Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

3D XPoint. Intel Optane - Виды твердотельных дисков SSD ,

Лекция



Это продолжение увлекательной статьи про твердотельный диск.

...

данные, хранящиеся в памяти NAND.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Принцип работы NAND-памяти

Ячейки присутствуют в сетке, известной как блок. Отдельная строка в блоке называется страницей и поддерживает размеры 2К, 4К, 8К и 16К. Каждый блок содержит 128-256 страниц, поэтому приблизительный его размер варьируется от 256Кб до 4Мб.

3D NAND память типа SLC хранит 1 бит информации, MLC — 2 бита, TLC — 3 бита. Такая схема выглядит следующим образом.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Плотность самых распространенных типов 3D NAND-памяти

Флэш-память сохраняет информацию путем захвата электронов в ячейках. Присвоенный ячейке заряд и определяет наличие данных. Процесс ввода-вывода электронов оказывает негативное воздействие на структуру ячейки, а часть электронов «застревает». Эти электроны создают отрицательный заряд, уменьшая диапазон напряжений, доступных для представления данных. Чем меньше становится этот диапазон, тем труднее твердотельным накопителям выполнять запись и проверять ее достоверность.

Накопление электронов особенно разрушительно при более высоких битовых плотностях. MLC-память должна различать четыре возможных значения в пределах уменьшающегося окна напряжений, но TLС-память должна отслеживать в два раза больше значений, а QCL — в четыре раза больше. В результате память с более плотной компоновкой «прожигается» быстрее, тем самым имея меньший ресурс.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Продолжение цикла записи в конечном итоге приводит к тому, что ячейки становятся ненадежными. Эти ячейки в дальнейшем удаляются и заменяются флэш-памятью, извлеченной из «резервной области» накопителя. Этот резерв новой области флэш-памяти гарантирует, что твердотельный накопитель сохраняет доступную для пользователя емкость хранилища, даже если отказ отдельных ячеек выводит из строя часть памяти. В конечном итоге и этот резерв истощается, и накопитель начинает выходить из строя.

Рассматривая типы памяти подробнее, нельзя не упомянуть относительно свежую разработку корпорации Intel — память 3D XPoint и накопители Intel Optane на ее основе.

3D XPoint. Intel Optane

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Intel и Micron начали совместную работу над памятью 3D XPoint в 2012 году. Ранее Intel и Micron уже занимались совместной разработкой других типов энергонезависимой памяти. Архитектура 3D XPoint использует халькогенидные материалы как для селектора, так и для хранения данных в ячейках памяти. Технология не основана на электронах и использует изменение электрического сопротивления материалов.

В отличие от NAND-памяти, у 3D XPoint нет привязки операций записи к страницам и привязки операций стирания к блокам. Кроме того, отсутствует необходимость удалять данные перед операцией записи. Это позволяет добиться сверхнизких задержек и высоких показателей чтения-записи. А так как операции с электронами в памяти 3D XPoint не используются, то и износостойкость у нее очень высокая.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Структура исполнения памяти 3D XPoint Источник: Intel

Отдельные ячейки памяти в XPoint адресуются при помощи селектора, и для доступа к ним не требуется транзистор (как в технологии NAND), что позволяет уменьшить площадь ячейки и увеличить плотность их размещения на кристалле.

Intel выпускает устройства на базе памяти 3D XPoint под брендом Optane, а Micron — под брендом QuantX.

Потребительские накопители Intel Optane делятся на 3 основных модельных ряда:

  • накопители малого объема для кэширования данных (ускорение работы вашего жесткого диска).
  • накопители среднего объема для установки операционной системы и небольшого набора программ.
  • накопители большого объема для любых задач.

Если сравнивать цену на 1ГБ памяти 3D NAND и 1ГБ памяти 3D XPoint (на основе цен накопителей), то последняя дороже в 3-4 раза. Однако разница в цене компенсируется большой износостойкостью и невероятно низкими задержками доступа.

Также стоит отметить, что поддержку технологии Intel Optane имеют не все процессоры и наборы системной логики. Для использования этого типа твердотелых накопителей вам понадобится процессор 8-й серии или новее, и материнская плата с чипсетом 200-й серии или новее.

На этом можно закончить долгое отступление о принципах работы памяти и вернуться к объяснению работы отдельных компонентов. На очереди у нас — контроллер памяти.

