Почему ограничено количество циклов чтения записи в твердотельных носителях

Как проверить SSD и продлить срок его службы

Вопрос, как продлить срок службы SSD, стоит перед каждым владельцем накопителя данных этого типа — с самого дня покупки и до конца эксплуатации. В отличие от жёстких дисков (HDD, «винчестеров»), твердотельные (ССД, «твердотельники») изначально имеют ограниченный ресурс циклов перезаписи в сочетании с меньшим объёмом памяти. Как проверить и подольше сохранить SSD, читайте в статье от «Службы добрых дел».

Особенности эксплуатации твердотельных накопителей

SSD-диск — это накопитель данных, подключаемый к материнской плате компьютера под управлением Windows или другой операционной системы. В отличие от HDD, устройство лишено движущихся элементов (дисков и головки). Для хранения файлов в ССД используются ячейки флеш-памяти стандарта NAND; менее распространённый вариант — память DRAM, подпитываемая дополнительным аккумуляторным устройством.

Твердотельные накопители по состоянию на 2021 год работают в стационарных компьютерах, планшетах, ноутбуках, системах хранения данных. Они компактнее и легче, чем «винчестеры», однако количество возможных циклов записи ограничено — можно сказать, что оставшийся ресурс SSD уменьшается с каждой операцией перезаписи.

Достоинства и недостатки твердотельных накопителей

К преимуществам SSD-дисков относятся:

• Полная бесшумность за счёт исключения движущихся комплектующих.
• Устойчивость к ударам: ССД способны выдерживать непродолжительную нагрузку до 1500g.
• Большая скорость обмена данными. В идеале оперативность считывания информации на хорошем SSD приближается к пропускным параметрам интерфейса: до 300, 600 Мб/с и выше.
• Меньшее энергопотребление при сохранении скоростных показателей.
• Значительно меньшие массогабариты: компьютер с ССД проще устанавливать и переносить.

Слабыми сторонами ССД-накопителей являются:

• Сильно ограниченный ресурс перезаписи данных: обычно до 5–10 тысяч операций, а для самых дешёвых устройств — до 1–2 тысяч циклов записи.
• Высокая чувствительность к перепадам напряжения, характерным для российских электросетей.
• Фактическая невозможность безвозвратного удаления отдельных файлов с носителя: возможна лишь полная очистка всего ССД.
• Более высокая средняя удельная цена (на 1 Гб информации) по сравнению с «винчестерами».

Самым больным вопросом остаётся количество циклов перезаписи: ниже мы покажем, как узнать, сколько осталось твердотельному накопителю, и как избежать преждевременного выхода из строя.

Проверяем оставшийся ресурс SSD

Проверка времени (выраженного в циклах записи), оставшегося вашему ССД, производится при помощи специальных программ. Сама по себе она не продлевает срок эксплуатации: получив данные, вы сможете выработать щадящую стратегию использования накопителя — и задуматься о покупке нового носителя информации.

Рассмотрим два приложения для проверки ресурса твердотельных дисков: программы распространяются бесплатно и дают довольно точные результаты.

Disk Check Up

Для личного пользования приложение можно скачать совершенно безвозмездно. После стандартной инсталляции и запуска вы сможете узнать следующую информацию о накопителях (SSD и HDD):

• На вкладке «Устройство» — общий объём памяти, используемый интерфейс, скорости чтения, записи, среднее время отклика, идентификационный номер.

• На вкладке SMART — количество ошибок чтения, переназначенных и испорченных секторов, циклов выключения-включения.

На вкладке «Самотест диска» можно запустить тестирование состояния накопителя — в результате вы узнаете, в каком состоянии SSD находится прямо сейчас.

SSD Life

Программа, помогающая узнать здоровье SSD, доступна для бесплатного использования дома. Скачав, установив и запустив приложение, вы получите информацию о:

• Времени работы накопителя с момента первого запуска.
• Количестве циклов включения-выключения.
• Объёме данных, записанных за текущий день, неделю и за всё время.
• Поддержке некоторых специфических функций, в частности, TRIM.
• Общем состоянии носителя, выраженном в процентах здоровья.

