Что такое ресурс tbw для SSD? zhitsoboy.ru

Что такое ресурс tbw для SSD?

Записки IT специалиста

Технический блог специалистов ООО»Интерфейс»

  • Главная
  • Твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC, NVMe и прочие аббревиатуры?

Твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC, NVMe и прочие аббревиатуры?

  • Автор: Уваров А.С.
  • 08.11.2019

То, что SSD стали сегодня основным типом накопителя, уже очевидно: низкие цены и неплохие показатели производительности и надежности не оставляют HDD никаких шансов, прочно вытесняя последние в область хранения «холодных» данных. Рынок твердотельных накопителей сегодня переживает настоящий бум, есть модели на любой вкус и кошелек, как от именитых производителей, так и никому не известных новичков, а от различных аббревиатур и технологий просто идет кругом голова. Что из этого действительно важно, а что представляет обычный маркетинговый ход? Давайте разбираться.

Типы ячеек: SLC, MLC, TLC, QLC

Всем известно, что в основе твердотельных накопителей лежит технология флеш-памяти, минимальной физической единицей которого является ячейка. Ячейки хранят определенный электрический заряд, уровень которого соответствует определенному двоичному значению, в простейшем случае это логический ноль (нет заряда) и логическая единица (есть заряд).

Такая ячейка называется одноуровневой или SLC (single-level cell), она обладает прекрасными скоростными характеристиками, высокой надежностью и помехоустойчивостью, но имеет один значительный недостаток — высокую стоимость. Это обусловлено тем, что стоимость чипа напрямую зависит от его площади, которая в свою очередь ограничивает количество физических элементов, которые можно разместить на кристалле при текущем технологическом процессе.

Таким образом имеется некоторая нижняя граница стоимости, перешагнуть которую можно только увеличением количества информации, хранимой в одной ячейке, что достигается использованием нескольких уровней заряда. Четыре уровня заряда позволяют хранить в одной ячейке уже два бита информации, такие ячейки называются многоуровневыми или MLC ( multi-level cell), уступая SLC в скорости и надежности, они позволили снизить стоимость готовой продукции и вывести ее на массовый рынок.

Дальнейшее развитие технологий привело к созданию трех и четырехуровневых ячеек: TLC (triple-level cell) и QLC (quad-level cell). При этом требуемое количество уровней заряда растет пропорционально степени двойки, для TLC это 8 уровней, а для QLC — 16. В настоящее время разрабатываются пятиуровневые ячейки — PLC, которым потребуется уже 32 уровня заряда.

К чему ведет такое увеличение? Прежде всего к снижению скорости доступа и надежности. Чем больше уровней заряда, тем меньше разница между ними, а следовательно, ниже уровень помехоустойчивости, так как даже небольшой уровень помехи будет способен изменить состояние ячейки, то падать помехоустойчивость также будет кратно степеням двойки. Это в свою очередь потребует дополнительных мер коррекции ошибок, таких как ECC, что будет негативно сказываться на скорости доступа.

Также чем больше информации мы храним в ячейках, тем чаще нам потребуется их перезаписывать, а так как технология флеш-памяти позволяет писать только в очищенные ячейки, то будут расти накладные расходы на каждую операцию записи. Ситуация усугубляется еще тем, что в силу конструктивных особенностей NAND-памяти SSD не может очистить отдельно взятую ячейку, а только некоторое минимальное количество — блок.

Физически каждая запись в ячейку связана с воздействием электронов на слой диэлектрика, которые приводят к необратимым изменениям его структуры, этот процесс называется деградацией и выливается в невозможности сохранения ячейкой постоянного уровня заряда. И чем больше уровней заряда мы храним, тем более критичны требования к его стабильности. Так ячейка, уровень заряда которой может изменяться всего на 10% от максимального уровня уже будет непригодна для QLC, ограниченно годна для TLC, но будет прекрасно работать с MLC, не говоря уже о SLC.