NAND-контроллер и его функции

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Каждый SSD включает в себя контроллер, соединяющий компоненты памяти NAND с вашей системой. Контроллер представляет собой встроенный процессор, который выполняет код встроенного программного обеспечения и является одним из наиболее важных для производительности элементов твердотельного накопителя.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Схема работы контроллера памяти

Давайте рассмотрим некоторые функции, за которые отвечает контроллер памяти:

  • Bad Block Mapping — контроль вышедших из строя секторов памяти; позволяет контролировать наличие и положение поврежденных секторов и избегать размещения в них данных.
  • Read and Write Caching — кэширование часто используемых данных; позволяет ускорить работу с файлами.
  • Encryption — шифрование файлов.
  • Crypto-shredding — криптошредирование; «удаление» данных путем преднамеренного удаления или перезаписи ключей шифрования.
  • Error detection and correction via error-correcting code (ECC) — обнаружение и исправление ошибок связи; обеспечивает контроль целостности данных при записи/чтении информации или при ее передаче.
  • Garbage collection — сборка мусора; технология оптимизации удаления и записи страниц и блоков памяти.
  • Read scrubbing and read disturb management — функции исправления «мягких ошибок» памяти и поврежденных блоков.
  • Wear leveling — выравнивание износа памяти; позволяет увеличить срок службы твердотелого накопителя.

Контроллеры создаются как фирмами-производителями памяти и твердотельных накопителей (Intel, Samsung, Toshiba и др.), так и сторонними компаниями (Marvell, SandForce, SiliconMotion, Phison). Сами контроллеры, как и SSD в которые они устанавливаются, разделяются на категории в зависимости от назначения устройства. В накопители корпоративного сегмента устанавливаются самые дорогие и продвинутые модели, в то время как в бюджетные потребительские решения — базовые.

Скоростные характеристики и ресурс

Основными потребительскими характеристиками SSD, которые непосредственно характеризуют его скорость и эффективность работы, являются:

  • Max Sequential Reads/Writes — максимальная скорость последовательного чтения и записи; скорость работы SSD с большими файлами на протяжении длительного отрезка времени.
  • IOPS — операции ввода вывода в секунду; демонстрирует скорость работы SSD со случайными блоками по 4 KB и характеризует эффективность накопителя в типовых сценариях использования.
  • Access Time (Latency) — время доступа или задержка показывает, какое количество времени необходимо накопителю, чтобы начать обработку файла.
  • TBW / Cycles — суммарное количество информации, которое можно записать и перезаписать на SSD; характеризует рабочий ресурс накопителя.

Поддержка дополнительных функций

В перечислении ТТХ твердотельных накопителей можно встретить упоминание поддержки функций TRIM и NCQ. Кратко, их работа заключается в следующем:

  • TRIM — команда логического интерфейса ATA, которая помогает улучшить эффективность удаления информации и поддерживать высокую скорость записи.
  • NCQ (Native Command Queuing) — технология оптимизации чередования команд, которая способствует ускорению доступа к данным.

Сбор мусора

Флэш-память SSD построена из блоков, которые в свою очередь состоят из страниц. Данные записываются в отдельные страницы блоков, при этом невозможно обновить данные, просто перезаписав старые. Более того, стереть можно только блок целиком!

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Поэтому сначала нужные данные перемещаются из страниц одного блока в другой, и только затем стирается весь блок с оставшимися ненужными данными, тем самым освобождаясь для новой записи. Этот процесс называется сбором мусора (garbage collection).

TRIM

TRIM – это возможность операционной системы, с помощью которой ненужные данные помечаются специальным образом. Поэтому контроллеру не нужно перемещать их, записывая в другие блоки. Это повышает скорость записи, а главное – существенно уменьшает количество циклов перезаписи.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

В современных ОС Windows эта функция включена (проверятся командой выше), но вовсе не факт, что она работает.

Выравнивание износа

Ресурс твердотельного накопителя напрямую зависит от количества циклов перезаписи блоков памяти. Если регулярно записывать данные в один и тот же блок, он быстро умрет, тем самым уменьшив емкость диска. Поэтому задачей контроллера является равномерное распределение данных по всем блокам SSD.

