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Windows 11 24H2, problemi di stabilità per i PC con SSD Western Digital

In particolare, si fa riferimento a gravi bug e a crash di tipo BSoD (Blue Screen of Death) che affliggono soprattutto i modelli WD Black SN770 e WD Blue SN580, entrambi privi di cache. Questi dispositivi utilizzano la tecnologia Host Memory Buffer (HMB) per compensare la mancanza di cache, tecnologia che sembrerebbe essere la causa dei problemi segnalati da numerosi utenti nei forum di Microsoft.

Host Memory Buffer

L’Host Memory Buffer (HMB) è una funzionalità utilizzata principalmente nei dischi SSD basati su NVMe (Non-Volatile Memory Express) che consente all’SSD di utilizzare parte della memoria RAM del sistema host per memorizzare metadati e altre informazioni critiche per migliorare le prestazioni del disco. Questa tecnica è particolarmente utile per gli SSD che non dispongono di una cache DRAM dedicata.

Come funziona l’Host Memory Buffer:

Negli SSD tradizionali con DRAM, la DRAM viene utilizzata come una cache per memorizzare i metadati della mappa di traduzione logica-fisica (L2P), che mappa i blocchi logici dell’SSD a quelli fisici. Questo permette di accedere rapidamente ai dati, migliorando la velocità di lettura e scrittura. Tuttavia, alcuni SSD a basso costo non hanno una DRAM dedicata (senza DRAM), il che può ridurre le prestazioni.

L’HMB consente a questi SSD di sfruttare una porzione della RAM del sistema come una cache temporanea, migliorando l’accesso ai dati senza la necessità di avere un chip DRAM interno.

Vantaggi dell’HMB:

  1. Riduzione dei costi: Gli SSD senza DRAM sono meno costosi da produrre. L’HMB compensa la mancanza di DRAM senza richiedere costosi chip DRAM dedicati.
  2. Miglioramento delle prestazioni: Utilizzando la RAM del sistema host, l’SSD può migliorare le prestazioni di lettura e scrittura, avvicinandosi a quelle di un SSD con DRAM dedicata.
  3. Efficienza energetica: L’uso dell’HMB può contribuire a migliorare l’efficienza energetica del sistema, riducendo la necessità di hardware aggiuntivo.

Limiti e considerazioni:

  • Dipendenza dalla RAM di sistema: L’HMB utilizza una parte della memoria RAM del sistema host, quindi se la RAM è limitata o già fortemente utilizzata, potrebbe ridurre la quantità di memoria disponibile per altre operazioni.
  • Non sempre disponibile: L’HMB è supportato solo su SSD NVMe e richiede che sia l’SSD che il sistema operativo supportino questa funzionalità (es. Windows 10 o Linux moderno).

Esempi di utilizzo:

  • SSD economici senza DRAM come i WD Blue SN550 o Samsung 980 utilizzano HMB per migliorare le prestazioni, pur rimanendo nella fascia di prezzo bassa rispetto a SSD con DRAM integrata.

In sintesi, l’HMB rappresenta un buon compromesso tra costi e prestazioni, permettendo agli SSD senza DRAM di sfruttare la RAM di sistema per migliorare l’efficienza, specialmente nelle operazioni di accesso casuale ai dati.

Personalmente preferisco e di granlunga dispositivi a stato solido per memoria di massa equipaggiati con memoria DRAM a bordo secondo lo schema di Samsung con anche una area di memoria su SSD dedicata al caching delle operazioni di I/O in scrittura.

Samsung Turbo Write

Samsung TurboWrite è una tecnologia utilizzata negli SSD (Solid State Drive) di Samsung per migliorare le prestazioni di scrittura. Funziona creando una porzione di memoria flash NAND, chiamata buffer TurboWrite, che opera come una cache SLC (Single-Level Cell). Questa cache temporanea consente all’SSD di scrivere dati a velocità molto più elevate rispetto a quando utilizza direttamente la memoria NAND a più livelli, come la TLC (Triple-Level Cell) o QLC (Quad-Level Cell).

Come funziona TurboWrite:

  • Buffer SLC: Samsung TurboWrite utilizza una porzione della memoria NAND (che di solito è TLC o QLC) per simulare il comportamento della memoria SLC, che è più veloce. Ogni cella SLC memorizza un solo bit di dati per cella, il che consente operazioni di lettura e scrittura molto più rapide rispetto a celle TLC o QLC, che immagazzinano rispettivamente 3 e 4 bit per cella.
  • Due tipi di cache:
  1. Cache fissa (Fixed TurboWrite): È una porzione predefinita della memoria NAND sempre utilizzata come cache SLC. La sua dimensione varia a seconda della capacità dell’SSD (ad esempio, 6 GB per modelli più piccoli, 12 GB o più per modelli di capacità superiore).
  2. Cache dinamica (Dynamic TurboWrite): Quando la cache fissa si riempie, alcuni SSD Samsung possono allocare una porzione più grande della memoria NAND come cache SLC aggiuntiva, in base allo spazio disponibile sull’SSD. Ciò aumenta temporaneamente la capacità della cache TurboWrite e permette all’SSD di continuare a scrivere a velocità elevate.

Vantaggi di TurboWrite:

  1. Miglioramento delle prestazioni di scrittura: La scrittura iniziale è estremamente veloce finché si scrive all’interno della capacità del buffer TurboWrite. Questo migliora notevolmente le prestazioni in carichi di lavoro come il trasferimento di file di piccole o medie dimensioni.
  2. Esperienza utente più fluida: Le operazioni di scrittura comuni, come la copia di file, l’installazione di software o il salvataggio di documenti, risulteranno più rapide, migliorando l’esperienza utente.

Limiti di TurboWrite:

  1. Riduzione delle prestazioni al riempimento della cache: Quando il buffer TurboWrite si riempie (superando la capacità del buffer SLC), l’SSD torna a scrivere direttamente nella NAND TLC o QLC, che è significativamente più lenta. Questo si nota soprattutto con file di grandi dimensioni, come video ad alta risoluzione o backup.
  2. Non tutti i modelli supportano il TurboWrite dinamico: Alcuni SSD Samsung (come quelli di fascia più economica) hanno solo la cache fissa, senza capacità di espansione dinamica. In questo caso, le prestazioni si riducono notevolmente quando la cache si esaurisce.

Esempi di SSD con TurboWrite:

  • Samsung 970 EVO Plus: Utilizza sia la cache fissa che quella dinamica, garantendo prestazioni di scrittura eccellenti per la maggior parte dei carichi di lavoro.
  • Samsung 980: Un SSD senza DRAM che utilizza TurboWrite per compensare la mancanza di una cache DRAM dedicata, migliorando le prestazioni di scrittura.
  • Samsung 870 EVO: Un SSD SATA che beneficia di TurboWrite per offrire velocità di scrittura più elevate rispetto a molti SSD SATA tradizionali.

Conclusione:

La tecnologia TurboWrite è progettata per migliorare le prestazioni di scrittura degli SSD Samsung, specialmente per i modelli che utilizzano memoria NAND TLC o QLC, che normalmente hanno velocità di scrittura più lente. Sebbene le prestazioni siano elevate quando si scrive all’interno della cache SLC, è importante considerare che, una volta riempita, l’SSD ritorna alle velocità native della NAND, che possono essere significativamente inferiori.

Marco Franceschini

Dott. Ing. Marco Franceschini

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