Проще говоря, чем большее количество уровней заряда мы храним в ячейке — тем выше требования к ее качеству и ниже допустимый порог деградации. На практике это выливается в допустимое количество перезаписей: для SLC оно равно около 100 тыс., для MLC уже 10 тыс., от 3 тыс. до 5 тыс. перезаписей у TLC и около 1 тыс. у QLC.

Но несмотря на гораздо более низкую надежность именно TLC-память позволила сделать SSD действительно массовым продуктом, тем более что основные пользовательские сценарии не предусматривают постоянной записи данных на диск.

В настоящее время MLC-память можно встретить преимущественно в корпоративных моделях дисков и моделях с высокой производительностью, но и там она уже практически уступила место более дешевой TLC. Последняя представляет основной тип памяти для современных дисков, при этом производители неплохо постарались скрыть ее слабые стороны, так низкая скорость доступа компенсируется использованием SLC-кеша, когда часть ячеек накопителя работают как одноуровневые, обеспечивая отличную скорость доступа.

QLC-память в первую очередь направлена на конкуренцию с традиционными HDD на их нынешнем поле хранения больших объемов данных. Учитывая самую низкую стоимость хранения, QLC-диски выглядят привлекательно в сценариях, когда нам нужно редко писать и часто читать, обеспечивая высокую скорость доступа (файловые сервера, хранилища медиаконтента и т.д.).

Еще один момент, на который хотелось бы обратить внимание — это расплывчатость формулировки MLC, сегодня ею принято обозначать именно двухуровневые ячейки, хотя сама аббревиатура расшифровывается как многоуровневые. Поэтому можно встретить следующие формулировки, например, V-NAND 3-bit MLC (Samsung), но они не должны вводить вас в заблуждение, ключевой момент здесь — 3 bit, т.е. TLC, трехуровневая ячейка тоже является многоуровневой.

Показатели надежности: TBW и DWPD

Так как надежность SSD напрямую связана с количеством циклов записи/стирания (P/E Cycles), то на первый взгляд логично было бы оценивать диски по этому показателю, но на практике крайне трудно увязать это значение с реальными физическими показателями, скажем объемом данных, которые можно записать на диск. Это связано с тем, что производители применяют различные технологии по выравниванию износа и балансировки нагрузки, что позволяет значительно продлить срок жизни устройства и поэтому основной единицей оценки надежности стал TBW (Total Bytes Written) — суммарный объем данных, который можно гарантированно записать на накопитель.

Читать еще:  Ориджин не входит в сеть

Это вполне понятная и осязаемая единица, которая позволяет достаточно точно оценить надежность диска при заданном сценарии использования. Еще более показательной характеристикой является DWPD (Disk Write per Day) — допустимое количество перезаписей объема накопителя в день. И если TBW обычно приводится в документации, то DWPD несложно вычислить, для этого следует воспользоваться формулой:

Проще говоря нам следует разделить TWB на емкость диска в ТБ, умноженную на количество дней за 3 года (5 лет) в зависимости от гарантийного срока диска.

Данный показатель удобнее тем, что он не зависит от емкости диска. Скажем, одна и та же модель SSD с емкостями в 120/240/480 ГБ может иметь TBW в 40/80/160 ТБ, но DWPD у всех их будет один и тот-же — 0,3. Это логично, так как ресурс памяти не меняется, отличается только ее объем.

Ниже мы собрали в таблицу значения для некоторых популярных дисков объемом 240-250 ГБ, так как не все модели имеют срок гарантии в 5 лет, мы вычислили DWPD для обоих промежутков времени. Если в столбце для 5 лет стоит прочерк — значит диск не имеет пятилетней гарантии.

