Hyvin äkilliseltä näyttävällä liikkeellä SSD - tekniikka on tullut valtavirtaan. Nämä nopeat solid-state-asemat ovat yleinen ominaisuus jopa keskitason tietokoneissa. Jopa seuraavan sukupolven Playstationissa^{(Playstation)} on SSD^{(feature an SSD)} perinteisemmän kiintolevyn sijaan.

Yleisesti ottaen tämä on hyvä asia. SSD^(SSDs) -levyt ovat suuri harppaus suorituskyvyssä perinteisiin kiintolevyihin verrattuna. Ne tuovat kuitenkin mukanaan myös erityisiä käyttö- ja ylläpitonäkökohtia. Useimmilla tätä lukevilla käyttäjillä on luultavasti jo SSD -levy järjestelmässään tai he saavat sellaisen melkein varmasti seuraavaan järjestelmään.

Joten on oikea aika purkaa yksi SSD^(SSD) - tekniikan tärkeimmistä mutta kuitenkin väärinymmärretyistä ongelmista . Puhumme SSD-levyjen^(SSD) kulumisesta. Asemien myyttinen tappaja, joka on pitänyt monet tämän tekniikan varhaiset käyttäjät hereillä öisin.

Ennen kuin voimme puuttua SSD -levyjen kulumiseen ja repeytymiseen, meidän on puhuttava lyhyesti siitä, kuinka SSD^(SSDs) -levyt eroavat kaikkien tuntemistamme ja rakastamistamme kiintolevyistä.

Kuinka SSD-levyt^(SSDs) ja perinteiset^{(Traditional Hard)} kiintolevyt eroavat^(Differ)

Perinteinen mekaaninen kiintolevy koostuu erityisellä magneettisella materiaalilla päällystetyistä levyistä. Lautas pyörii tuhansia kierroksia minuutissa, ja luku-/kirjoituspäät liukuvat niiden pinnoilla hiusta ohuemmassa ilmataskussa.

Ensimmäiset kiintolevyt olivat niin suuria, että ne tarvitsivat lentokoneen toimitukseen^{(needed an airplane for delivery)} – samalla kun dataa mahtui vain muutama megatavu. Nykyään 4 Tt:n kannettava kiintolevy mahtuu helposti taskuun. Nämä asemat ovat halpoja, tilavia ja melko luotettavia verrattuna siihen, miten asiat olivat alussa.

Mekaanisella kiintolevytekniikalla ei kuitenkaan ole toivoa pysyä tahdissa tietokonekomponenttien, kuten suorittimien^(CPUs) , RAM -muistin ja flash-muistin, kehityksen kanssa. Platterit voivat pyöriä vain niin nopeasti, luku-/kirjoituspäät voivat liikkua vain, koska fysiikan lait sallivat esineiden, joilla on niin suuri massa, tehdä.

Puolijohde-asemissa ei ole liikkuvia osia. Se kaikki on puolijohdepiirejä. Elektronit voivat liikkua piisirujen läpi paljon, paljon^(much) nopeammin kuin mikään mekaaninen komponentti koskaan pystyisi. Tästä^(Which) syystä jopa halvin SSD tuhoaa mekaanisen aseman suorituskyvyssä täysin.

Koska niissä ei ole mekaanisia osia, ne ovat myös paljon vähemmän fyysisesti hauraita ja paljon vähemmän alttiita vaurioille. Toisaalta pelkkä SSD -levyn käyttö lyhentää sen käyttöikää, ja jos käytät niitä väärin, lyhennys voi olla melko dramaattista. Joten mitä tapahtuu?

Miksi SSD-levyt kuluvat?

Ensinnäkin^(First) , tietojen lukemisella SSD -levyltä ei ole merkittävää vaikutusta sen käyttöikään. Sen sijaan flash-muistisoluun kirjoittaminen heikentää sitä. Jokaisessa SSD^(SSD) -levyn muistisolussa on oksidikomponentti. Kaksi kerrosta yhtä tai toista kemikaalia sekoitettuna happeen. Elektronit jäävät loukkuun näiden oksidikerrosten väliin.

Se, mikä tietyn solun tila on, riippuu varaustasosta. Toisin sanoen kuinka monta elektronia on loukussa oksidikerrosten väliin. Joka kerta kun tätä tilaa muutetaan, oksidikerrokset kuluvat ja lopulta menettävät kykynsä sisältää elektroneja. Tämä voi tehdä tilan lukemisen mahdottomaksi. Kirjoita^(Write) soluun liian monta kertaa, ja lopulta se menee pieleen.

