در چیزی که به نظر یک حرکت بسیار ناگهانی به نظر می رسد، فناوری SSD به جریان اصلی تبدیل شده است. ^(SSD)این درایوهای سریع و حالت جامد یک ویژگی رایج حتی در رایانه های میان رده هستند. حتی نسل بعدی پلی استیشن^{(Playstation)} به جای هارد دیسک سنتی تر، از SSD^{(feature an SSD)} استفاده خواهد کرد.

به طور کلی این چیز خوبی است. SSD^(SSDs) ها نشان دهنده یک جهش بزرگ در عملکرد نسبت به هارد دیسک های سنتی هستند. با این حال، آنها همچنین برخی از ملاحظات استفاده و نگهداری خاص را با خود به همراه دارند. اکثر کاربرانی که این را می خوانند احتمالا قبلاً یک SSD در سیستم خود دارند یا تقریباً مطمئناً در سیستم بعدی خود یک SSD دریافت خواهند کرد.

بنابراین زمان آن فرا رسیده است که یکی از مهم‌ترین و در عین حال سوء تفاهم‌شده‌ترین مسائل منحصر به فرد در فناوری SSD را بازگشایی کنیم. ما در مورد فرسودگی و پارگی SSD صحبت می کنیم . قاتل افسانه ای درایوها که بسیاری از اولین پذیرندگان این فناوری را در شب بیدار نگه داشته است.

قبل از اینکه بخواهیم به این موضوع بپردازیم که SSD واقعاً چه چیزی فرسوده است، باید به طور خلاصه در مورد تفاوت SSD^(SSDs) ها با هارد دیسک هایی که همه ما می شناسیم و دوست داریم صحبت کنیم.

تفاوت SSD^(SSDs) ها و هارد دیسک ^(Differ)های سنتی^{(Traditional Hard)}

هارد دیسک مکانیکی سنتی شامل صفحاتی است که با یک ماده مغناطیسی خاص پوشانده شده اند. این بشقاب با هزاران دور در دقیقه می‌چرخد، در حالی که سرهای خواندن/نوشتن روی سطح‌های خود روی یک جیب هوا نازک‌تر از موی انسان می‌چرخند.

اولین هارد دیسک ها آنقدر بزرگ بودند که برای تحویل به یک هواپیما نیاز داشتند^{(needed an airplane for delivery)} – در حالی که فقط چند مگابایت داده را در خود جای می دادند. این روزها یک هارد دیسک قابل حمل 4 ترابایتی به راحتی در جیب شما جای می گیرد. این درایوها در مقایسه با آنچه در ابتدا بود ارزان، جادار و بسیار قابل اعتماد هستند.

با این حال، فناوری مکانیکی هارد دیسک امیدی برای همگام شدن با پیشرفت اجزای کامپیوتر حالت جامد مانند CPU^(CPUs) ، RAM و حافظه فلش ندارد. صفحات فقط می توانند با این سرعت بچرخند، سرهای خواندن/نوشتن فقط می توانند حرکت کنند، زیرا قوانین فیزیک به اجسامی با این جرم اجازه می دهند.

درایوهای حالت جامد هیچ قطعه متحرکی ندارند. این همه مدار نیمه هادی است. الکترون‌ها می‌توانند از طریق تراشه‌های سیلیکونی بسیار^(much) سریع‌تر از هر جزء مکانیکی حرکت کنند. به همین^(Which) دلیل است که حتی ارزان‌ترین SSD عملکرد یک درایو مکانیکی را کاملاً از بین می‌برد.

از آنجایی که آنها قطعات مکانیکی ندارند، از نظر فیزیکی نیز بسیار کمتر شکننده هستند و به مراتب کمتر مستعد خرابی هستند. از طرف دیگر، استفاده ساده از SSD طول عمر آن را کوتاه می کند و اگر از آنها به روش اشتباه استفاده کنید، این کوتاه شدن می تواند بسیار چشمگیر باشد. چه خبر؟

چرا SSD ها فرسوده می شوند؟

اول^(First) از همه، خواندن داده ها از یک SSD هیچ تاثیر محسوسی بر طول عمر آن ندارد. در عوض، این عمل نوشتن روی سلول حافظه فلش است که آن را تخریب می کند. هر سلول حافظه در یک SSD دارای یک جزء اکسید است. دو لایه از یک یا آن ماده شیمیایی مخلوط شده با اکسیژن. الکترون ها بین آن لایه های اکسید به دام افتاده اند.

وضعیت یک سلول مشخص به سطح شارژ بستگی دارد. به عبارت دیگر، چه تعداد الکترون بین لایه های اکسید به دام افتاده است. هر بار که این حالت تغییر می‌کند، لایه‌های اکسید فرسوده می‌شوند و در نهایت توانایی خود را برای داشتن الکترون از دست می‌دهند. این می‌تواند باعث شود که حالت به درستی خوانده نشود. بارها در یک سلول بنویسید ، و در نهایت خراب می شود.^(Write)

انواع فناوری SSD و استقامت

در حالی که همه SSD^(SSDs) ها از سایش نوشتن رنج می برند، همه آنها تحمل یکسانی برای آن ندارند. طراحی سلول های حافظه متفاوتی وجود دارد که میزان ذخیره اطلاعات در یک سلول را تغییر می دهد.