Как узнать, сколько времени проработает ваш твердотельный накопитель SSD

Как узнать, сколько времени проработает ваш твердотельный накопитель SSD

  1. SLC — Single Level Cell — является самой старой и быстрой из трех технологий. Имеет высокую производительность, низкое потребление электроэнергии, наибольшую скорость записи и большой лимит TBW ( суммарный объем данных, который можно записать на накопитель) . Стоимость твердотельника на основе чипов памяти SLC очень дорогая и с ней очень трудно найти современный SSD.
  2. MLC — Multi Level Cell – обладает меньшей стоимостью, меньшей скоростью работы и меньшим TBW .
  3. TLC — Three Level Cell – обладает ещё меньшей стоимостью, меньшей скоростью работы и меньшим TBW, по сравнению с чипами MLC . Память TLC всегда широко использовалась в обычных флешках, но с приходом новых технологий удалось использовать её и в твердотельных накопителях.

В какой программе можно увидеть тип памяти твердотельного накопителя: TLC и MLC

затем выбираем модель SSD, например у меня в системе установлено три SSD и я выберу первый — Samsung 850 Evo 250GB. Как видим, тип флеш-памяти накопителя TLC.

У второго накопителя Kingston SHSS37A/240G тип флеш-памяти MLC.

Как узнать ресурс твердотельного накопителя

Для примера узнаем ресурс Kingston SHSS37A/240G.

Переходим на официальный сайт изготовителя устройства https://www.hyperxgaming.com/ru

Выбираем «Твердотельные накопители» —> «Savage».

и видим суммарный объем данных (TBW) , который можно записать на накопитель Kingston SHSS37A объёмом 240 Гб — 306 Тб.

Давайте сравним его с накопителем Samsung 850 Evo 250GB.

Переходим на официальный сайт изготовителя http://www.samsung.com/ru/ssd/all-ssd/

Отмечаем пункт — Накопитель SSD 850 Evo Sata III.

Ёмкость 240 Гб и жмём левой кнопкой мыши на изображение SSD.

«Показать все характеристики»

Видим в самом низу показатель. Ресурс записи: 75 Тб.

Получается, что у SSD Kingston SHSS37A/240G ресурс количества циклов перезаписи TBW больше в четыре раза.

Если у вас SSD-накопитель OCZ, то идём на сайт https://ocz.com/us/ssd/

Как узнать суммарный объем данных, который уже записан на твердотельный накопитель

В главном окне программы выберем мой SSD Samsung 850 Evo 250GB. В пункте «Всего хост-записей» видим объем записанных на накопитель данных 41,088 ТБ. Если сравнить эту цифру с указанным на официальном сайте Ресурсе записи: 75 Тб, то можно сделать вывод, что на SSD можно ещё записать 33 ТБ данных.

В случае с SSD Kingston SHSS37A/240G, программа CrystalDiskInfo не может показать суммарный объем записанных на накопитель данных.

В этом случае воспользуемся программой SSD — Z.

Официальный сайт разработчика http://aezay.dk/aezay/ssdz/

Скачиваем и запускаем программу.

В главном окне, в пункте «Bytes Written» видим объем записанных на накопитель данных 43,902 ТБ.

Если сравнить эту цифру с указанным на официальном сайте Ресурсе записи: 306 Тб, то можно сделать вывод, что на SSD можно ещё записать 262 ТБ данных.

CrystalDiskInfo начиная с версии 7_0_5 может работать с новыми дисками, использующими новейший новый протокол NVM Express (Toshiba OCZ RD400, Samsung 950 PRO, Samsung SM951). Предыдущая версия программы такие диски тупо не видела.

Как определить приблизительное время жизни диска SSD

Заменив на своем компьютере старенький HDD новым твердотельным накопителем, мало кто пожелает возвратиться к использованию обычного винчестера. Нежелание это продиктовано главным образом неоспоримым преимуществом SSD перед HDD в скорости доступа к данным, но вместе с тем многие остаются во власти сомнений и страхов относительно долговечности твердотельных дисков. Как известно, все SDD имеют ограниченное число циклов перезаписи.

А это нередко побуждает пользователей всеми способами, подчас совершенно излишними и даже вредными, минимизировать запись на диск.