SSD-teknologian tyypit ja kestävyys

Vaikka kaikki SSD^(SSDs) -levyt kärsivät kirjoituskulumisesta, ne eivät kaikki siedä sitä yhtä paljon. On olemassa erilaisia muistisolumalleja, jotka muuttavat kuinka paljon tietoa voidaan tallentaa yhteen soluun.

Vakavin malli tunnetaan nimellä SLC tai yksitasoinen^{(single level cell)} solumuisti. Tämä tallentaa soluun vain yhden bitin dataa, mikä tekee siitä binaarisen. Siksi on melko helppo erottaa taso, joka edustaa yhtä tai toista tilaa, vaikka kulumista on tapahtunut melko paljon.

MLC- ja TLC -mallit, moni- ja kolmitasoiset, tallentavat kaksi ja kolme bittiä solua kohden. Niiden soluilla on useita tasoja ja siksi monia erilaisia tiloja, jotka on luettava. Koska eri solutilojen väliset marginaalit ovat kapeammat, pienikin kuluminen voi aiheuttaa elektronikapasiteettiongelmia, jotka tekevät oikean tilan muistamisen mahdottomaksi.

Joten meidän pitäisi käyttää vain SLC :tä , eikö niin? Ongelmana on, että SLC on uskomattoman kallista gigatavua kohden. Se on nopea ja kestävä, mutta ei kovin tiheä. Suurin osa tietokoneiden premium- SSD - asemista nykyään käyttää MLC :tä , ja TLC : stä on tulossa suositumpi suuremman kapasiteetin ja edullisen hinnan ansiosta.

Kuinka paljon sinun on siis huolehdittava näiden halvempien tuotteiden kestävyyden puutteesta käytännössä?

SSD-kestävyys käytännössä

Vastaus tähän kysymykseen tänään on "ei kovin paljon". Tietokoneiden SSD^(SSDs) -levyjen alkuaikoina voit tuhota sellaisen vain muutamassa tunnissa lyömällä sitä kirjoituspyynnöillä. Nykyään voit odottaa monitasoisilla asemilla olevan paljon enemmän kirjoituskestävyyttä kuin tyypillinen käyttäjä koskaan tarvitsee.

Tähän on muutamia syitä, mutta se johtuu siitä, että itse asemat ovat paljon älykkäämpiä ja nykyaikaiset käyttöjärjestelmät osaavat käyttää SSD - asemia oikein.

Esimerkiksi SSD^(SSDs) -levyt käyttävät nykyään kulutustasauksena^{(wear-leveling)} tunnettua tekniikkaa . Tämä levittää läpinäkyvästi solun kirjoituksia koko levyn ympärille, jotta kuluminen tapahtuu tasaisesti. Muuten jotkut solut kuolisivat paljon nopeammin kuin toiset.

Joten kuinka paljon kirjoituskestävyyttä voit odottaa? Uusimman sukupolven asemien, kuten Samsung 950 Pro 512 Gt -aseman^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} , kirjoituskestävyys on 400 Tt. Monet ihmiset käyttävät kuitenkin edelleen suosittuja vanhempia asemia, kuten 850 EVO . Tämä asema on mitoitettu "vain" 150 Tt.

Kidutustestit^{(Torture tests)} osoittavat, että tämä luokitus on hyvin konservatiivinen. Tosielämässä tuo ajomalli vei huimat 9100 Tt kirjoitusta ennen kuin luopui haamusta. Joten 150 Tt:n numero on juuri se kohta, jossa valmistaja ei enää noudata takuuta.

Kuluttajatason asemia ei kuitenkaan tule käyttää töihin, joissa levylle kirjoitetaan jatkuvasti paljon. Ne eivät sovellu palvelinkäyttöön tai raskaisiin tietovälineisiin. Normaalissa päivittäisessä kuluttajakäytössä kirjoittamisen kestävyys on kuitenkin asia, jota sinun ei koskaan tarvitse käyttää aikaa miettimiseen.

Osta hyvän merkkinen asema^{(Buy a good brand of drive)} ja tee joka tapauksessa säännöllisesti varmuuskopioita kriittisistä tiedoistasi.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seеms like a very sudden move, SSD technology has gone mainstream. These fast, solid-state drives are a common featυre on even mid-range computers. Evеn the next generation 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.

Elias Turunen

About the author

Olen kokenut ohjelmistosuunnittelija, jolla on yli 10 vuoden kokemus käyttäjätilien, perheturvallisuuden ja Google Chrome -tekniikan kehittämisestä ja hallinnasta. Minulla on vahva matematiikan ja tietojenkäsittelytieteen perusta, jonka avulla luon selkeitä, ytimekkäitä kuvauksia taidoistani.

Kaikki mitä sinun tulee tietää SSD-levyn kulumisesta