Увеличение объема записи

Очевидно, что сбор мусора и выравнивание износа ведут к увеличению фактического объема данных, записываемых на твердотельный накопитель (write amplification). В отличие от HDD, этот объем намного больше, чем диктуют программы и система.

Фиксированного мультипликатора нет, поскольку увеличение объема зависит от ряда факторов, в том числе от типа записываемых данных.

Последовательная запись (например, копирование файлов) не влечет за собой существенного увеличения объема, поскольку есть возможность равномерного заполнения блоков. Случайная запись (например, работа ОС) сопряжена с намного более активным перемещением данных по блокам твердотельного диска.

Так или иначе, на контроллер возлагается задача эффективно распределить данные на диске, обеспечивая максимальный срок службы всех блоков памяти.

Оценка ресурса, срок хранения данных и надежность накопителя SSD

Сейчас основным системным диском у меня выступает Kingston Hyper-X 3K. “Hyper-X” – это просто маркетинговое название линейки, зато “3К” раскрывает одну из основных технических характеристик диска – его ресурс по объему записанных данных.

3K или 3 000 – это количество циклов перезаписи, которые выдерживает флэш-память Intel 25nm MLC NAND, лежащая в основе этого накопителя. Модель Kingston Hyper-X без суффикса “3К” тоже основана на памяти 25nm, но выдерживает 5000 циклов.

Давайте посчитаем на примере гипотетического диска в 120GB, на который записывается 12GB в день (это немало, как вы увидите чуть ниже). Допустим, при вашей нагрузке контроллер увеличивает объем записи в 10 раз, что тоже взято с большим запасом.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

При таком раскладе вы проходите один цикл перезаписи за день. Поделив число циклов на 365, получаем для 3 000 циклов – 8.219 лет, а для 5 000 циклов – 13.698 лет (в таблице округленные значения). После этого, теоретически, ваши данные должны быть целыми на протяжении еще 12 месяцев, но не исключено, что только для чтения.

Ресурс записи и надежность

Изменение заряда сопряжено с накоплением необратимых изменений в структуре и потому количество записей для ячейки флеш-памяти ограничено. Типичные количества циклов стирания-записи составляют от десятков и сотен тысяч до тысячи или менее, в зависимости от типа памяти и технологического процесса. Гарантированный ресурс значительно более низок при хранении нескольких бит в ячейке (MLC и TLC) и при использовании техпроцессов класса «30 нм» и более современных.

Одна из причин деградации — невозможность индивидуально контролировать заряд плавающего затвора в каждой ячейке. Дело в том, что запись и стирание производятся над множеством ячеек одновременно — это неотъемлемое свойство технологии флеш-памяти. Автомат записи контролирует достаточность инжекции заряда по референсной ячейке или по средней величине. Постепенно заряд отдельных ячеек рассогласовывается и в некоторый момент выходит за допустимые границы, которые может скомпенсировать инжекцией автомат записи и воспринять устройство чтения. Понятно, что на ресурс влияет степень идентичности ячеек. Одно из следствий этого — с уменьшением топологических норм полупроводниковой технологии создавать идентичные элементы все труднее, поэтому вопрос ресурса записи становится все острее.

Другая причина — взаимная диффузия атомов изолирующих и проводящих областей полупроводниковой структуры, ускоренная градиентом электрического поля в области кармана и периодическими электрическими пробоями изолятора при записи и стирании. Это приводит к размыванию границ и ухудшению качества изолятора, уменьшению времени хранения заряда.

Изначально, в 2000-х годах для 56-нм памяти такой ресурс стираний составлял до 10 тыс. раз для MLC-устройств и до 100 тыс. раз для SLC-устройств, однако с уменьшением техпроцессов количество гарантированных стираний снижалось. Для 34-нм памяти (начало 2010-х годов) обычная 2-битная MLC гарантировала порядка 3—5 тысяч, а SLC — до 50 тысяч. В 2013 отдельные модели гарантировали порядка единиц тысяч циклов для MLC и менее тысячи (несколько сотен) для TLC до начала деградации

Тип памяти Ресурс Примеры решений
SLC NOR 100 000 .. 1 000 000 Numonyx M58BW, Spansion S29CD016J
MLC NOR 100 000 Numonyx J3 flash
SLC NAND 100 000 Samsung OneNAND KFW4G16Q2M
MLC NAND 1000 .. 10 000 Samsung K9G8G08U0M
TLC NAND 1000 Samsung SSD 840
3D MLC NAND 6000 .. 40 000 Samsung SSD 850 PRO, Samsung SSD 845DC PRO
3D TLC NAND 1000 .. 3000 Samsung SSD 850 EVO, Samsung SSD 845DC EVO, Crucial MX300

Идут исследования экспериментальной технологии восстановления ячейки флеш-памяти путем локального нагрева изолятора затвора до 800 °С в течение нескольких миллисекунд.

