Укажите, энергопотребление какого внешнего носителя памяти меньше
Обновлено: 03.07.2024
Windows 7 Домашняя расширенная Windows 7 Домашняя базовая Windows 7 Профессиональная Windows 7 Начальная Windows 7 Максимальная Windows Vista Бизнес Windows Vista Домашняя базовая Windows Vista Домашняя расширенная Windows Vista Максимальная Еще. Меньше
Симптомы
У меня нетбук или старый ПК с относительно небольшим объемом памяти или дискового пространства. Как я могу использовать USB-накопитель или SD-карту для повышения скорости работы?
Разрешение
Как и ее предшественница Windows Vista, Windows 7 поддерживает функцию Windows ReadyBoost, позволяющую увеличить объем памяти для нетбуков или старых ПК. Вы можете использовать энергонезависимую флэш-память, такую как текущий USB-накопитель или карты памяти SD, для повышения производительности вашей системы. Эта дополнительная память предоставляется как кэш-память, чтобы ускорить, например, загрузку или редактирование больших файлов.
Важно: Вам потребуется USB-накопитель или карта памяти со свободным объемом памяти не менее 500 МБ и высокой скоростью передачи данных. Поскольку вы можете постоянно «парковать» SD-карты в предназначенном для этого слоте ПК, маленькие диски для ReadyBoost особенно хорошо подходят. Карт емкостью один-два ГБ действительно вполне достаточно для ReadyBoost.
Примечание. Следующие инструкции и советы относятся к Windows 7, но их можно использовать аналогичным образом и для Windows Vista.
<р>1. Вставьте USB-накопитель или SD-карту в свободный слот. Носитель определяется сразу. В диалоговом окне Автоматическое воспроизведение выберите параметр Ускорить мою систему.
Для ПК-ОЗУ объемом 2 ГБ достаточно, если вы зарезервируете 2 ГБ памяти для ReadyBoost. В этом случае переместите ползунок в разделе «Пробел», чтобы зарезервировать скорость системы в нужное место — в этом примере: 2000 МБ. Вы также можете установить это значение, используя стрелку рядом с полем выбора.
Флэш-память является движущей силой быстрого роста корпоративных хранилищ данных, а твердотельные накопители являются наиболее популярными носителями для флэш-памяти NAND.
NAND не ограничивается носителями SSD: архитектура ячеек памяти находится на печатных платах, которые могут быть размещены в SSD или встроены непосредственно в сервер или другое устройство. Тем не менее, большая часть флэш-памяти NAND доставляется через твердотельные накопители в массивах хранения, которые составляют ядро корпоративной энергонезависимой флэш-памяти.
Кроме того, флэш-память и твердотельный накопитель не являются взаимозаменяемыми. Флэш-память NAND — это тип энергонезависимого хранилища, в котором кремниевые микросхемы памяти постоянно хранят данные с внешним источником питания или без него. И твердотельные накопители не ограничиваются флэш-памятью NAND. В них также используются технологии памяти, такие как энергозависимая динамическая память.
В центре обработки данных твердотельные накопители являются ответом на корпоративные рабочие нагрузки, производительность которых снижается из-за дисковых массивов хранения и серверных подсистем хранения. С ростом числа гибридных массивов и массивов на основе флэш-накопителей SSD-хранилища обслуживают интенсивные рабочие нагрузки с очень высокой производительностью операций ввода-вывода. Дополнительным преимуществом твердотельных накопителей является низкое энергопотребление, что помогает центрам обработки данных контролировать расходы на электроэнергию.
Что такое SSD?
Твердотельный накопитель – это устройство хранения данных без движущихся механических частей, в котором находится флэш-память и контроллеры. Твердотельные накопители используют те же внешние форм-факторы, что и жесткие диски, поскольку они продаются как замена жестких дисков. Использование одних и тех же форм-факторов не требует масштабной модернизации массивов хранения данных на уровне завода или центра обработки данных.
Поскольку в твердотельных накопителях нет движущихся частей, они работают значительно тише, имеют меньшее время доступа и меньшее энергопотребление по сравнению с жесткими дисками. А повышение надежности сделало твердотельные накопители такими же долговечными, как и жесткие диски.
Как работают твердотельные накопители NAND Flash
Твердотельные накопители хранят информацию в массивах ячеек памяти, встроенных в печатную плату. Ячейки памяти по сути представляют собой транзисторы с плавающими затворами. Каждый транзистор имеет два затвора: один является истоком, который пропускает ток, а другой — стоком, который его выпускает. Ячейки памяти действуют как переключатели для управления потоком энергии между клеммами истока и стока.