قوی ترین طراحی به نام SLC یا حافظه سلولی تک سطحی شناخته می شود. ^{(single level cell)}این تنها یک بیت داده را در یک سلول ذخیره می کند و آن را باینری می کند. بنابراین تمایز بین سطح شارژی که نشان دهنده یک حالت یا حالت دیگر است، حتی پس از سایش بسیار آسان است.

طرح های MLC^(MLC) و TLC ، چند سطحی و سه سطحی، به ترتیب دو و سه بیت را در هر سلول ذخیره می کنند. سلول های آنها چندین سطح دارند و بنابراین حالت های مختلفی دارند که باید خوانده شوند. از آنجایی که حاشیه‌های بین حالت‌های مختلف سلول باریک‌تر است، حتی مقدار کمی سایش می‌تواند باعث مشکلات ظرفیت الکترون شود که یادآوری حالت صحیح را غیرممکن می‌کند.

بنابراین ما فقط باید از SLC استفاده کنیم ، درست است؟ مشکل این است که SLC بر اساس هر گیگابایت بسیار گران است. سریع و قوی است، اما خیلی متراکم نیست. اکثر درایوهای SSD ممتاز در رایانه‌ها این روزها از ^(SSD)MLC استفاده می‌کنند و TLC به لطف ظرفیت‌های بزرگتر با قیمت مناسب محبوب‌تر می‌شود.

پس چقدر باید نگران عدم استقامت این محصولات ارزانتر در عمل باشید؟

استقامت SSD در عمل

پاسخ به این سؤال امروز «اصلاً زیاد نیست». در روزهای اولیه استفاده از SSD^(SSDs) های کامپیوتری، می توانستید تنها در چند ساعت یکی را با چکش کاری با درخواست های نوشتن، از بین ببرید. امروزه می‌توانید انتظار داشته باشید که درایوهای چند سطحی، استقامت نوشتن بسیار بیشتری نسبت به یک کاربر معمولی داشته باشند.

چند دلیل برای این وجود دارد، اما دلیل آن این است که خود درایوها بسیار هوشمندتر و سیستم عامل های مدرن هستند که می دانند چگونه از درایوهای SSD به درستی استفاده کنند.^(SSD)

به عنوان مثال، SSD^(SSDs) ها اکنون از تکنیکی استفاده می کنند که به عنوان سایش سطح بندی^{(wear-leveling)} شناخته می شود . این به طور شفاف نوشته های سلولی را در کل دیسک پخش می کند تا سایش به طور یکنواخت اتفاق بیفتد. در غیر این صورت برخی از سلول ها بسیار سریعتر از سایرین می میرند.

بنابراین چقدر می توانید انتظار داشته باشید که استقامت نوشتن داشته باشید؟ آخرین نسل از درایوها، مانند درایو Samsung 950 Pro 512GB^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} دارای ماندگاری نوشتن 400 ترابایت است. با این حال، بسیاری از مردم هنوز از درایوهای قدیمی محبوب مانند 850 EVO استفاده می کنند. این درایو فقط برای 150 ترابایت رتبه بندی شده است.

آزمایش های شکنجه^{(Torture tests)} نشان می دهد که این رتبه بندی بسیار محافظه کارانه است. در استفاده واقعی، آن مدل از درایو قبل از تسلیم شدن شبح، 9100 ترابایت رایت می‌کرد. بنابراین عدد 150 ترابایت تنها نقطه ای است که سازنده دیگر گارانتی را رعایت نمی کند.

با این حال، درایوهای درجه مصرف کننده نباید برای هر کاری که در آن نوشتن دیسک زیادی به طور ثابت انجام می شود استفاده شود. آنها برای استفاده از سرور یا به عنوان درایوهای خراش رسانه ای سنگین خوب نیستند. با این حال، برای استفاده معمولی هر روز مصرف‌کننده، استقامت نوشتن چیزی است که هرگز نیازی به فکر کردن در مورد آن ندارید.

یک مارک خوب درایو بخرید^{(Buy a good brand of drive)} و در هر صورت، از اطلاعات حیاتی خود به طور منظم نسخه پشتیبان تهیه کنید.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In whаt seems like a very ѕudden move, SSD technology has gone mainstream. These fast, solid-state drives are a common feature on even mid-range computers. Evеn the next generation of Playstatiоn wіll feature an SSD instead of a more traditional hard drive.

In general this is a good thing. SSDs represent a major leap in performance over traditional hard drives. However, they also bring some special usage and maintenance considerations with them. Most users reading this probably have an SSD in their system already or will almost certainly get one in their next system.

So the time is right to unpack one of the most important, yet misunderstood, issues unique to SSD technology. We’re talking about SSD wear and tear. The mythical killer of drives that has kept many an early adopter of this technology awake at night.

Before we can tackle what SSD wear and tear actually is though, we need to briefly talk about how SSDs are different from the hard drives we all know and love.

How SSDs & Traditional Hard Drives Differ

The traditional mechanical hard drive consists of platters coated in a special magnetic material. The platter spins at thousands of revolutions per minute, while read/write heads skate across their surfaces on a pocket of air thinner than a human hair.

The first hard drives were so big, they needed an airplane for delivery – while only holding a few single megabytes of data. These days a 4TB portable hard drive easily fits in your pocket. These drives are cheap, capacious and pretty reliable compared to how things were at the outset.

Yet, mechanical hard drive technology has no hope of keeping up with the advancement of solid state computer components such as CPUs, RAM and flash memory. Platters can only spin so fast, read/write heads can only move as the laws of physics allow objects with that much mass to do.

Solid state drives have no moving parts. It’s all semiconductor circuitry. Electrons can move through silicon chips much, much faster than any mechanical components ever could. Which is why even the cheapest SSD will completely obliterate a mechanical drive in performance.

Since they have no mechanical parts, they are also much less physically fragile and far less prone to failure. On the other hand, simply using an SSD will shorten its lifespan and if you use them in the wrong way, that shortening can be quite dramatic. So what’s going on?

Why Do SSDs Wear Out?

First of all, reading data from an SSD doesn’t have any appreciable effect on its lifespan. Instead, it’s the act of writing to the flash memory cell that degrades it. Each memory cell within an SSD has an oxide component. Two layers of one or another chemical mixed with oxygen. Electrons are trapped between those oxide layers.

What a given cell’s state is, depends on the charge level. In other words, how many electrons are trapped between the oxide layers. Every time that state is changed, the oxide layers wear down, eventually losing their ability to contain electrons. This can make the state impossible to read correctly. Write to a cell too many times, and it eventually goes bad.

SSD Technology Types and Endurance

While all SSDs suffer from write wear, they don’t all have the same amount of tolerance for it. There are different memory cell designs, which change how much information can be stored in a single cell.

The most robust design is known as SLC or single level cell memory. This stores only a single bit of data in a cell, making it binary. It is therefore quite easy to distinguish between a charge level that represents one state or another, even after quite a lot of wear has happened.

MLC and TLC designs, multi- and triple- level, store two and three bits per cell respectively. Their cells have multiple levels and therefore many different states that have to be read. Since the margins between different cell states are narrower, even a small amount of wear can cause electron capacity issues that make it impossible to recall the correct state.

So we should only use SLC, right? The problem is that SLC is incredibly expensive on a per-gigabyte basis. It’s fast and robust, but not very dense. Most of the premium SSD drives in computers these days are using MLC, and TLC is becoming more popular thanks to bigger capacities at a good price.

So how much do you have to worry about the lack of endurance of these cheaper products in practice?

SSD Endurance In Practice

The answer to that question today is “not very much at all”. In the early days of computer SSDs you could destroy one in just a few hours by hammering it with write requests. Today you can expect multi-level drives to have way more write endurance than the typical user will ever need.

There are a few reasons for this, but it comes down to the drives themselves being much smarter and modern operating systems knowing how to use SSD drives properly.

For example, SSDs now use a technique known as wear-leveling. This transparently spreads cell writes around the entirety of the disk so that wear happens evenly. Otherwise some cells would die much more quickly than others.

So how much write endurance can you expect? The latest generation of drives, such as the Samsung 950 Pro 512GB drive has a write endurance of 400TB. However, many people are still using popular older drives such as the 850 EVO. That drive is rated for ‘only” 150TB.

Torture tests show that this rating is very conservative. In real life use that model of drive took a whopping 9100TB of writes before giving up the ghost. So the 150TB number is just the point at which the manufacturer won’t honor the warranty any more.

Still, consumer grade drives should not be used for any job where lots of disk writing happens on a constant basis. They’re no good for server use or as heavy media scratch drives. For normal every day consumer use however, write endurance is something you’ll never have to spend any time thinking about.

Buy a good brand of drive and, either way, make regular backups of your mission-critical data.

قلندر حیاتی

About the author

من یک توسعه دهنده ماهر iOS با بیش از دوازده سال تجربه هستم. من روی هر دو پلتفرم iPhone و iPad کار کرده‌ام و می‌دانم چگونه برنامه‌ها را با استفاده از آخرین فناوری‌های اپل ایجاد و سفارشی‌سازی کنم. علاوه بر مهارت‌هایم به‌عنوان توسعه‌دهنده aiOS، تجربه قوی در استفاده از Adobe Photoshop و Illustrator و همچنین توسعه وب از طریق چارچوب‌هایی مانند WordPress و Laravel دارم.

هر آنچه که باید در مورد فرسودگی و پارگی SSD بدانید