срок хранения данных на ssd

Изоляция кармана неидеальна, заряд постепенно изменяется. Срок хранения заряда, заявляемый большинством производителей для бытовых изделий, не превышает 10—20 лет , хотя гарантия на носители дается не более чем на 5 лет. При этом память MLC имеет меньшие сроки, чем SLC.

Специфические внешние условия, например, повышенные температуры или радиационное облучение (гамма-радиация и частицы высоких энергий), могут катастрофически сократить срок хранения данных.

У современных микросхем NAND при чтении возможно повреждение данных на соседних страницах в пределах блока. Осуществление большого числа (сотни тысяч и более) операций чтения без перезаписи может ускорить возникновение ошибки.

Сделаем проверку того, способны ли накопители, выработавшие заявленный производителем ресурс, уверенно хранить данные в выключенном состоянии.

Две недели пребывания в обесточенном состоянии не оказали на сохранность записанной на SSD информации совершенно никакого влияния. Все ипытуемые накопителей смогли прочитать как записанную непосредственно перед отключением информацию, так и те файлы, которые хранятся на них с самого начала нашего теста выносливости. При этом никаких сбоев или расхождений в контрольных суммах зафиксировано не было.

По данным Dell, длительность хранения данных на SSD, отключенных от питания, сильно зависит от количества прошедших циклов перезаписи (P/E) и от типа флеш-памяти и в худших случаях может составлять 3—6 месяцев

Однако сказать, что двухнедельное пребывание без подключения к питанию на накопителях совершенно не сказалось, мы все-таки не можем. У двух моделей из шести длительный простой вызвал некоторые изменения в массиве флеш-памяти, что нашло отражение в S.M.A.R.T.-телеметрии.

  1. У Samsung 850 EVO появилось 12 проблемных секторов, чтение данных из которых вызвало у контроллера затруднения. Потерь или искажений хранящейся информации при этом не произошло, но эти сектора при включении тут же были выведены из эксплуатации и заменены свежими, взятыми из резерва.
    Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность
  2. Какие-то проблемы возникли и у OCZ Trion 150: этот накопитель сбросил на ноль нормированное значение атрибута A9, косвенно указывающего на количество проблемных блоков. Однако на работоспособности это никак не сказалось.
    Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Иными словами, процессы «старения» продолжаются у SSD и тогда, когда они обесточены. Однако никаких катастрофических изменений при этом не происходит. Проверка показала: сравнительно продолжительный простой SSD, давно выработавших весь заявленный ресурс, не приводит к тому, что они выходят из строя или же теряют сохраненные данные.

Но на самом деле, ничего иного никто и не ожидал. Тест же был проведен лишь потому, что некоторое время тому назад стало распространяться странное убеждение о том, что в выключенном состоянии твердотельные накопители очень быстро утрачивают способность надежно хранить данные. Причем, в распространении этого заблуждения серьезно посодействовали и многие околотехнические сайты, которые распространяли, а порой и упорно продолжают смаковать информацию о том, что SSD, не подключенные к питанию, могут терять записанные данные чуть ли не в течение нескольких дней.

В действительности же эта проблема раздута чуть ли не на пустом месте. Безусловно, процесс перетекания заряда из ячеек флеш-памяти, когда накопитель отключен от питания, имеет место, но происходит он значительно медленнее, и ни о какой возможности потери данных в течение дней речь идти не может.

В качестве подтверждения можно сослаться на спецификации JEDEC – комитета, в который входят все ведущие производители полупроводников и который вырабатывает единые стандарты для продуктов микроэлектронной отрасли. Эти стандарты с одной стороны обязательны для производителей, а с другой – являются ориентиром для клиентов, поскольку они описывают основные потребительские качества выпускаемых промышленностью устройств.