Полупроводники, называемые транзисторами с плавающим затвором (FG), генерируют электрические заряды в ячейках памяти, независимо от того, подключены они к внешнему источнику питания или нет (со временем из выключенного SSD будет происходить утечка энергии). Пока есть достаточный заряд от FG, данные сохраняют целостность.
Ячейки памяти могут содержать один или несколько битов на ячейку. В одноуровневой ячейке (SLC) управляющий затвор (CG) определяет, заряжен ли плавающий затвор электронами или нет. В ответ управляющий элемент запишет либо 0, либо 1 байт. Аналогичным образом работают многоуровневые ячейки (MLC).
Твердотельный накопитель не только содержит взаимосвязанные ячейки памяти и печатные платы, но и добавляет интеллектуальный уровень с контроллером флэш-памяти.
Твердотельные накопители обладают значительным преимуществом в скорости и производительности.
Преимущества SSD: почему твердотельный накопитель лучше жесткого диска?
При сравнении твердотельных и жестких дисков твердотельные накопители действительно блестят.
- Более высокая производительность. Даже самый быстрый жесткий диск со скоростью вращения 15 000 об/мин не может конкурировать с твердотельными накопителями с флэш-памятью NAND. Скорость ввода-вывода NAND обычно достигает 1 Гбит/с, а 3D NAND — 1,4 ГБ/с. Новые разработки увеличивают скорость 3D NAND до 3,0 ГБ/с. Причина в физике: жесткий диск с постоянно используемыми механическими компонентами выйдет из строя быстрее, чем твердотельный накопитель без механических частей. Вместо механических рук и считывающих головок SSD использует электричество для генерации откликов хранилища данных. Более высокая производительность означает более быстрое время загрузки, более быстрое перемещение данных и более высокую пропускную способность.
- Низкое энергопотребление. Жесткие диски, движущие механические части, требуют больше энергии, чем крошечные количества электрического тока, проходящие через ячейки памяти SSD. Твердотельные накопители также позволяют избежать сильного нагрева, который создают сотни вращающихся дисков в центре обработки данных, что требует больших инвестиций в системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и климат-контроль.
- Соразмерная долговечность. Сравнение долговечности SSD и HDD сложнее, чем может показаться. Механические части и поверхности жестких дисков более подвержены воздействию окружающей среды, чем твердотельные накопители, хотя новая технология обеспечивает защиту жестких дисков от ударов при физических падениях. И твердотельные накопители не могут быть отключены в течение длительного периода времени без утечек, но выключенные жесткие диски могут работать десятилетиями в средах с контролируемой средой. Однако долговечность твердотельных накопителей растет благодаря интеллектуальным функциям хранения, добавленным в контроллер. Эти технологии защищают SSD от утечки или повреждения данных и включают в себя код с исправлением ошибок (ECC), сборку мусора и кэширование чтения и записи.
Недостатки твердотельных накопителей: проблемы на фоне скорости
В мире хранения данных нет ничего идеального, и твердотельные накопители не исключение. К их недостаткам относятся более высокая стоимость, ограниченная емкость хранилища и более короткий жизненный цикл удаления по сравнению с жесткими дисками.
- Более высокая стоимость. Цены на твердотельные накопители в долларах за гигабайт значительно снизились за последние несколько лет, как и цены на жесткие диски. Тем не менее, стоимость флэш-накопителей снизилась настолько, что их более высокая производительность становится рентабельной. Производительность действительно является ключевым фактором: если жесткие диски замедляют работу транзакционных баз данных и других ресурсоемких приложений, то покупка жестких дисков из соображений доступности — это ложная экономия.
- Меньшая емкость хранилища данных. Емкость NAND SSD отстает от HDD из-за ограничений записи ячеек памяти NAND. Чем больше ячеек памяти в цепи, тем выше плотность SSD. Однако планарная (2D) NAND может содержать только ограниченное количество ячеек памяти, прежде чем ячейки начнут выходить из строя. В ответ исследователи разработали 3D NAND, размещая ячейки памяти как вертикально, так и горизонтально. Это позволяет 3D NAND достигать более высокой плотности, меньшего энергопотребления, большей долговечности и более быстрого чтения/записи при более низкой стоимости гигабайта.
- Жизненный цикл короче, чем у жестких дисков. Твердотельные накопители имеют гораздо более ограниченный цикл записи, чем жесткие диски до отказа. Основная причина заключается в том, что твердотельные накопители не могут перезаписывать существующие блоки, а должны сначала стирать блоки, а затем записывать новые данные. Этот процесс в конечном итоге влияет на целостность ячейки памяти.Запись NAND различается в зависимости от количества битов в ячейке: флэш-память NAND с одноуровневой ячейкой поддерживает от 50 000 до 100 000 циклов записи, многоуровневая ячейка обычно занимает до 3000 циклов записи, eMLC (корпоративный MLC) поддерживает до 10 000 циклов записи, трехуровневые ячейки имеют низкое значение 300–1000 циклов записи, а 3D NAND может достигать 1500–3000 циклов записи.