В действительности SSD-диски вовсе не так уже и недолговечны, как это может показаться на первый взгляд, и даже те из них, которые принято считать менее всего надежными, способны выдержать поистине огромные объемы записываемых данных. Впрочем, знать примерный срок жизни своего SDD не помешает. Приблизительно определить срок службы диска несложно, главное — это знать, как минимум, его TBW (максимальный объем, который можно записать) и объем данных, который уже был записан и предположительно будет записан на диск в течение энного времени. Приблизительный срок жизни SSD также можно определить, зная количество циклов перезаписи, декларируемое производителем.

Читать еще:  Как создать нейронную сеть?

Что такое SLC, MLC, TLC и TBW

Большинство имеющихся на рынке твердотельных накопителей созданы по технологии NAND , в которой в свою очередь могут использоваться три типа чипов памяти: SLC , MLC и TLC .

Самыми быстрыми и долгоживущими являются диски NAND SLC , их ресурс циклов перезаписи составляет 100 000 раз, но они невероятно дороги и редко встречаются на полках магазинов. Диски MLC гораздо более распространены. Они намного дешевле, но вместе с тем медленнее. Ресурс циклов перезаписи MLC-дисков составляет примерно 3000 раз. Самые дешевые, медленные и короткоживущие SSD-диски изготовлены по технологии NAND TLC , но даже они обладают вполне приемлемым по меркам среднестатистического пользователя ресурсом. Количество циклов перезаписи TLC-дисков составляет примерно 1000 раз.

Определить тип накопителя можно с помощью программы AIDA64 (Хранение данных -> Физические диски -> Тип флэш-памяти) , хотя и не всегда. Зная же тип, определяем навскидку продолжительность жизни диска, применив упрощенную формулу. Способ, если честно, не особо годный, так как не учитывает целый ряд показателей. Допустим, у вас есть TLC-диск объемом 120 Гб, на который в день в среднем записывается 10 Гб данных. Тысячу циклов умножаем на 120 и делим на 10, вот так:

1000 * 120 / 10 = 12000

12000 — это количество дней, в течение которых мы будем записывать на SSD по 10 Гб ежедневно. Делим на 365 и получаем 32 года. В реальности это число на порядок меньше. Чтобы избежать регулярной перезаписи одного и того же блока, что привело бы к его быстрой смерти, при записи новых данных контроллер равномерно распределяет их по всему SSD. Фактически это означает, что на диск записывается больше данных, чем видимо кажется пользователю.

Но выравнивание износа не единственная переменная, определяющая продолжительность жизни SSD. TRIM , тип записываемых данных и еще ряд факторов также оказывают своё влияние. Поэтому подкорректируем нашу формулу, предположив, что контроллер записывает на носитель в 10 раз больше данных, что взято с большим и очень даже большим запасом.

1000 * 120 / 10 * 10 = 1200

Итого, три с небольшим года. Маловато, но не станем забывать о взятом запасе, к тому же маловероятно, что на такой маленький и «слабый» TLC-диск вы станете записывать по 10 Гб ежедневно. Сократите объем записываемой информации до 5 Гб в день и диск прослужит как минимум шесть с половиной лет, что вполне нормально для среднего винчестера. С чипами памяти SLC, MLC и TLC всё более или менее понятно, но хотелось бы больше конкретики. Нужен TBW диска, который, к сожалению, указывают далеко не все производители SSD. Большинство ограничиваются наработкой на отказ (в часах) , но много ли от того толку?

Так где же искать этот самый TBW?

Если он не указан на самом диске или прилагаемой к нему документации, идем на сайт производителя и пробуем отыскать его в технических характеристиках модели. Разберем всё на примере диска KINGSTON SUV400S37240G объемом 240 Гб. Переходим на сайт www.kingston.com, идем по ссылкам SSD -> Пользователи.

И выбираем диск с нашей серией — UV400. Откуда мы ее взяли, надеемся, понятно. KINGSTON это название производителя, следующая за ним буква S в строке SUV400S37240G это обозначение серии, а UV400 – ее номер.

Чуть ниже есть ссылка «Технические характеристики».

Кликаем по ней и внимательно изучаем содержимое окна.

Как можно видеть, диск KINGSTON SUV400S37240G имеет тип NAND TLC и TBW 100 Тб, что нам, собственно, и нужно.

Теперь узнаем, сколько данных уже было записано на диск. Если ваш накопитель поддерживает новый протокол NVM Express , объем записанных данных покажет CrystalDiskInfo (см. поле «Всего хост-записей») .

У нас оно оказалось пустое.

Поэтому мы воспользовались другой утилитой — SSD-Z. Нужные данные указаны в поле «Bytes Written».

В данном примере это 76,22 Гб, TBW же диска составляет 100 Тб, а это значит, что на него еще можно записать еще 99923,78 Гб. Допустим, что мы станем записывать на диск по 5 Гб в день.

Делим 99923 на 5 и еще на 365 и получаем 54 года. Зная оставшийся ресурс и объем ежедневно записываемых данных, несложно посчитать приблизительное время жизни SSD. Есть, однако, одна проблема. Учитывает ли SSD-Z объем данных, увеличенный контроллером? Маловероятно. Поэтому полагаться лучше всего на данные S.M.A.R.T., извлечь которые, увы, можно далеко не из всех моделей дисков. Ладно, тогда поделим 54 на заоблачные 10 и получим 5,4 года — срок службы среднего накопителя. А вообще, можно смело увеличить его в два раза.

Подводим итоги

Так каким же SSD-дискам отдавать предпочтение? Зависит от того, в каких целях вы собираетесь их использовать. Если ограничитесь веб-серфингом, офисной работой и нечастым скачиванием мультимедийного контента, то вполне хватит и TLC от 240 Гб, если для дел поважнее, ну, к примеру, частой установке виртуальных машин, редактированию больших видеофайлов, ежедневному скачиванию торрентов и прочее, то, пожалуй, стоит приобрести MLC -диск на 500 Гб, ведь чем больше объем диска, тем больше будет его TBW .

Как рассчитать срок службы твердотельных SSD дисков

Сейчас все большей популярностью у пользователей начинают пользоваться твердотельные накопители. И этому можно найти много причин, среди них стоит упомянуть бесшумность, надежность и высокую скорость чтения и записи. Благодаря этому, такие устройства идеальны для использования в качестве системных дисков, а также для записи на них программ, требовательных к скорости обмена информацией.

Читать еще:  Как скрыть системный диск Windows 10?

Срок службы твердотельных дисков

Однако, кроме достоинств, у таких накопителей имеются и недостатки. Они не только дороже обычных жестких дисков, но еще и ограничены в количестве циклов записи. Именно из-за этой ограниченности многие пользователи и считают ssd недолговечными. Однако, это не совсем верно, количество циклов ограничено, но это не значит, что носитель выйдет из строя очень быстро. Есть несколько важных характеристик, которые помогут определить срок жизни. Ресурс TBW (Total Bytes Written), который отражает то, сколько всего данных можно записать на диск. И DWPD (Disk Write per Day), который показывает число допустимых перезаписей в день.

Дальше будет рассказано о том, как определить примерную продолжительности жизни того или иного накопителя.

Как рассчитать ресурс SSD

Для обычных накопителей, среднее количество циклов записи равняется трем тысячам. Для некоторых старых моделей это число больше, а для некоторых меньше. Но не на это стоит обращать внимание, да DWPD можно вычислить по формуле.

Однако, те же данные пользователь может найти, просто открыв страницу в магазине.

Итак, здесь представлен простой диск. Из характеристик можно увидеть, что tbw 256, а dwpd 0.5. Фактически, это значит, что пользователь всего может записать на носитель 256 террабайт информации, при это, в день перезаписывая не больше половины объема, то есть 240 гб. Такого запаса должно хватить на несколько лет, если SSD не используется для постоянного обмена файлами, при котором одни данные заменяются другими круглосуточно.