Собственно, источником возникшей паники по поводу сохранности информации на выключенных SSD стала «вырванная из контекста» таблица, взятая из одной из презентаций этого комитета, в которой указывались «сроки хранения» данных на выключенных накопителях в зависимости от температуры окружающей среды.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Минимальные сроки хранения данных на SSD в выключенном состоянии (в неделях)

NAND-память, принцип действия которой заключается в удержании электронов в плавающем затворе, в состоянии покоя (без периодического обновления) действительно постепенно теряет сохраненный заряд. И рано или поздно это способно обернуться неправильной трактовкой содержимого ячейки и утратой данных. Представления о том, как и насколько быстро происходит процесс перетекания заряда, очень хорошо определены и подкреплены многочисленными экспериментами. Накопленные данные показывают, что один из главных факторов, который влияет на стабильность ячеек NAND, – степень их износа. Поэтому способность твердотельных накопителей сохранять информацию в выключенном состоянии сильно зависит от той стадии своего жизненного цикла, на которой они находятся. Числа, которые приведены в таблице выше, описывают ситуацию с выработавшими свой ресурс, а не с новыми, накопителями – и это меняет практически все.

Иными словами, если речь идет о новом SSD, то данные на нем в выключенном состоянии могут храниться годами (при обычном диапазоне температур). И лишь когда речь заходит о накопителе, который уже выработал установленный производителем ресурс, указанные в спецификации «сроки хранения» начинают приобретать какой-то смысл. То есть, 52 недели (год) – это тот минимальной период времени, в течение которого обычный потребительский накопитель обязан по спецификации сохранять данные в выключенном состоянии после того, как он уже выработал весь определенный в спецификациях ресурс. Но на самом деле информация, скорее всего, сможет продержаться на выключенном SSD гораздо дольше: как мы увидели, ресурс перезаписи производители указывают с кратным запасом. И со сроками хранения ситуация, скорее всего, примерно такая же.

Если же углубиться в спецификации JEDEC дальше, то можно найти и еще одно подтверждение, что и после значительного превышения заявленного лимита перезаписей накопители не подвержены быстротечной утрате записанной на них информации. В то время как для потребительских SSD минимальный срок хранения установлен в год (при температуре 30 градусов), для серверных моделей, которые обычно основываются на ровно такой же флеш-памяти, этот временной интервал сужен до 3 месяцев (при температуре в 40 градусов).

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Различие обуславливается тем, что для потребительских и серверных SSD предполагаются отличающиеся по своей интенсивности нагрузки. Декларируемая выносливость потребительских накопителей обычно составляет несколько десятков или сотен терабайт перезаписи. SSD же, относящиеся к серверному классу, имеют на порядок более высокую задекларированную надежность, которая достигает единиц или даже десятков петабайт перезаписи. Из этого следует вывод, что даже после записи на обычный SSD количества данных, значительно превышающего его ресурс, он не потеряет способности сохранять ее в выключенном состоянии по меньшей мере в течение нескольких месяцев – по аналогии с серверной моделью.

Именно поэтому наша двухнедельная проверка сохранности информации в выключенном состоянии и не выявила никаких проблем. После перезаписи сотен терабайт современные SSD просто обязаны сохранять данные гораздо дольше, чем пару недель. И совершенно очевидно, что спецификации JEDEC в этом отношении производителями соблюдаются.

На этом вопрос сохранности информации на выключенном SSD мы считаем закрытым. Понятно, что тестирование ресурса перезаписи – куда более важный с практической точки зрения и более осмысленный эксперимент, который может сказать о выносливости современных твердотельных накопителей гораздо больше. К тому же наша методология тестирования проверяет и правильность считывания сохраненных на SSD в самом начале эксперимента файлов.

Тем не менее, считаем своим долгом напомнить, что накопители на NAND-памяти все-таки не предназначены для архивного хранения информации. Магнитные носители информации – жесткие диски и ленточные накопители – выглядят более подходящим выбором для этой цели. SSD же – быстрый носитель информации, нацеленный в первую очередь для работы с «горячими» данными.

Что заявляют производители?

К сожалению, производители отчасти виноваты в том, что ряд пользователей не использует весь потенциал их устройств. В официальных данных выносливость диска может указываться не для всех моделей, находиться на задворках документации, либо вообще отсутствовать.