- Плохой архивный носитель. Предприятиям нужна возможность доступа, анализа и монетизации своих архивов данных. Из-за ограниченного количества циклов записи твердотельные накопители не подходят для активных архивов и повторного анализа одних и тех же наборов данных. Поскольку идея активных архивов заключается в возможности доступа к данным по желанию, это превышает количество циклов записи, которые могут выдержать ячейки памяти.
Для чего хорош SSD?
Учитывая эти преимущества и недостатки, твердотельные накопители являются отличным выбором для интенсивных корпоративных рабочих нагрузок, таких как базы данных с большим количеством транзакций, веб-потоковая передача и плотные среды, такие как VDI.
Кроме того, высокая скорость чтения и записи твердотельных накопителей позволяет им обрабатывать данные на удивительно высоких скоростях, необходимых для современного бизнеса. На самом деле предприятия вряд ли смогут вернуться к более медленным жестким дискам для максимального использования данных.
Так стоит ли покупать SSD?
Несмотря на то, что вышеприведенные варианты использования SSD являются лучшими местами на предприятии, это повысит цены на покупку носителей данных и потребует большего количества замен SSD, чем жестких дисков. Стоят ли твердотельные накопители дополнительных затрат времени и средств?
В высокопроизводительных средах да. Поскольку форм-факторы твердотельных накопителей такие же, как у жестких дисков, замена дисков на твердотельные накопители не является серьезным обновлением технологии. А из-за более высокой производительности и снижения цен твердотельные накопители по-прежнему остаются высококонкурентными носителями данных в центрах обработки данных.
Сравнительная таблица преимуществ SSD
Среди преимуществ твердотельных накопителей — гораздо более низкая частота отказов и гораздо более быстрое время доступа.
Windows 7 Домашняя расширенная Windows 7 Домашняя базовая Windows 7 Профессиональная Windows 7 Начальная Windows 7 Максимальная Windows Vista Бизнес Windows Vista Домашняя базовая Windows Vista Домашняя расширенная Windows Vista Максимальная Еще. Меньше
Симптомы
У меня нетбук или старый ПК с относительно небольшим объемом памяти или дискового пространства. Как я могу использовать USB-накопитель или SD-карту для повышения скорости работы?
Разрешение
Как и ее предшественница Windows Vista, Windows 7 поддерживает функцию Windows ReadyBoost, позволяющую увеличить объем памяти для нетбуков или старых ПК. Вы можете использовать энергонезависимую флэш-память, такую как текущий USB-накопитель или карты памяти SD, для повышения производительности вашей системы. Эта дополнительная память предоставляется как кэш-память, чтобы ускорить, например, загрузку или редактирование больших файлов.
Важно: Вам потребуется USB-накопитель или карта памяти со свободным объемом памяти не менее 500 МБ и высокой скоростью передачи данных. Поскольку вы можете постоянно «парковать» SD-карты в предназначенном для этого слоте ПК, маленькие диски для ReadyBoost особенно хорошо подходят. Карт емкостью один-два ГБ действительно вполне достаточно для ReadyBoost.
Примечание. Следующие инструкции и советы относятся к Windows 7, но их можно использовать аналогичным образом и для Windows Vista.
<р>1. Вставьте USB-накопитель или SD-карту в свободный слот. Носитель определяется сразу. В диалоговом окне Автоматическое воспроизведение выберите параметр Ускорить мою систему.
Для ПК-ОЗУ объемом 2 ГБ достаточно, если вы зарезервируете 2 ГБ памяти для ReadyBoost. В этом случае переместите ползунок в разделе «Пробел», чтобы зарезервировать скорость системы в нужное место — в этом примере: 2000 МБ. Вы также можете установить это значение, используя стрелку рядом с полем выбора.
Флэш-память является движущей силой быстрого роста корпоративных хранилищ данных, а твердотельные накопители являются наиболее популярными носителями для флэш-памяти NAND.
NAND не ограничивается носителями SSD: архитектура ячеек памяти находится на печатных платах, которые могут быть размещены в SSD или встроены непосредственно в сервер или другое устройство. Тем не менее, большая часть флэш-памяти NAND доставляется через твердотельные накопители в массивах хранения, которые составляют ядро корпоративной энергонезависимой флэш-памяти.
Кроме того, флэш-память и твердотельный накопитель не являются взаимозаменяемыми. Флэш-память NAND — это тип энергонезависимого хранилища, в котором кремниевые микросхемы памяти постоянно хранят данные с внешним источником питания или без него. И твердотельные накопители не ограничиваются флэш-памятью NAND. В них также используются технологии памяти, такие как энергозависимая динамическая память.
