Твердотельные накопители или SSD работают быстрее, чем обычные вращающиеся механические жесткие диски – HDD. Но насколько они надежны, когда дело доходит до долгосрочного использования? Какую нагрузку можно дать SSD и сколько лет он прослужит?
Если вы собираетесь использовать SSD, есть несколько полезных метрик, которые помогают измерить надежность SSD, о которых стоит знать, например, циклы P/E, TBW (записанные терабайты) и MTBF (среднее время между сбоями).
Что такое SSD
Если посмотреть на SSD изнутри, вы увидите, что он ничем не отличается от флэш-накопителя. Он имеет несколько микросхем памяти на плате и порт ввода/вывода, который обычно имеет форму PCIe или SATA, и отвечает за подачу питания и передачу данных.
В отличие от традиционного жесткого диска (HDD), он не имеет рычага привода для чтения и записи данных. Поскольку вы не зависите от скорости движения физического элемента, твердотельные накопители могут читать и записывать данные намного быстрее. Трудно указать точную разницу, поскольку существуют различные типы форм-факторов SSD и типы ячеек NAND (об этом ниже), но SSD работают в несколько раз быстрее. Отсутствие головки чтения-записи также означает, что SSD не создают шума, в отличие от HDD.
Мы не будем слишком глубоко вдаваться в различия между жесткими дисками и твердотельными накопителями, но последний важный фактор, который должен учитывать почти каждый, когда приобретает твердотельный накопитель, заключается в том, что он намного дороже за ГБ емкости хранилища.
Почти все типы твердотельных накопителей сегодня хранятся данные в ячейках флэш-памяти NAND. В отличие от большинства названий компьютерных частей, NAND – это не аббревиатура, а название, которое происходит от логических элементов, называемых «NOT AND».
Другое название флэш-памяти NAND – энергонезависимая твердотельная память, которая сохраняет данные даже при удалении источника питания. Однако, ячейки флэш-памяти можно перерограммировать только определенное количество раз, что измеряется в циклах P/E (записи и удаление).
Количество циклов P/E, которые может перенести SSD, зависит от используемой технологии и варьируется от 500 до 100000 циклов P/E.
Различные форм-факторы SSD
В настоящее время существует 4 форм-фактора SSD:
- 2.5”
- mSATA
- M.2
- PCI-E
2.5” SSD
2,5-дюймовые твердотельные накопители являются самыми популярными и самыми доступными. Внешне он напоминает традиционный 3,5-дюймовый жесткий диск – но меньше. Они легкие, поскольку не имеет движущихся частей внутри, и для передачи данных и питания потребуется разъем SATA.
Они также используют последовательную запись и чтение, скорость которых может варьироваться от 325 МБ/с до 600 МБ/с, соответственно. Это может показаться слабым результатом по сравнению с PCIe SSD, приведенными ниже, но этого более чем достаточно, чтобы дать пользователю быстрый опыт.
SSD-диски mSATA
SSD-диски mSATA (Mini-SATA) имеют небольшой размер, отсюда и название «Mini» SATA SSD. Он меньше 2,5-дюймовых накопителей и, в основном, используется для небольших компьютеров, таких как нетбуки, ноутбуки, небольшие ПК. Они такие же быстрые, как и 2,5-дюймовые SSD, отличаются только по размеру.
Диски M.2 SSD
SSD-накопители M.2, как и mSATA-диски, представляют собой чистые печатные платы, но они имеют различные комбинации ширины и длины. Это делает его более гибким, чем mSATA, и идеально подходящими для ультрабуков и планшетов.
Они также поддерживают NVMe, интерфейс хост-контроллера и протокол хранения, который повышает скорость передачи данных между системой и твердотельным накопителем.
PCI-E SSD
Твердотельные накопители PCI-E обеспечивают лучшую производительность, но при этом являются самыми дорогими. Они используют слоты PCI-E в качестве интерфейса. Несмотря на то, что линии PCI-E быстрые, твердотельные накопители будут ограничены выбранной полосой, поэтому попробуйте использовать самый быстрый из доступных слотов, по крайней мере, слот x8. Обратитесь к руководству по вашей материнской плате, чтобы выяснить скорость каждого из ваших слотов PCI-E.
В любом случае, твердотельные накопители PCI-E и твердотельные накопители m.2 позволяют работать в 4 раза быстрее, чем обычные твердотельные накопители. Для этих твердотельных накопителей последовательное чтение и запись может варьироваться от 2500 МБ/с (чтение) и до 1300 МБ/с (запись), соответственно. Кроме того, эти устройства также могут иметь более 500 МБ высокоскоростного кэша DDR3.