Зато всегда присутствует средняя наработка на отказ (MTBF). Она может составлять 1 или 2 миллиона часов, но кого это интересует?

Пример диска для обычных потребителей

Именно так неинформативно обстояли дела с моими первыми твердотельными накопителями Kingston V100 — 64 и 128GB. В 2010 году это были типичные SSD для обычных потребителей — не самые быстрые и относительно недорогие.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Впрочем, на сайте компании тогда была такая фраза (сейчас страницы уже нет ).

Recommended workloads for the SSDNow series M, V+ and V is up to 20GB writes per day for three years. For the «E» Series we recommend writes up to 900GB per day for the 32GB and 1.8TB per day for the 64GB SSD.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Ресурс диска 64GB составляет 20GB в день на протяжении трех лет, т.е. около 22 Тб. Обратите внимание, что у старших серий он значительно выше.

Это было давно, и тe диски уже сняты с производства. В пришедшим им на смену сериях Kingston V200 и V300 при той же трехлетней гарантии уже четко указано:

  • 60GB: 32TB
  • 120GB: 64TB
  • 240GB: 128TB

Диск 64GB живет у меня в нетбуке, а накопитель объемом 128GB ровно год трудился в качестве системного в моем основном ПК.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Сейчас он стал вспомогательным, уступив место Hyper-X.

Пример диска для изысканных пользоватаей

Вы читали обзоры, сравнения, отзывы перед покупкой SSD? Я тоже! Исходя из личного опыта и удачного на тот момент соотношения цена/качество, я взял упомянутый выше Kingston Hyper-X 3K, который как раз позиционировался для тех, кто хочет ездить побыстрее.
Пожалуйста, не рассматривайте упоминание этого или любых других накопителей в качестве моей рекомендации к покупке. Это просто примеры.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Помимо более высокой скорости работы у него глубже ресурс (на момент публикации статьи по этой ссылке были приведенные ниже данные):

  • 90GB: 57.6TB
  • 120GB: 76.8TB
  • 240GB: 153.6TB

Другими словами, для диска 120GB компания гарантирует запись в среднем 60GB в день на протяжении трехлетней поддержки SSD.

Давайте сравним этот SSD с другими твердотельными дисками, которые тоже используют синхронную память Intel 25nm MLC NAND. Накопитель Intel 330 (с точно такой же памятью и контроллером как в HyperX 3К) появился летом 2012 года, и срок службы у него сформулирован так:

The SSD will have a minimum of three years of useful life under typical client workloads with up to 20 GB of host writes per day.

20GB в день – это около 22TB за три года гарантийного срока службы, хотя непонятно, зависит ли это от объема накопителя. Занятно, что Kingston более оптимистична в оценке флэш-памяти Intel, нежели сам производитель NAND :)

В Intel 520 такой же контроллер SandForce-2281, а флэш-память тоже выполнена по технологии 25nm. Однако компания оценивает ее в 5 000 циклов перезаписи, в то время как для Intel 330 — в 3 000 циклов. Отсюда и два дополнительных года гарантии у Intel 520.

The SSD will have a minimum of five years of useful life under typical client workloads with up to 20 GB of host writes per day.

Другими словами, Intel гарантирует этому диску ресурс в 36TB. Сравнение Intel 520 и 330 отлично демонстрирует разницу в ресурсе NAND 5K и 3K глазами ее производителя.

Компания OCZ сейчас позиционирует Vector в качестве флагманского диска для энтузиастов. На борту у него такая же память, как у Intel 520. Поэтому неудивительно, что у обоих накопителей заявлен одинаковый срок службы, причем фактически теми же словами.

Rated for 20GB/day of host writes for 5 years under typical client workloads.

Так или иначе, практически все производители SSD давно готовы гарантировать бесплатную замену диска, если вы пишете на него 20 – 60GB в день.

Сколько данных записывается на диск

С учетом того, что увеличение объема записи контроллером является неизвестной плавающей величиной, можно полагаться только на данные S.M.A.R.T., которые сообщает накопитель. Их умеет отображать великое множество утилит – от фирменных до универсальных, таких как CrystalDiskInfo и SSD Life.

Проблема лишь в том, что не из всех SSD можно извлечь необходимые сведения. Например, у Kingston такая возможность есть только в новых моделях, а накопители Samsung вообще скрывают эти цифры.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Это сведения о моем Hyper-X после трех месяцев работы. ID 241Lifetime Writes From Hosts обозначает кумулятивный объем записанных данных в гигабайтах. Выходит, что я записываю на диск около 7GB в день. Кстати, в ID 231 указан оставшийся ресурс диска в процентах.

Я отправляю ПК с 8GB памяти в гибернацию как минимум раз в день. Не говоря уже о том, что вдобавок к повседневной работе у меня на этом диске крутится основная виртуальная машина.

Если верить заявленному ресурсу в 76.8 Тб, при таком раскладе мне хватит этого накопителя на 30 лет.

SSD Life менее оптимистична, «всего» 9 лет.

Виды твердотельных дисков SSD , их параметры  , NAND  NOR  и SLC  MLC  QLC , ресурс записи, надежность

Отличие SSD от Flash usb:

  • Современные жесткие диски на основе SSD основаны на флэш-памяти, поэтому сегодня нет никакой разницы между SSD и Flash. SSD — это просто диск, на котором нет движущихся частей, а Flash — это реализация, которая позволяет этому случиться.
  • Флэш-накопители USB также используют флеш в течение длительного времени, но качество флеш-памяти в них обычно намного ниже, чем у флеш-памяти, используемой в твердотельных накопителях.
  • Используемые типы памяти Ячейка MLC обычно рассчитана на 10000 циклов стирания / записи, в то время как ячейка SLC может длиться в 10 раз больше, чем до сбоя.Из-за этих различий MLC обычно используется на медленных и более дешевых носителях, доступ к которым обычно осуществляется через USB. Хороший твердотельный накопитель будет использовать SLC и будет стоить дороже, но быстрее, иметь более длительный срок службы и, как правило, будет доступен через SATA 2 или 3.
  • Контроллер памяти- Контроллер запоминающего устройства USB имеет только небольшой микроконтроллер с небольшим количеством встроенного ПЗУ и ОЗУ. Контроллер SSD намного сложнее. Контроллер представляет собой встроенный процессор, который выполняет код уровня встроенного программного обеспечения и является одним из наиболее важных факторов производительности SSD. Некоторые функции, выполняемые контроллером, включают в себя:

    - Код с исправлением ошибок (ECC)
    - Выравнивание износа
    - Плохое отображение блоков
    - Чтение и запись кеширования
    - Удаление мусора
    - шифрование
    В гибридном SSD контроллер также будет управлять небольшим классическим жестким диском.

Рынок NAND-памяти

Основные производители NAND-флеш-памяти: Micron/Intel, SK Hynix, Toshiba/SanDisk, Samsung. На 2014 год около 35—37 % рынка занимают Toshiba/SanDisk и Samsung. 17 % поставок осуществляет Micron/Intel, еще 10 — Hynix. Общий объем рынка NAND оценивается примерно в 20—25 млрд долларов США, в год производится от 40 до 60 млрд гигабайт, четверть из которых — встраиваемая eMMC-память. В 2013 году память в основном изготавливалась по техпроцессам в диапазоне 20—30 нм, в 2014 году набирала популярность 19 нм память. Менее 2 % рынка занимала память 3D-NAND от Samsung, другие производители планировали производство 3D NAND с середины 2015 года .

Лишь менее 5 % NAND-памяти, поставлявшейся в 2012—2014 годах, имели однобитные ячейки (SLC), 75 % составляла двухбитная память (MLC) и 15—25 % — трехбитная память (TLC, в основном Samsung и Toshiba/SanDisk, с

продолжение следует...

Продолжение:


Часть 1 Виды твердотельных дисков SSD , их параметры , NAND / NOR и SLC / MLC
Часть 2 3D XPoint. Intel Optane - Виды твердотельных дисков SSD ,
Часть 3 Надежность ssd - Виды твердотельных дисков SSD , их параметры

См.также

Исследование, описанное в статье про твердотельный диск, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое твердотельный диск, ssd , nand, nor , slc, mlc , qlc , ресурс записи ssd, ssd надежность, коэффициент усиления записи, срок хранения данных на ssd и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

создано: 2020-12-13
обновлено: 2024-11-13
103



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Поделиться:

Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей

Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Термины: Электроника, Микроэлектроника , Элементная база