В центре обработки данных твердотельные накопители являются ответом на корпоративные рабочие нагрузки, производительность которых снижается из-за дисковых массивов хранения и серверных подсистем хранения. С ростом числа гибридных массивов и массивов на основе флэш-накопителей SSD-хранилища обслуживают интенсивные рабочие нагрузки с очень высокой производительностью операций ввода-вывода. Дополнительным преимуществом твердотельных накопителей является низкое энергопотребление, что помогает центрам обработки данных контролировать расходы на электроэнергию.
Что такое SSD?
Твердотельный накопитель – это устройство хранения данных без движущихся механических частей, в котором находится флэш-память и контроллеры. Твердотельные накопители используют те же внешние форм-факторы, что и жесткие диски, поскольку они продаются как замена жестких дисков. Использование одних и тех же форм-факторов не требует масштабной модернизации массивов хранения данных на уровне завода или центра обработки данных.
Поскольку в твердотельных накопителях нет движущихся частей, они работают значительно тише, имеют меньшее время доступа и меньшее энергопотребление по сравнению с жесткими дисками. А повышение надежности сделало твердотельные накопители такими же долговечными, как и жесткие диски.
Как работают твердотельные накопители NAND Flash
Твердотельные накопители хранят информацию в массивах ячеек памяти, встроенных в печатную плату. Ячейки памяти по сути представляют собой транзисторы с плавающими затворами. Каждый транзистор имеет два затвора: один является истоком, который пропускает ток, а другой — стоком, который его выпускает. Ячейки памяти действуют как переключатели для управления потоком энергии между клеммами истока и стока.
Полупроводники, называемые транзисторами с плавающим затвором (FG), генерируют электрические заряды в ячейках памяти, независимо от того, подключены они к внешнему источнику питания или нет (со временем из выключенного SSD будет происходить утечка энергии). Пока есть достаточный заряд от FG, данные сохраняют целостность.
Ячейки памяти могут содержать один или несколько битов на ячейку. В одноуровневой ячейке (SLC) управляющий затвор (CG) определяет, заряжен ли плавающий затвор электронами или нет. В ответ управляющий элемент запишет либо 0, либо 1 байт. Аналогичным образом работают многоуровневые ячейки (MLC).
Твердотельный накопитель не только содержит взаимосвязанные ячейки памяти и печатные платы, но и добавляет интеллектуальный уровень с контроллером флэш-памяти.
Твердотельные накопители обладают значительным преимуществом в скорости и производительности.
Преимущества SSD: почему твердотельный накопитель лучше жесткого диска?
При сравнении твердотельных и жестких дисков твердотельные накопители действительно блестят.
- Более высокая производительность. Даже самый быстрый жесткий диск со скоростью вращения 15 000 об/мин не может конкурировать с твердотельными накопителями с флэш-памятью NAND. Скорость ввода-вывода NAND обычно достигает 1 Гбит/с, а 3D NAND — 1,4 ГБ/с. Новые разработки увеличивают скорость 3D NAND до 3,0 ГБ/с. Причина в физике: жесткий диск с постоянно используемыми механическими компонентами выйдет из строя быстрее, чем твердотельный накопитель без механических частей. Вместо механических рук и считывающих головок SSD использует электричество для генерации откликов хранилища данных. Более высокая производительность означает более быстрое время загрузки, более быстрое перемещение данных и более высокую пропускную способность.
- Низкое энергопотребление. Жесткие диски, движущие механические части, требуют больше энергии, чем крошечные количества электрического тока, проходящие через ячейки памяти SSD. Твердотельные накопители также позволяют избежать сильного нагрева, который создают сотни вращающихся дисков в центре обработки данных, что требует больших инвестиций в системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и климат-контроль.
- Соразмерная долговечность. Сравнение долговечности SSD и HDD сложнее, чем может показаться. Механические части и поверхности жестких дисков более подвержены воздействию окружающей среды, чем твердотельные накопители, хотя новая технология обеспечивает защиту жестких дисков от ударов при физических падениях. И твердотельные накопители не могут быть отключены в течение длительного периода времени без утечек, но выключенные жесткие диски могут работать десятилетиями в средах с контролируемой средой. Однако долговечность твердотельных накопителей растет благодаря интеллектуальным функциям хранения, добавленным в контроллер. Эти технологии защищают SSD от утечки или повреждения данных и включают в себя код с исправлением ошибок (ECC), сборку мусора и кэширование чтения и записи.
Недостатки твердотельных накопителей: проблемы на фоне скорости
В мире хранения данных нет ничего идеального, и твердотельные накопители не исключение. К их недостаткам относятся более высокая стоимость, ограниченная емкость хранилища и более короткий жизненный цикл удаления по сравнению с жесткими дисками.
- Более высокая стоимость. Цены на твердотельные накопители в долларах за гигабайт значительно снизились за последние несколько лет, как и цены на жесткие диски. Тем не менее, стоимость флэш-накопителей снизилась настолько, что их более высокая производительность становится рентабельной. Производительность действительно является ключевым фактором: если жесткие диски замедляют работу транзакционных баз данных и других ресурсоемких приложений, то покупка жестких дисков из соображений доступности — это ложная экономия.
- Меньшая емкость хранилища данных. Емкость NAND SSD отстает от HDD из-за ограничений записи ячеек памяти NAND. Чем больше ячеек памяти в цепи, тем выше плотность SSD. Однако планарная (2D) NAND может содержать только ограниченное количество ячеек памяти, прежде чем ячейки начнут выходить из строя. В ответ исследователи разработали 3D NAND, размещая ячейки памяти как вертикально, так и горизонтально. Это позволяет 3D NAND достигать более высокой плотности, меньшего энергопотребления, большей долговечности и более быстрого чтения/записи при более низкой стоимости гигабайта.
- Жизненный цикл короче, чем у жестких дисков. Твердотельные накопители имеют гораздо более ограниченный цикл записи, чем жесткие диски до отказа. Основная причина заключается в том, что твердотельные накопители не могут перезаписывать существующие блоки, а должны сначала стирать блоки, а затем записывать новые данные. Этот процесс в конечном итоге влияет на целостность ячейки памяти. Запись NAND различается в зависимости от количества битов в ячейке: флэш-память NAND с одноуровневой ячейкой поддерживает от 50 000 до 100 000 циклов записи, многоуровневая ячейка обычно занимает до 3000 циклов записи, eMLC (корпоративный MLC) поддерживает до 10 000 циклов записи, трехуровневые ячейки имеют низкое значение 300–1000 циклов записи, а 3D NAND может достигать 1500–3000 циклов записи.
- Плохой архивный носитель. Предприятиям нужна возможность доступа, анализа и монетизации своих архивов данных. Из-за ограниченного количества циклов записи твердотельные накопители не подходят для активных архивов и повторного анализа одних и тех же наборов данных. Поскольку идея активных архивов заключается в возможности доступа к данным по желанию, это превышает количество циклов записи, которые могут выдержать ячейки памяти.
Для чего хорош SSD?
Учитывая эти преимущества и недостатки, твердотельные накопители являются отличным выбором для интенсивных корпоративных рабочих нагрузок, таких как базы данных с большим количеством транзакций, веб-потоковая передача и плотные среды, такие как VDI.
Кроме того, высокая скорость чтения и записи твердотельных накопителей позволяет им обрабатывать данные на удивительно высоких скоростях, необходимых для современного бизнеса. На самом деле предприятия вряд ли смогут вернуться к более медленным жестким дискам для максимального использования данных.
Так стоит ли покупать SSD?
Несмотря на то, что вышеприведенные варианты использования SSD являются лучшими местами на предприятии, это повысит цены на покупку носителей данных и потребует большего количества замен SSD, чем жестких дисков. Стоят ли твердотельные накопители дополнительных затрат времени и средств?
В высокопроизводительных средах да. Поскольку форм-факторы твердотельных накопителей такие же, как у жестких дисков, замена дисков на твердотельные накопители не является серьезным обновлением технологии. А из-за более высокой производительности и снижения цен твердотельные накопители по-прежнему остаются высококонкурентными носителями данных в центрах обработки данных.
Сравнительная таблица преимуществ SSD
Среди преимуществ твердотельных накопителей — гораздо более низкая частота отказов и гораздо более быстрое время доступа.
Что вам не нравится в твердотельных накопителях (SSD)? Они быстрее, чем обычные жесткие диски (HDD), более компактны, не имеют движущихся частей, невосприимчивы к магнитным полям и могут выдерживать больше ударов и вибраций, чем обычные диски с магнитными дисками. И они становятся доступными с большей и большей емкостью, а их стоимость снижается.
Если вы обновили старый компьютер с помощью твердотельного накопителя, вы, несомненно, сразу же увидели преимущества. Ваш компьютер загружался быстрее, ваши приложения загружались быстрее, и даже когда у вас заканчивалась память, а приложения и данные приходилось выгружать на диск, казалось, что все стало намного быстрее.
Теперь мы видим твердотельные накопители с емкостью, которая раньше была зарезервирована для жестких дисков, и по ценам, которые больше не вызывают слез. Твердотельные накопители на 500 ГБ теперь доступны по цене (менее 100 долларов), а диски на 1 ТБ — по разумной цене (от 100 до 150 долларов). Даже твердотельные накопители емкостью 2 ТБ попадают в бюджетный диапазон для сборки хорошей производительной настольной системы (от 300 до 400 долларов США).
Мы несколько раз писали в этом блоге о твердотельных накопителях и рассматривали лучшие варианты использования твердотельных накопителей по сравнению с жесткими дисками. Мы также писали о будущем твердотельных накопителей, о том, как мы их используем в наших центрах обработки данных и планируем ли мы использовать их в будущем.
В этом посте мы рассмотрим вопрос надежности SSD. При всех их достоинствах, можно ли доверять твердотельным накопителям ваши данные, и будут ли они служить так же долго или дольше, чем если бы вместо этого вы использовали жесткий диск? Возможно, вы читали, что твердотельные накопители ограничены конечным числом операций чтения и записи, после чего они выходят из строя. О чем это?
Основной вопрос: выходят ли из строя SSD-накопители? Конечно, они есть, как и все приводы в конечном итоге. Важные вопросы, которые нам действительно нужно задать: 1) они выходят из строя быстрее, чем жесткие диски, и 2) как долго мы можем разумно ожидать, что они прослужат?
Резервное копирование — это здорово
Конечно, как компания, занимающаяся хранением и резервным копированием данных, вы знаете, что мы собираемся сказать сразу. Мы всегда рекомендуем, независимо от того, какой носитель вы используете, у вас всегда должна быть резервная копия ваших данных. Даже если диск надежный и в хорошем состоянии, он не принесет вам никакой пользы, если ваш компьютер будет украден, уничтожен наводнением или потерян в результате пожара или другого стихийного бедствия. Возможно, вы слышали, что повреждение водой является наиболее распространенной компьютерной аварией, и лишь немногие компьютерные компоненты могут выдержать полное замачивание, особенно при включенном питании.
Факторы надежности SSD, которые следует учитывать
Как правило, твердотельные накопители более долговечны, чем жесткие диски, в экстремальных и суровых условиях, поскольку в них нет движущихся частей, таких как рычаги привода. Твердотельные накопители могут выдерживать случайные падения и другие удары, вибрацию, экстремальные температуры и магнитные поля лучше, чем жесткие диски. Добавьте к этому их небольшой размер и низкое энергопотребление, и вы поймете, почему они идеально подходят для ноутбуков и мобильных приложений.
Давайте рассмотрим основы. Почти все типы современных твердотельных накопителей используют флэш-память NAND. NAND — это не аббревиатура, как многие компьютерные термины. Вместо этого это имя происходит от его логического вентиля под названием «НЕ И». (Для любопытных, элемент И-НЕ — это логический элемент, который выдает ложный результат только в том случае, если все его входы истинны. Цифровые системы, использующие логические схемы, используют возможность ряда элементов И-НЕ выражать любую логическую функцию.)
Термин, следующий за NAND, flash, относится к энергонезависимой твердотельной памяти, которая сохраняет данные даже при отключении источника питания. Хранилище NAND имеет определенные свойства, которые влияют на то, как долго оно прослужит. Когда данные записываются в ячейку NAND (также известная как программирование), данные должны быть стерты, прежде чем новые данные можно будет записать в ту же ячейку. NAND программируется и стирается путем подачи напряжения для отправки электронов через изолятор. Расположение этих электронов (и их количество) определяет, когда ток будет течь между источником и приемником (называемый порогом напряжения), определяя данные, хранящиеся в этой ячейке (единицы и нули). При записи и стирании NAND посылает электроны через изолятор и обратно, и изолятор начинает изнашиваться — точное количество этих циклов в каждой отдельной ячейке зависит от конструкции NAND. В конце концов, изолятор изнашивается до такой степени, что ему может быть трудно удерживать электроны в их правильном (запрограммированном) месте, что еще больше затрудняет определение того, находятся ли электроны там, где они должны быть, или они мигрировали сами по себе.
Это означает, что ячейки флэш-памяти можно запрограммировать и стереть только ограниченное количество раз. Это измеряется в циклах P/E, что означает запрограммировано и удалено.
Циклы P/E являются важным показателем надежности SSD, но есть и другие факторы, которые важно учитывать. Это циклы P/E, TBW (записано в терабайтах) и MTBF (среднее время наработки на отказ).
Производитель твердотельных накопителей предоставит эти спецификации для своей продукции, и они помогут вам понять, как долго может работать ваш накопитель и подходит ли конкретный накопитель для вашего приложения.
Циклы P/E. Цикл программного стирания твердотельного накопителя представляет собой последовательность событий, в ходе которых данные записываются в ячейку твердотельной флэш-памяти NAND, затем стираются и перезаписываются. Сколько циклов P/E может выдержать SSD, зависит от используемой технологии и составляет от 500 до 100 000 циклов P/E.