Типы NAND Flash
Помимо различных форм и размеров, твердотельные накопители также основаны на 4 различных технологиях ячеек NAND:
- SLC (одноуровневая ячейка)
- MLC (многоуровневая ячейка)
- TLC (трехуровневая ячейка)
- QLC (Quad Level Cell)
| Тип NAND Flash | Данные (биты) на ячейку NAND | Циклы P/E | Стоимость за ГБ |
|---|---|---|---|
| SLC (одноуровневая ячейка) | 1 | От 50000 до 100000 | ₽₽₽₽ |
| eMLC (корпоративная многоуровневая ячейка) | 2 | От 10000 до 30000 | ₽₽₽ |
| MLC (многоуровневая ячейка) | 2 | От 3000 до 10000 | ₽₽₽ |
| TLC (трехуровневая ячейка) | 3 | От 500 до 2000 | ₽₽ |
| QLC (Quad Level Cell) | 4 | Официальных данных пока нет | ₽ |
Среди этих технологий есть общая тенденция. Каждая последующая технология означает, что каждая ячейка NAND может хранить дополнительный бит. Чем меньше бит на ячейку NAND, тем быстрее, надежнее и энергоэффективнее технология, но это также означает, что она дороже. Таким образом, SLC SSD технически будет самой надежной, в то время как QLC наименее надежен (по крайней мере, если предположить, что тенденции сохранятся, как они есть; QLC всё ещё относительно «нов»).
3D NAND против V-NAND
3D NAND изначально разрабатывался Intel и Micron. Этот тип NAND суммирует 32 слоя ячеек памяти, в то время как V-NAND или вертикальный NAND укладывает 48 слоев ячеек памяти.
Эти новые технологические достижения позволили увеличить емкость накопителей, не изменяя при этом производственных издержек, одновременно, сократив энергопотребление вдвое и увеличив долговечность плоских NAND.
Надежность и понимание срока службы SSD
«Отказывают ли SSD диски?», конечно, да, как и любые другие диски. Скорее, мы должны спросить: «Как быстро диски SSD выходят из строя?» И ответ на этот вопрос немного сложнее.
Более того, SSD более надежны, когда речь идёт о жестких условиях работы, потому что они не имеют каких-либо движущихся частей. Таким образом, твердотельные накопители могут лучше выдерживать случайные падения и экстремальные температуры, чем традиционные HDD.
Но это не значит, что все SSD одинаковы. К счастью, есть несколько измерений, которые обычно используются для определения надежности SSD. Их часто можно увидеть в описании SSD.
Мы уже много говорили о циклах P/E, но есть ещё 4 характеристики (не волнуйтесь, они не слишком сложны):
- TBW – количество записанных терабайт
- GB/day – рекомендуемый объем записи в день
- DWPD – сколько раз можно перезаписать диск за день
- MTBF – среднее время между отказами
Стоит также отметить, что когда они указаны на упаковке, они используются в качестве гарантии. Они обычно выше, чем вы реально будете использовать, но также часто ниже, чем то, что вам реально даст SSD.
Думайте об этом как об автомобильно шине, она гарантированно не взорвется при езде по автостраде в течение 5 лет или 50000 км, но есть большая вероятность, что она прослужит гораздо дольше.
TBW
TBW – это просто указание количество терабайт, которое вы можете записать за время существования SSD. Во многих случаях TBW, на самом деле, довольно большое число, к которому вы никогда не приблизитесь; скорее диск пострадает от старости.
Гигабайт в день
Название говорит само за себя. Это показатель того, сколько гигабайт в день рекомендовано сохранять / перезаписывать. Поскольку большинство твердотельных накопителей построено на идее, что вы будете использовать несколько гигабайт в день, если ваш компьютер не является рабочей станцией – с вашим диском всё будет в порядке.
DWPD
Это также довольно просто, хотя название несколько вводит в заблуждение. Можно подумать, что это мера того, сколько раз вы можете записывать данные в день, но, на самом деле, это сколько раз вы можете перезаписывать весь SSD в день.
Объясним эту характеристику на примере Samsung SSD 850 Pro SATA с 10-летней гарантией емкостью 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ и до 1 ТБ. Он предназначен для обработки 150 терабайт. Но, по словам Samsung, эти твердотельные накопители могут выдерживать до 600 ТБ.
Теперь, если провести несложные расчеты со сроком службы этого твердотельного накопителя, этот диск может считывать и записывать по 40 ГБ данных в день. Сравнивая это с реальной ситуацией, в которой обычный офисный пользователь записывает от 10 до 35 ГБ в день, срок гарантии истечет к тому времени, как вы достигнете предела в 150 ТБ.
MTBF: среднее время между отказами
Степень надежности SSD и HDD определяется значением MTBF (среднее время между отказами). Это одно из наиболее сложных и менее очевидных измерений надежности. Важно, чтобы вы понимали MTBF и частоту отказов твердотельных накопителей, прежде чем делать какие-либо покупки.
Возьмём Intel SSD 335 Series (240 ГБ, 2,5 дюйма SATA 6 Гбит/с, 20 нм, MLC) и SAMSUNG 830 Series 2,5 256 ГБ SATA III MLC. Intel SSD имеет спецификацию MTBF 1,2 миллиона часов, в то время как Samsung SSD имеет MTBF – 1,5 миллиона часов, но это не значит, что диск Samsung гарантированно проработает больше часов – MTBF не работает таким образом.
MTBF, как определено в Википедии: «... средняя продолжительность работы устройства между отказами, то есть показывает, какая наработка в среднем приходится на один отказ»
Как видите, MTBF относится к частоте отказов диска в течение ожидаемого срока его службы. Это не означает, что время работы MTBF в 1,2 миллиона часов будет длиться 1,2 миллиона часов, а время работы MTBF в 1,5 миллиона часов будет длиться 1,5 миллиона часов (это, кстати, от 136 до 171 года).
В случае Intel 335, MTBF 1,2 миллиона часов означает, что, если диск используется в среднем по 8 часов в день, можно ожидать, что размер выборки из 1000 SSD будет иметь один сбой на каждые 150 дней, или два раза в день на год.
Математика MTBF
1000 SSD * 8 часов в день = 8000 накопленных часов в день
8000 совокупных часов в день * 150 дней = 1,2 миллиона совокупных часов до того, как произойдёт сбой.
Ожидается, что Samsung 830 будет иметь один сбой каждые 187,5 дней. Однако, не все накопители протестированы по одинаковым стандартам.
Для дисков HDD в качестве единицы ошибок используют AFR или годовую частоту отказов. Среднее значение AFR жестких дисков находится в диапазоне от .55% до .90%. Однако это число вводит в заблуждение, поскольку производители жестких дисков не обязательно указывают, когда у диска произойдёт сбой. Это может быть что-угодно – от перегрева до случайных падений или даже стихийных бедствий. Когда дело доходит до неисправных дисководов, т.е. только тех, которые вышли из строя во время обычной работы, показатели варьируются от 0,5% до 13,5%.
Так что же для меня означает SSD MTBF?
К сожалению, трудно определить частоту отказов SSD по брендам; в большинстве случаев у нас просто есть TBW. Когда дело доходит до покупки, большинство потребителей должно найти приемлемым любой MTBF более 1 миллиона часов.
Обычно это означает около 3 сбоев в год на 1000 дисков, которые используются 8 часов в день. Другими словами, у вас будет 0,3% вероятности сбоя операции записи в рамках гарантии на накопитель, если вы используете SSD в течение 8 часов в день.
Другими словами, если мы посмотрим на надежность SSD в сравнении с надежностью HDD, частота отказов твердотельных накопителей – не будет слишком отличаться от таковой для HDD.
Есть ли способ проверить срок службы SSD
Если у вас уже есть SSD или вы планируете его приобрести, важно помнить о сроке службы вашего SSD. Всё, что вам нужно сделать, это посчитать, сколько... я шучу. К счастью, есть несколько различных программных решений, которые помогают с этим:
Каждая из этих программ имеет свой собственный способ проверки срока службы SSD, но они просты и практически одинаковы. Следует также отметить, что программное обеспечение работает независимо от того, какую марку SSD вы используете. Так что если у вас есть твердотельный накопитель Intel, вы можете использовать Samsung Magician без каких-либо забот.
SSD, идеально подходящий для вас
Бесспорно, замена HDD на SSD стоит того. Твердотельный диск позволит вашему компьютеру загружаться быстрее и сделает программы более отзывчивыми. Если вам действительно нужно это повышение скорости для повышения производительности или ускорения загрузки игр, тогда SSD определенно будет того стоить.
SSD компактны, они потребляют меньше энергии и занимают меньше места, что делает их идеальными для ноутбуков.
Примечание. Стоит отметить, что вам потребуется SSD с большей емкостью, чем ваш HDD, если вы хотите перенести или клонировать файлы с жесткого диска на SSD. В таком случае вы, вероятно, заплатите крупную сумму, поскольку твердотельные накопители дороже.
Установка SSD положительно повлияет на реакцию вашей системы и скорость загрузки. Вероятно, вам потребуется от 30 секунд до минуты, прежде чем система загрузится с жесткого диска, и до 8 секунд или меньше при использовании SSD.
Вы также заметите, что файлы загружаются намного быстрее, а шум… вообще отсутствует.
Когда дело доходит до надежности SSD, это зависит от того, как часто вы используете SSD и сколько циклов P/E он может выдержать. Но, лично я бы сказал, что приобретение SSD всегда будет стоить ваших инвестиций. В конце концов, время – это деньги.
