مدل‌های ۱ و ۲ ترابایتی آیفون ۱۸ پرو از حافظه QLC کندتری برخوردارند

اپل سال گذشته با معرفی سری iPhone ۱۷ Pro ظرفیت‌های ذخیره‌سازی بالاتری را به خانواده آیفون اضافه کرد و برای نخستین بار گزینه ۲ ترابایتی را در اختیار کاربران قرار داد. امسال نیز آیفون ۱۸ پرو و آیفون ۱۸ پرو مکس در چهار ظرفیت ۲۵۶ گیگابایت، ۵۱۲ گیگابایت، ۱ ترابایت و ۲ ترابایت عرضه می‌شوند. با این حال، میان این مدل‌ها یک تفاوت مهم و قابل توجه وجود دارد.

بر اساس آزمایش‌های انجام‌شده توسط Homolab، اپل بسته به ظرفیت حافظه داخلی از انواع متفاوتی از حافظه فلش در مدل‌های مختلف آیفون استفاده می‌کند. تصویری از یک ویدئو که در پلتفرم چینی Bilibili منتشر شده، دو دستگاه iPhone ۱۸ Pro Max در نسخه‌های ۵۱۲ گیگابایتی و ۱ ترابایتی را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

نسخه‌های ۲۵۶ و ۵۱۲ گیگابایتی از حافظه NAND نوع TLC استفاده می‌کنند، در حالی که مدل‌های ۱ و ۲ ترابایتی به حافظه NAND نوع QLC مجهز شده‌اند.

QLC یک مزیت مهم برای تولیدکنندگان حافظه دارد. این فناوری می‌تواند چهار بیت داده را در هر سلول NAND ذخیره کند، در حالی که TLC در هر سلول سه بیت داده قرار می‌دهد. به این ترتیب، تولیدکنندگان می‌توانند حافظه‌هایی با ظرفیت بالاتر را با هزینه کمتری تولید کنند.

البته این فناوری یک نقطه ضعف مهم نیز دارد. حافظه QLC سرعت نوشتن پایین‌تری دارد و از نظر دوام نیز ضعیف‌تر از TLC است.

به نظر می‌رسد اپل تلاش کرده است با استفاده از معماری سه‌لایه برای کش، کاهش سرعت حافظه QLC را در دستگاه‌های جدید خود جبران کند. کش سریع SLC که تنها یک بیت داده را در هر سلول ذخیره می‌کند، وظیفه مدیریت حجم اولیه عملیات نوشتن را بر عهده دارد. سپس داده‌ها به کش کندتر TLC منتقل می‌شوند و در نهایت روی حافظه QLC ذخیره می‌شوند.

سرعت حافظه آیفون ۱۸ پرو چقدر است؟

هنگامی که Homolab یک iPhone ۱۸ Pro خالی از داده را آزمایش کرد، سرعت نوشتن با استفاده از کش SLC به حدود ۳۰۰۰ مگابایت بر ثانیه رسید.

اما پس از پر شدن کش SLC، عملیات نوشتن به لایه TLC منتقل شد و سرعت به حدود ۵۷۸ مگابایت بر ثانیه کاهش پیدا کرد.

بزرگ‌ترین افت عملکرد زمانی رخ داد که هر دو کش نیز پر شدند. در این مرحله، گوشی مجبور شد داده‌ها را مستقیماً روی حافظه QLC بنویسد.

در این شرایط، سرعت نوشتن به حدود ۷۹.۴ مگابایت بر ثانیه کاهش یافت و در برخی آزمایش‌ها حتی سرعت‌هایی در حدود ۲۵.۶ مگابایت بر ثانیه نیز ثبت شد.

مشکل دیگر این است که با پر شدن حافظه داخلی، ظرفیت کش SLC نیز کاهش پیدا می‌کند. زمانی که حافظه کاملاً خالی بود، ظرفیت کش SLC حدود ۲۵۰ گیگابایت اندازه‌گیری شد.

اما زمانی که ۶۰ درصد از فضای ذخیره‌سازی مورد استفاده قرار گرفت، ظرفیت این کش به حدود ۵۸ گیگابایت کاهش پیدا کرد.

کش TLC و حافظه QLC نیز با پر شدن فضای ذخیره‌سازی کندتر شدند. سرعت کش TLC زمانی که ۶۰ درصد حافظه پر بود، حدود ۳۹۶ مگابایت بر ثانیه اندازه‌گیری شد، در حالی که سرعت حافظه QLC در عملیات نوشتن مداوم به تنها ۱.۱ مگابایت بر ثانیه کاهش پیدا کرد.

نکات کلیدی

• مدل‌های ۲۵۶ و ۵۱۲ گیگابایتی iPhone ۱۸ Pro از حافظه NAND نوع TLC استفاده می‌کنند.
• مدل‌های ۱ و ۲ ترابایتی به حافظه NAND نوع QLC مجهز هستند.
• QLC امکان ارائه ظرفیت بالاتر با هزینه کمتر را فراهم می‌کند، اما سرعت و دوام پایین‌تری نسبت به TLC دارد.
• اپل برای جبران عملکرد ضعیف‌تر QLC از لایه‌های کش SLC و TLC استفاده می‌کند.
• پس از پر شدن کش‌ها، سرعت نوشتن مداوم به‌شدت کاهش پیدا می‌کند.
• مدل ۱ ترابایتی مجهز به QLC در برخی آزمایش‌های خواندن تصادفی حدود ۳۸ درصد کندتر از مدل ۵۱۲ گیگابایتی مجهز به TLC بود.

حافظه QLC در خواندن تصادفی نیز کندتر است

افت سرعت فقط به عملیات نوشتن مداوم محدود نمی‌شود. iPhone ۱۸ Pro Max یک ترابایتی مجهز به QLC در آزمایش خواندن تصادفی 4K و در بار پردازشی پایین، حدود ۳۸ درصد کندتر از نسخه ۵۱۲ گیگابایتی مجهز به TLC عمل کرد.

با افزایش تعداد درخواست‌های همزمان، این اختلاف کاهش پیدا کرد و به حدود ۱۲ درصد رسید.

البته این اعداد از آزمایش‌های مصنوعی به دست آمده‌اند و لزوماً به این معنا نیستند که گوشی در استفاده روزمره دقیقاً ۳۸ درصد کندتر احساس خواهد شد. بیشتر کارهای معمول روزانه فشار مداوم و سنگینی مشابه این آزمایش‌ها را روی حافظه وارد نمی‌کنند.

با این حال، نتایج نشان می‌دهند که مدل‌های ۱ و ۲ ترابایتی صرفاً نسخه‌هایی با ظرفیت بیشتر از مدل‌های ۲۵۶ و ۵۱۲ گیگابایتی نیستند. مدل‌های با ظرفیت بالاتر از تراشه‌های NAND متفاوتی استفاده می‌کنند و این تفاوت در برخی سناریوهای پردازشی می‌تواند روی عملکرد تأثیر بگذارد.

چرا اپل از حافظه QLC استفاده کرده است؟

با افزایش ظرفیت حافظه فلش، ساخت این نوع حافظه نیز پیچیده‌تر می‌شود. حافظه SLC یا تک‌سطحی سریع‌ترین نوع حافظه محسوب می‌شود، اما هزینه تولید بالاتری دارد؛ زیرا تنها یک بیت داده را در هر سلول ذخیره می‌کند.

در مقابل، فناوری‌های MLC، TLC و QLC با افزایش تعداد بیت‌های ذخیره‌شده در هر سلول، هزینه تولید را کاهش می‌دهند؛ البته این کار معمولاً با کاهش سرعت و دوام حافظه همراه است.

نکته جالب این است که iPhone ۱۷ Pro و iPhone ۱۷ Pro Max از حافظه NAND نوع TLC در هر دو ظرفیت ۱ و ۲ ترابایتی استفاده می‌کردند. بنابراین استفاده از QLC در iPhone ۱۸ Pro نشان‌دهنده تغییر رویکرد اپل در نسل جدید است.

اینکه کاربران در استفاده واقعی چقدر تفاوت عملکرد را احساس کنند، به نوع استفاده آن‌ها از گوشی بستگی دارد. بیشترین تأثیر احتمالاً هنگام انجام عملیات نوشتن حجیم و مداوم دیده خواهد شد؛ یعنی زمانی که کش‌های SLC و TLC پر شده‌اند و اطلاعات مستقیماً روی حافظه QLC نوشته می‌شوند.

در مقابل، کارهایی مانند اجرای برنامه‌ها، وب‌گردی و استفاده معمول از دوربین احتمالاً کمتر تحت تأثیر این تفاوت قرار می‌گیرند.

نکته جالب و تا حدی عجیب این است که استفاده از حافظه NAND کندتر در آیفون‌های جدید، همزمان با افزایش شدید قیمت حافظه‌های فلش اتفاق افتاده است.