TBW. Записано в терабайтах — это общий объем данных, которые можно записать на твердотельный накопитель до того, как он выйдет из строя. Например, вот гарантии TBW для популярного твердотельного накопителя Samsung 860 EVO: 150 TBW для модели емкостью 250 ГБ, 300 TBW для модели емкостью 500 ГБ, 600 TBW для модели емкостью 1 ТБ, 1200 TBW для модели емкостью 2 ТБ и 2400 TBW для модели емкостью 4 ТБ. . Примечание. Гарантия на эти модели составляет 5 лет или TBW, в зависимости от того, что наступит раньше.
MTBF. MTBF (среднее время наработки на отказ) — это показатель надежности аппаратного продукта или компонента в течение ожидаемого срока службы. Для большинства компонентов показатель обычно составляет тысячи или даже десятки тысяч часов наработки на отказ. Например, у жесткого диска среднее время наработки на отказ может составлять 300 000 часов, а у твердотельного накопителя — 1,5 миллиона часов.
Это не означает, что ваш твердотельный накопитель прослужит столько часов, это означает, что при наличии образца этой модели твердотельного накопителя ошибки будут возникать с определенной частотой. Среднее время наработки на отказ в 1,2 млн часов означает, что если диск используется в среднем по 8 часов в день, то в выборке из 1 000 твердотельных накопителей ожидается один сбой каждые 150 дней или примерно два раза в год.
Типы твердотельных накопителей
Существует несколько различных типов твердотельных накопителей, и технология развивается быстрыми темпами. Как правило, твердотельные накопители основаны на четырех различных технологиях ячеек NAND:
- SLC (одноуровневая ячейка) — один бит на ячейку
Когда хранится один бит (SLC), нет необходимости внимательно следить за расположением электронов, поэтому миграция нескольких электронов не представляет большой проблемы. Поскольку сохраняется только 1 или 0, необходимо только точно определить, есть напряжение или нет.
- MLC (многоуровневая ячейка) — два бита на ячейку
MLC хранит два бита на ячейку, поэтому требуется большая точность (определение порога напряжения более сложно). Необходимо различать 00, 01, 10 или 11. Мигрирующие электроны оказывают большее влияние, поэтому изолятор не изнашивается так сильно, как с SLC.
- TLC (трехуровневая ячейка) — три бита на ячейку
Эта тенденция продолжается с TLC, где хранятся три бита: 001, 010, 100, … 110 и 111. Мигрирующие электроны оказывают большее влияние, чем в MLC, что еще больше снижает допустимый износ изолятора.
- QLC (Quad Level Cell) — четыре бита на ячейку
QLC хранит четыре бита (16 возможных комбинаций 1 и 0). В случае QLC наибольшее влияние оказывают мигрирующие электроны. Допустимый износ изолятора дополнительно снижается.
QLC хорошо подходит для рабочих нагрузок, ориентированных на чтение, поскольку при чтении данных ячейки NAND изнашиваются незначительно, а при записи данных (программирование и стирание) изнашиваются больше. При записи и перезаписи большого количества данных изолятор изнашивается быстрее. Если ячейка NAND может выдержать такой износ, она хорошо подходит для смешанного доступа для чтения/записи. Чем менее износостойкие ячейки NAND, тем лучше они подходят для рабочих нагрузок и приложений, ориентированных на чтение.
Каждая последующая технология для NAND позволяет хранить дополнительный бит. Чем меньше битов на ячейку NAND, тем быстрее, надежнее и энергоэффективнее технология, а также тем дороже. SLC SSD технически является самым надежным SSD, поскольку он может выдерживать больше операций записи, а QLC — наименее надежным. Если вы выбираете твердотельный накопитель для приложения, в котором он будет больше записываться, чем читаться, то выбор технологии ячеек NAND может стать важным фактором в вашем решении. Если ваше приложение предназначено для общего использования на компьютере, оно, скорее всего, будет иметь для вас меньшее значение.
Как факторы надежности влияют на ваш выбор SSD
Насколько важны для вас эти факторы, зависит от того, как используется SSD. Правильный вопрос — как диск будет работать в вашем приложении. Существуют разные критерии производительности и надежности в зависимости от того, будет ли твердотельный накопитель использоваться в домашнем настольном компьютере, в центре обработки данных или в исследовательском аппарате на Марсе.
Производители иногда указывают тип рабочей нагрузки приложений, для которой предназначен твердотельный накопитель, например интенсивное чтение, интенсивное чтение или смешанное использование. Некоторые поставщики позволяют заказчику выбрать оптимальный уровень выносливости и емкости для конкретного SSD. Например, корпоративный пользователь с базой данных с большим количеством транзакций может выбрать большее количество операций записи на диск за счет емкости. Или пользователь, работающий с базой данных, которая редко выполняет запись, может выбрать меньшее число операций записи на диск и большую емкость.
Признаки неисправности SSD
Твердотельные накопители рано или поздно выходят из строя, но обычно заранее предупреждают, когда это произойдет. Вы, вероятно, слышали ужасный щелкающий звук, который исходит от умирающего жесткого диска. В твердотельном накопителе нет движущихся частей, поэтому мы не получим звукового предупреждения о том, что твердотельный накопитель вот-вот выйдет из строя. Вам следует обратить внимание на ряд признаков того, что срок службы вашего твердотельного накопителя подходит к концу, и принять меры, заменив этот диск на новый.
1) Ошибки, связанные с поврежденными блоками
Подобно сбойным секторам на жестких дисках, на твердотельных накопителях существуют сбойные блоки. Как правило, это сценарий, когда компьютер пытается прочитать или сохранить файл, но это занимает необычно много времени и заканчивается сбоем, поэтому система в конце концов сдается с сообщением об ошибке.
2) Файлы не могут быть прочитаны или записаны
Существует два способа, которыми плохой блок может повлиять на ваши файлы: 1) система обнаруживает плохой блок во время записи данных на диск и, таким образом, отказывается записывать данные, и 2) система обнаруживает плохой блок после данные были записаны, и поэтому он отказывается читать эти данные.
3) Файловая система нуждается в восстановлении
Появление сообщения об ошибке на экране может произойти просто потому, что компьютер не был должным образом выключен, но это также может быть признаком того, что на твердотельном накопителе появляются поврежденные блоки или другие проблемы.4) Сбой во время загрузки
Сбой во время загрузки компьютера является признаком того, что с вашим диском может возникнуть проблема. Вы должны убедиться, что у вас есть текущая резервная копия всех ваших данных, прежде чем ситуация ухудшится и диск полностью выйдет из строя.5) Диск становится доступным только для чтения
Ваш диск может отказаться записывать данные на диск и может только читать данные. К счастью, вы все еще можете получить данные с диска.Итак, насколько надежен SSD?
Вернемся к двум вопросам, которые мы задали выше.
Вопрос 1. SSD-накопители выходят из строя быстрее, чем жесткие диски?
Ответ. Это зависит от технологии дисков и их использования. Жесткие диски лучше подходят для одних приложений, а твердотельные накопители — для других. Ожидается, что твердотельные накопители прослужат так же или дольше, чем жесткие диски, в большинстве общих приложений.
Вопрос 2. Как долго мы можем разумно ожидать, что SSD прослужит?
Ответ. В идеале твердотельный накопитель должен служить столько, сколько ожидает его производитель (например, пять лет), при условии, что использование накопителя не является чрезмерным для используемой технологии (например, использование QLC в приложении с большое количество записей). Ознакомьтесь с рекомендациями производителя, чтобы убедиться, что то, как вы используете SSD, соответствует его оптимальному использованию.
Твердотельные накопители — это другая порода животных, чем жесткие диски, и у них есть свои сильные и слабые стороны по сравнению с другими носителями информации. Хорошая новость заключается в том, что их сильные стороны — скорость, долговечность, размер, энергопотребление и т. д. — подкреплены достаточно хорошей общей надежностью.
Пользователи твердотельных накопителей с гораздо большей вероятностью заменят свой накопитель, потому что они готовы перейти на более новую технологию, более емкий или более быстрый диск, чем необходимость замены диска из-за короткого срока службы. При нормальном использовании мы можем ожидать, что SSD прослужит несколько лет. Если вы заменяете свой компьютер каждые три года, как это делает большинство пользователей, вам, вероятно, не нужно беспокоиться о том, прослужит ли ваш SSD столько же, сколько ваш компьютер. Важно то, будет ли твердотельный накопитель достаточно надежным, чтобы вы не потеряли свои данные в течение всего срока его службы.
Как мы видели выше, если вы обращаете внимание на свою систему, вы получите достаточное предупреждение о надвигающемся сбое диска, и вы сможете заменить диск до того, как данные станут недоступны для чтения.
Полезно понимать, как различные технологии SSD влияют на их надежность, и стоит ли тратить дополнительные деньги на SLC вместо MLC или QLC. Однако, если только вы не используете SSD в специализированном приложении с большим количеством операций записи, чем чтения, как мы описали выше, простого выбора SSD хорошего качества от известного производителя должно быть достаточно, чтобы вы были уверены, что ваш SSD прослужит долго. .
Внимательно следите за любыми признаками сбоя или поврежденных секторов и, конечно же, убедитесь, что у вас есть надежный план резервного копирования, независимо от того, какой тип диска вы используете.
Возможно, вам будет интересна другая статья из серии SSD 101, SSD 101: как обновить компьютер с помощью SSD.
Читайте также: