В нещо, което изглежда като много внезапен ход, SSD технологията стана масова. Тези бързи твърдотелни устройства са често срещана характеристика дори на компютри от среден клас. Дори следващото поколение Playstation ще включва SSD^{(feature an SSD)} вместо по-традиционен твърд диск.

Като цяло това е нещо добро. SSD дисковете^(SSDs) представляват голям скок в производителността спрямо традиционните твърди дискове. Те обаче носят и някои специални съображения за употреба и поддръжка. Повечето потребители, които четат това, вероятно вече имат SSD в системата си или почти сигурно ще получат такъв в следващата си система.

Така че моментът е подходящ да разопаковаме един от най-важните, но неразбрани проблеми, уникални за SSD технологията. Говорим за износване на SSD . Митичният убиец на устройствата, който държеше мнозина от ранните привърженици на тази технология будни през нощта.

Преди да можем да се справим с това какво всъщност е износването на SSD дисковете, трябва да поговорим накратко за това как SSD дисковете^(SSDs) са различни от твърдите дискове, които всички познаваме и обичаме.

Как се различават ^(Differ)SSD^(SSDs) и традиционните твърди^{(Traditional Hard)} дискове

Традиционният механичен твърд диск се състои от плочи, покрити със специален магнитен материал. Плаката се върти с хиляди обороти в минута, докато главите за четене/запис се пързалят по повърхностите си върху джоб въздух, по-тънък от човешка коса.

Първите твърди дискове бяха толкова големи, че се нуждаеха от самолет за доставка^{(needed an airplane for delivery)} - докато съдържаха само няколко единични мегабайта данни. Тези дни 4TB преносим твърд диск лесно се побира в джоба ви. Тези устройства са евтини, вместителни и доста надеждни в сравнение с това, което бяха нещата в началото.

И все пак технологията на механичните твърди дискове няма надежда да бъде в крак с напредъка на твърдотелни компютърни компоненти като процесори^(CPUs) , RAM и флаш памет. Пластините могат да се въртят толкова бързо, че главите за четене/запис могат да се движат само тъй като законите на физиката позволяват на обекти с толкова голяма маса.

Твърдотелните устройства нямат движещи се части. Всичко е полупроводникова схема. Електроните могат да се движат през силициеви чипове много, много^(much) по-бързо, отколкото всякакви механични компоненти. Ето^(Which) защо дори и най-евтиният SSD напълно ще заличи механичното устройство в производителността.

Тъй като нямат механични части, те също са много по-малко физически крехки и много по-малко податливи на повреда. От друга страна, простото използване на SSD ще съкрати живота му и ако ги използвате по грешен начин, това съкращаване може да бъде доста драматично. Е, какво става?

Защо SSD дисковете се износват?

На първо^(First) място, четенето на данни от SSD няма съществен ефект върху живота му. Вместо това, актът на запис в клетката на флаш паметта я влошава. Всяка клетка на паметта в SSD има оксиден компонент. Два слоя от един или друг химикал, смесен с кислород. Електроните са уловени между тези оксидни слоеве.

Какво е състоянието на дадена клетка зависи от нивото на заряда. С други думи, колко електрони са уловени между оксидните слоеве. Всеки път, когато това състояние се промени, оксидните слоеве се износват, в крайна сметка губят способността си да съдържат електрони. Това може да направи състоянието невъзможно за правилно четене. Пишете^(Write) в клетка твърде много пъти и в крайна сметка се обърка.

Типове SSD технологии и издръжливост

Въпреки че всички SSD дискове^(SSDs) страдат от износване при запис, те не всички имат еднаква степен на толерантност към това. Има различни дизайни на клетки с памет, които променят колко информация може да се съхранява в една клетка.

Най-здравият дизайн е известен като SLC или едностепенна клетъчна^{(single level cell)} памет. Това съхранява само един бит от данни в клетка, което я прави двоична. Следователно е доста лесно да се направи разлика между ниво на заряд, което представлява едно или друго състояние, дори след като се е случило доста голямо износване.

