dabei "Laufwerk E:", Guten Morgen!:coffee::giggle:(y)

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O
Oberst

Veteran

339 Kommentare 131 Likes

Klingt nach einem vernünftigen Produkt, hat aber durchaus auch gute Konkurrenz in Form der WD Blue SN570 oder WD Black SN750 SE, die bieten ähnliche Leistung für aktuell unter 100€.
Bezüglich QLC: Würde ich nicht als Sackgasse bezeichnen, das braucht einfach auch noch Zeit. Die TBW steigen da auch. Ich finde aber, das größere Problem für QLC ist eher die Schreibleistung bei vollem Cache.

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Homerclon

Mitglied

83 Kommentare 40 Likes

Wie sieht die Leistung unter PCIe 3.0 aus? Wenn man einzig die Übertragungsleistungen betrachtet, dürfte es keinen spürbaren Unterschied machen. Aber Theorie und Praxis ...

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c
cunhell

Urgestein

556 Kommentare 523 Likes

Wenn ich mir die Benchmarks ansehe ist z.B. eine WD SN750 PCIe 3.0 ist ähnlich performant und man bekommt die SSD immer wieder unter 100€. Nur weil PCIe 4.0 draufsteht macht das doch das Gesamtprodukt nicht lukrativer. Jeder NVMe PCIe 4.0 Slot kann auch NVMe 3.0.
Man kauft eine PCIe 4.0 SSD und bekommt nur PCIe 3.0 Performance. So eine SSD macht die Performancevorteile von PCIe 4.0 quasi obsolet.

Und der unbedarfte Kunde glaub was Tolles zu kaufen weil 4.0 statt 3.0 drauf steht.

Cunhell

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H
Headyman

Veteran

117 Kommentare 54 Likes

Ich sehe das auch mit etwas gemischten Gefühlen, Hauptsache PCIe 4.0 steht drauf :rolleyes:.
Und das die Übertragung auch noch massiv einbrechen soll, wenn die Kiste unter Last ist? Also das ist doch kontraproduktiv, wenn ich viele Daten lesen und verarbeiten will, dann ist doch "immer" was los, und dann wird das noch ausgebremst...
Der Preisvorteil ist ja ganz nett und die Anwendungsperformance ist anscheinend doch ganz gut (im Gegensatz zu den Benchmarks).

Warten wirs mal ab, evtl. sieht man ja in den professionellen Workloads noch Argumente.

Vielleicht wird das ja auch ein neuer Benchmark für DDR5, der kann ja besser mit parallelen Workflows...:LOL:

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Igor Wallossek

1

10,276 Kommentare 19,019 Likes

Naja, also der Vergleich zur "normalen" PCIe 4.0 SSD war gar nicht so schlecht. Ich habe die SSD jetzt mal einige Tage als System-SSD genutzt und subjektiv keine Verschlechterung festgestellt. Und ich bin wirklich Power-User :D

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S
Salierfähig

Neuling

7 Kommentare 4 Likes

Diese und die SN770 machen doch eine echt gute Figur für SSDs ohne DRAM. Klar, eine Corsair MP600 Pro XT (auch mit 176-Layer Micron) ist da noch mehr ausgeglichen im Gesamtbild, aber die kostet ja auch mehr und schluckt den doppelten Strom.
Der Sprung von PCIe3 ohne DRAM zu PCIe4 ohne DRAM ist ja schon gewaltig. Deshalb frage ich mich: Ist da nochmal so ein großer Sprung für PCIe5 ohne DRAM drin? Und ist DRAM dann ab PCIe6 sogar überflüssig, weil es fast keinen Mehrwert bringt? Das wäre echt wild.

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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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