Так что можно сделать вывод, что ССД достаточно долговечны. В случае, если на них будет установлена система, несколько программ и игр, они будут способны проработать 3-5 лет (такую гарантию по большей части и дают производители). При этом, стоит понимать, что по прошествии такого количества времени они устареют не только физически, но и морально. О том же, как узнать сколько именно осталось служить уже используемому диску, будет дальше.

Загружать утилиту нужно с официального сайта https://ssd-life.ru/rus/download.html. Программа проста в использовании, остается ее только загрузить и запустить. Дальше она просканирует диск, покажет его текущее состояние (строка здоровье), а также сделает предположение о сроке службы SSD диска, исходя из имеющихся данных.

Hard Disk Sentinel

Загрузку стоит провести с сайта https://www.hdsentinel.com/. Это приложение сможет оценить работу SSD и покажет все его проблемы и недостатки, а также температуру. Может предположить сроки службы. Программа платная, однако, доступна пробная версия.

Загрузить программу можно со страницы разработчика http://www.aezay.dk/aezay/ssdz/. Приложение полностью покажет всю информацию о диске. Здесь же можно посмотреть общее количество уже записанной информации, и сравнить его с указанным tbw, если они примерно равны, то стоит готовится к замене носителя.

Как работает накопитель

Твердотельный накопитель работает по другому принципу, чем все привычный hdd. В нем запись производится в специальные ячейки памяти, такие же, как на флэшке. Количество считываний оттуда неограниченно, однако ресурс падает после каждой перезаписи ячейки. Именно поэтому лучше всего на таких дисках хранить файлы и программы, для которых часто требуется быстрый доступ к данным, но сами они не перезаписываются. Такие винчестеры идеальны для установки систем и больших программ, потребляющих много ресурсов, но плохо подходят для хранения мультимедиа информации.

Есть несколько функций, которые позволяют увеличить срок службы, например, trim. Эта технология позволяет уведомлять накопитель о том, что некоторые блоки больше нет нужды хранить, это происходит при удалении пользователем информации. Также пользователь может отключить дефрагментацию и чистку диска, потому что она не имеет смысла для ssd. К тому же, современные контроллеры способны самостоятельно проводить балансировку ячеек, так, чтобы износ был примерно одинаков, что позволяет продлить срок службы.

Мифы о SSD накопителях

Есть несколько мифов, о которых стоит поговорить отдельно.

  1. Малый срок службы. Об этом говорилось на протяжении всей статьи. В случае использования такого накопителя корректным образом, срок их службы ничем не уступит обычным дискам.
  2. Большая стоимость. Диски для домашнего использования не так уж и дороги, в этом случае не стоит гнаться за объемом, потому что большая скорость пригодится лишь для некоторых программ и игр. Обычно системный диск у пользователя занимает от 5 до 200 гб, вот на этот объем и стоит ориентироваться при покупке.
  3. Сложная оптимизация системы. Здесь и говорить особо не о чем, в случае установки системы на такой диск, нужно активировать trim и отключить плановую дефрагментацию. Тем более в Windows 10 все настройки делаются автоматически.
  4. Необходима переустановка системы после установки накопителя. Если он идет в качестве дополнительного, то этого не потребуется. К тому же, есть утилиты, которые позволят перенести систему с одного накопителя на другой, сохранив все настройки и программы.
  5. За накопителем необходимо постоянно следить. Как и остальные накопители, он не требует за собой особого ухода. Главное следить, чтобы он не падал, не нагревался, на него не попадала вода и не было скачков напряжения. Это относится вообще ко всему оборудованию, а не только к ссд.
  6. SSD не дают прироста производительности. Они дают прирост тем приложениям, которые требует постоянного обмена данными. Однако, если просто сидеть в интернете через браузер или набирать текстовые документы, то прирост может быть не особенно и заметен.
  7. Подобные диски ненадежны. Очередной миф, поскольку подобные устройства не имеют движущихся частей, что значительно повышает их надежность и отказоустойчивость.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector