W czymś, co wydaje się bardzo nagłym posunięciem, technologia SSD weszła do głównego nurtu. Te szybkie dyski półprzewodnikowe są powszechną funkcją nawet w komputerach średniej klasy. Nawet następna generacja Playstation będzie wyposażona w dysk SSD^{(feature an SSD)} zamiast bardziej tradycyjnego dysku twardego.

Ogólnie jest to dobra rzecz. Dyski SSD^(SSDs) stanowią duży skok wydajności w porównaniu z tradycyjnymi dyskami twardymi. Jednak wiążą się z nimi również pewne szczególne kwestie związane z użytkowaniem i konserwacją. Większość użytkowników, którzy to czytają, prawdopodobnie ma już dysk SSD^(SSD) w swoim systemie lub prawie na pewno dostanie go w swoim następnym systemie.

Nadszedł więc właściwy czas, aby rozpakować jeden z najważniejszych, ale niezrozumianych problemów, charakterystycznych dla technologii SSD . Mówimy o zużyciu dysków SSD . ^(SSD)Mityczny zabójca dysków, który spędza sen z powiek wielu użytkownikom tej technologii.

Zanim jednak zajmiemy się tym, czym właściwie jest zużycie dysków SSD^(SSD) , musimy krótko porozmawiać o tym, czym dyski SSD^(SSDs) różnią się od dysków twardych, które wszyscy znamy i kochamy.

Czym różnią się dyski SSD^(SSDs) i tradycyjne^{(Traditional Hard)} dyski twarde^(Differ)

Tradycyjny mechaniczny dysk twardy składa się z talerzy pokrytych specjalnym materiałem magnetycznym. Talerz obraca się z tysiącami obrotów na minutę, podczas gdy głowice odczytująco-zapisujące ślizgają się po ich powierzchni na kieszeni powietrza cieńszej niż ludzki włos.

Pierwsze dyski twarde były tak duże, że ich dostarczenie wymagało samolotu^{(needed an airplane for delivery)} – a jednocześnie mieściło tylko kilka megabajtów danych. W dzisiejszych czasach przenośny dysk twardy o pojemności 4 TB z łatwością mieści się w kieszeni. Te dyski są tanie, pojemne i dość niezawodne w porównaniu do tego, jak było na początku.

Jednak technologia mechanicznych dysków twardych nie ma nadziei na dotrzymanie kroku postępom w zakresie komponentów komputerowych półprzewodnikowych, takich jak procesory^(CPUs) , pamięć RAM^(RAM) i pamięć flash. Talerze mogą się obracać tylko tak szybko, głowice do odczytu/zapisu mogą się poruszać tylko wtedy, gdy prawa fizyki pozwalają na wykonywanie obiektów o takiej masie.

Dyski półprzewodnikowe nie mają ruchomych części. To wszystko obwody półprzewodnikowe. Elektrony mogą poruszać się przez chipy krzemowe znacznie, znacznie^(much) szybciej niż jakiekolwiek elementy mechaniczne. Dlatego^(Which) nawet najtańszy dysk SSD całkowicie zniszczy napęd mechaniczny pod względem wydajności.

Ponieważ nie mają części mechanicznych, są również znacznie mniej kruche fizycznie i znacznie mniej podatne na awarie. Z drugiej strony samo korzystanie z dysku SSD^(SSD) skróci jego żywotność, a jeśli użyjesz go w niewłaściwy sposób, skrócenie to może być dość dramatyczne. Więc co się dzieje?

Dlaczego dyski SSD się zużywają?

Przede^(First) wszystkim odczyt danych z dysku SSD^(SSD) nie ma znaczącego wpływu na jego żywotność. Zamiast tego jest to akt pisania do komórki pamięci flash, który ją degraduje. Każda komórka pamięci na dysku SSD^(SSD) zawiera składnik tlenkowy. Dwie warstwy jednej lub drugiej substancji chemicznej zmieszanej z tlenem. Elektrony są uwięzione między tymi warstwami tlenków.

To, jaki jest stan ogniwa, zależy od poziomu naładowania. Innymi słowy, ile elektronów jest uwięzionych między warstwami tlenków. Za każdym razem, gdy ten stan się zmienia, warstwy tlenków zużywają się, ostatecznie tracąc zdolność do zatrzymywania elektronów. Może to uniemożliwić poprawne odczytanie stanu. Pisz^(Write) do komórki zbyt wiele razy, a w końcu się zepsuje.

Rodzaje technologii SSD i wytrzymałość

Chociaż wszystkie dyski SSD^(SSDs) cierpią na zużycie podczas zapisu, nie wszystkie mają taką samą tolerancję na to. Istnieją różne projekty komórek pamięci, które zmieniają ilość informacji, które można przechowywać w pojedynczej komórce.

Najbardziej wytrzymała konstrukcja znana jest jako SLC lub jednopoziomowa^{(single level cell)} pamięć komórkowa. To przechowuje tylko jeden bit danych w komórce, dzięki czemu jest binarny. Dlatego dość łatwo jest odróżnić poziom naładowania, który reprezentuje ten czy inny stan, nawet po dość dużym zużyciu.

Konstrukcje MLC^(MLC) i TLC , wielo- i trzypoziomowe, przechowują odpowiednio dwa i trzy bity na komórkę. Ich komórki mają wiele poziomów, a zatem wiele różnych stanów, które należy odczytać. Ponieważ marginesy między różnymi stanami ogniw są węższe, nawet niewielkie zużycie może powodować problemy z pojemnością elektronów, które uniemożliwiają przywołanie prawidłowego stanu.

Więc powinniśmy używać tylko SLC , prawda? Problem polega na tym, że SLC jest niewiarygodnie drogi w przeliczeniu na gigabajt. Jest szybki i wytrzymały, ale niezbyt gęsty. Większość dysków SSD klasy premium w dzisiejszych komputerach korzysta z MLC , a TLC staje się coraz bardziej popularne dzięki większym pojemnościom w dobrej cenie.

Na ile więc trzeba się martwić brakiem wytrzymałości tych tańszych produktów w praktyce?

Wytrzymałość SSD w praktyce

Dziś odpowiedź na to pytanie brzmi „nie bardzo”. We wczesnych dniach komputerowych dysków SSD^(SSDs) można było zniszczyć jeden w zaledwie kilka godzin, uderzając go żądaniami zapisu. Obecnie można oczekiwać, że dyski wielopoziomowe będą miały znacznie większą wytrzymałość na zapis, niż kiedykolwiek będzie potrzebował przeciętny użytkownik.

Istnieje kilka powodów takiego stanu rzeczy, ale sprowadza się to do tego, że same dyski są znacznie inteligentniejsze, a nowoczesne systemy operacyjne wiedzą, jak prawidłowo korzystać z dysków SSD .

Na przykład dyski SSD^(SSDs) wykorzystują teraz technikę znaną jako wyrównywanie zużycia^{(wear-leveling)} . To przezroczyście rozprowadza zapisy komórek na całym dysku, dzięki czemu zużycie przebiega równomiernie. W przeciwnym razie niektóre komórki zginęłyby znacznie szybciej niż inne.

Ile więc możesz się spodziewać wytrzymałości na pisanie? Dyski najnowszej generacji, takie jak Samsung 950 Pro 512 GB,^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} mają trwałość zapisu 400 TB. Jednak wiele osób nadal korzysta z popularnych starszych dysków, takich jak 850 EVO . Ten dysk jest oceniany na „tylko” 150 TB.

Testy tortur^{(Torture tests)} pokazują, że ta ocena jest bardzo konserwatywna. W prawdziwym życiu ten model dysku wymagał aż 9100 TB zapisów, zanim zrezygnował z ducha. Tak więc liczba 150 TB to tylko moment, w którym producent nie będzie już honorował gwarancji.

Mimo to dyski klasy konsumenckiej nie powinny być używane do zadań, w których wiele zapisów na dysku odbywa się w sposób ciągły. Nie nadają się do użytku na serwerach ani jako dyski do ciężkich nośników. Jednak w normalnym, codziennym użytkowaniu konsumenckim wytrzymałość pisania jest czymś, o czym nigdy nie będziesz musiał myśleć.

Kup dysk dobrej marki^{(Buy a good brand of drive)} i rób regularne kopie zapasowe danych o znaczeniu krytycznym.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seems like a very sudden moνe, SSD technology has gone mainstream. These fast, solid-state drives are a common feature on eνen mid-range computers. Evеn the next gеnerаtion of Playstation 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.

Nataniel Andrzejewski

About the author

Jestem profesjonalnym inżynierem dźwięku z ponad 10-letnim doświadczeniem. Pracowałem przy wielu projektach, od małych domowych systemów audio po duże produkcje komercyjne. Moje umiejętności polegają na tworzeniu doskonałych ścieżek dźwiękowych i narzędzi do przetwarzania dźwięku, dzięki którym muzyka brzmi świetnie. Mam również ogromne doświadczenie w pracy z systemem Windows 10 i mogę pomóc Ci w pełni wykorzystać możliwości systemu komputerowego.

Wszystko, co musisz wiedzieć o zużyciu dysków SSD