MLC и TLC дизайни, много- и тройни нива, съхраняват съответно два и три бита на клетка. Техните клетки имат множество нива и следователно много различни състояния, които трябва да бъдат разчетени. Тъй като границите между различните състояния на клетките са по-тесни, дори малкото износване може да причини проблеми с капацитета на електроните, които правят невъзможно извикването на правилното състояние.

Така че трябва да използваме само SLC , нали? Проблемът е, че SLC е невероятно скъп на база на гигабайт. Той е бърз и здрав, но не много плътен. Повечето от първокласните SSD устройства в компютрите в наши дни използват MLC , а TLC става все по-популярен благодарение на по-големия капацитет на добра цена.

И така, колко трябва да се притеснявате от липсата на издръжливост на тези по-евтини продукти на практика?

SSD издръжливост на практика

Отговорът на този въпрос днес е „изобщо не много“. В ранните дни на компютърните SSD дискове^(SSDs) можете да унищожите един само за няколко часа, като го забиете със заявки за запис. Днес можете да очаквате многостепенните устройства да имат много по-голяма издръжливост на запис, отколкото типичният потребител някога ще има нужда.

Има няколко причини за това, но се свежда до това, че самите устройства са много по-интелигентни и модерни операционни системи, които знаят как да използват правилно SSD устройства.^(SSD)

Например, сега SSD дисковете^(SSDs) използват техника, известна като изравняване на износване^{(wear-leveling)} . Това прозрачно разпространява записите в клетките около целия диск, така че износването става равномерно. В противен случай някои клетки биха умрели много по-бързо от други.

И така, колко издръжливост на писане можете да очаквате? Най-новото поколение устройства, като устройството Samsung 950 Pro 512GB,^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} има издръжливост на запис от 400TB. Въпреки това, много хора все още използват популярни по-стари устройства като 850 EVO . Това устройство е оценено за "само" 150TB.

Тестовете за изтезания^{(Torture tests)} показват, че тази оценка е много консервативна. В реалния живот използването на този модел устройство отне огромните 9100TB записи, преди да се откаже от призрака. Така че номерът от 150TB е само точката, в която производителят вече няма да спазва гаранцията.

Все пак устройствата от потребителски клас не трябва да се използват за работа, където постоянно се извършва много запис на диск. Те не са подходящи за използване на сървъри или като тежки медийни скреч устройства. За нормална ежедневна потребителска употреба обаче издръжливостта на писане е нещо, за което никога няма да се налага да прекарвате време в мислене.

Купете устройство с добра марка^{(Buy a good brand of drive)} и, така или иначе, правете редовно архивиране на вашите критични данни.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seems like a very ѕudden move, ЅSD technology has gone mainstream. These fast, solid-statе drives are a common featυre on even mid-range computers. Even the next generation of Playѕtation will feature an SSD instead of a more traditional hard drive.

In general this is a good thing. SSDs represent a major leap in performance over traditional hard drives. However, they also bring some special usage and maintenance considerations with them. Most users reading this probably have an SSD in their system already or will almost certainly get one in their next system.

So the time is right to unpack one of the most important, yet misunderstood, issues unique to SSD technology. We’re talking about SSD wear and tear. The mythical killer of drives that has kept many an early adopter of this technology awake at night.

Before we can tackle what SSD wear and tear actually is though, we need to briefly talk about how SSDs are different from the hard drives we all know and love.

How SSDs & Traditional Hard Drives Differ

The traditional mechanical hard drive consists of platters coated in a special magnetic material. The platter spins at thousands of revolutions per minute, while read/write heads skate across their surfaces on a pocket of air thinner than a human hair.

The first hard drives were so big, they needed an airplane for delivery – while only holding a few single megabytes of data. These days a 4TB portable hard drive easily fits in your pocket. These drives are cheap, capacious and pretty reliable compared to how things were at the outset.

Yet, mechanical hard drive technology has no hope of keeping up with the advancement of solid state computer components such as CPUs, RAM and flash memory. Platters can only spin so fast, read/write heads can only move as the laws of physics allow objects with that much mass to do.

Solid state drives have no moving parts. It’s all semiconductor circuitry. Electrons can move through silicon chips much, much faster than any mechanical components ever could. Which is why even the cheapest SSD will completely obliterate a mechanical drive in performance.

Since they have no mechanical parts, they are also much less physically fragile and far less prone to failure. On the other hand, simply using an SSD will shorten its lifespan and if you use them in the wrong way, that shortening can be quite dramatic. So what’s going on?

Why Do SSDs Wear Out?

First of all, reading data from an SSD doesn’t have any appreciable effect on its lifespan. Instead, it’s the act of writing to the flash memory cell that degrades it. Each memory cell within an SSD has an oxide component. Two layers of one or another chemical mixed with oxygen. Electrons are trapped between those oxide layers.

What a given cell’s state is, depends on the charge level. In other words, how many electrons are trapped between the oxide layers. Every time that state is changed, the oxide layers wear down, eventually losing their ability to contain electrons. This can make the state impossible to read correctly. Write to a cell too many times, and it eventually goes bad.

SSD Technology Types and Endurance

While all SSDs suffer from write wear, they don’t all have the same amount of tolerance for it. There are different memory cell designs, which change how much information can be stored in a single cell.

The most robust design is known as SLC or single level cell memory. This stores only a single bit of data in a cell, making it binary. It is therefore quite easy to distinguish between a charge level that represents one state or another, even after quite a lot of wear has happened.

MLC and TLC designs, multi- and triple- level, store two and three bits per cell respectively. Their cells have multiple levels and therefore many different states that have to be read. Since the margins between different cell states are narrower, even a small amount of wear can cause electron capacity issues that make it impossible to recall the correct state.

So we should only use SLC, right? The problem is that SLC is incredibly expensive on a per-gigabyte basis. It’s fast and robust, but not very dense. Most of the premium SSD drives in computers these days are using MLC, and TLC is becoming more popular thanks to bigger capacities at a good price.

So how much do you have to worry about the lack of endurance of these cheaper products in practice?

SSD Endurance In Practice

The answer to that question today is “not very much at all”. In the early days of computer SSDs you could destroy one in just a few hours by hammering it with write requests. Today you can expect multi-level drives to have way more write endurance than the typical user will ever need.

There are a few reasons for this, but it comes down to the drives themselves being much smarter and modern operating systems knowing how to use SSD drives properly.

For example, SSDs now use a technique known as wear-leveling. This transparently spreads cell writes around the entirety of the disk so that wear happens evenly. Otherwise some cells would die much more quickly than others.

So how much write endurance can you expect? The latest generation of drives, such as the Samsung 950 Pro 512GB drive has a write endurance of 400TB. However, many people are still using popular older drives such as the 850 EVO. That drive is rated for ‘only” 150TB.

Torture tests show that this rating is very conservative. In real life use that model of drive took a whopping 9100TB of writes before giving up the ghost. So the 150TB number is just the point at which the manufacturer won’t honor the warranty any more.

Still, consumer grade drives should not be used for any job where lots of disk writing happens on a constant basis. They’re no good for server use or as heavy media scratch drives. For normal every day consumer use however, write endurance is something you’ll never have to spend any time thinking about.

Buy a good brand of drive and, either way, make regular backups of your mission-critical data.

Светослав Тумангелов

About the author

Аз съм компютърен програмист, специализиран в разработването на софтуер за MacOS. Използвам уменията си, за да пиша професионални рецензии и да давам съвети как да подобрите уменията си за програмиране на Mac. Имам и уебсайт, който предлага подробни инструкции стъпка по стъпка за създаване на успешен уеб сайт.

Всичко, което трябва да знаете за износването и разкъсването на SSD