Продлеваем время жизни SSD

Чтобы твердотельный накопитель служил дольше, необходимо соблюдать несколько универсальных, легко выполнимых правил эксплуатации, перечисленных ниже:

1. Никогда не «забивайте» ССД на 100%. Для нормального функционирования накопителя принципиально, чтобы в запасе оставалось свободное пространство в объёме 15–20%от общей ёмкости диска.
2. В качестве рабочего режима при подключении носителя сразу выберите AHCI. Это оптимальный формат, позволяющий сохранить высокую скорость передачи данных, не жертвуя ресурсом SSD.
3. Отключите автоматическую дефрагментацию: эта операция неизбежно связана с большим количеством циклов перезаписи файлов.
4. Деактивируйте в настройках диска индексацию данных для поиска: искать система станет чуть медленнее, зато и носитель прослужит дольше.
5. Активируйте функцию TRIM, отвечающую за сбережение свободного места на твердотельном накопителе.
6. Отключите режимы сна и гибернации, при переходе в которые на ССД записываются лишние данные.
7. Чтобы продлить жизнь SSD, запретите операционной системе создавать на SSD файл подкачки. Если считаете, что он необходим, выделите под него место на подключённом жёстком диске.
8. Отключите службу Superfetch (в меню «Пуск» запустите поиск и введите запрос «Службы/Services».). В результате компьютер будет работать чуть медленнее, зато вы сбережёте ресурс ССД.

• Обновите для твердотельного накопителя текущие драйверы (в меню «Пуск» запустите поиск по словам «Диспетчер устройств»).

Помимо программных решений, рекомендуем подключить ПК к источнику бесперебойного питания: это значительно понижает вероятность выхода твердотельного накопителя из строя при очередном скачке электричества.

Можно ли покупать подержанные SSD

Приобретать твердотельные накопители, бывшие в употреблении, не рекомендуется по следующим причинам:

• Ресурс носителей информации этого типа ограничен, а значит, вы приобретаете устройство с меньшим, чем заявленное, количеством доступных циклов перезаписи. Абсолютно точно оценить оставшийся ресурс SSD невозможно — даже если вы перед покупкой проверили состояние накопителя при помощи одной из программ, не исключены неприятные сюрпризы.
• Всегда есть опасность, что ССД использовали для майнинга: работавший под столь жёсткой нагрузкой диск долго не продержится.
• На накопителе могут содержатся скрытые трояны, кейлоггеры и прочие вирусы: вы рискуете заразить ими уже установленные в ПК диски.

Хотите больше информации, как продлить жизнь SSD? Пишите и звоните в «Службу добрых дел» — наши компьютерные мастера знают всё о правилах настройки и эксплуатации твердотельных дисков!

Ресурс SSD диска (tbw) и продление срока его службы

Установка твердотельных накопителей используется гораздо реже, чем использование дисков HDD. Пользователей отпугивает низкий срок службы SSD.

Ускорить работу компьютера или ноутбука можно разными способами. Одно из проблемных мест — скорость работы жесткого диска HDD. Заменив жесткий диск твердотельным накопителем SSD, можно увеличить эту скорость, а значит, и работу всей системы.

Есть ли какие-то подводные камни у такой замены? Или установка SSD — способ, позволяющий решить проблему скорости раз и навсегда? Нужно знать, что у твердотельных накопителей существуют свои минусы. Основной параметр, уменьшающий долговечность SSD, это количество циклов перезаписи. По этому параметру твердотельные накопители проигрывают жестким дискам. Теоретически SSD живет меньше HDD. Рассмотрим, каким образом увеличить количество циклов перезаписи и как продлить жизнь SSD.

Как происходит процесс записи данных

Сердце HDD — вращающиеся пластины, как правило, из металла или керамики. Запись происходит на тонкий внешний металлический слой этих пластин. Головка HDD движется над поверхностью пластин и намагничивает или размагничивает определенные секторы. Таким образом, процесс записи — это процесс намагничивания/размагничивания.

Для процесса записи данных неважно, была ранее записана на нем информация или нет. Диску все равно: запись проходит одинаково в любом случае.

Особенность записи данных для твердотельного накопителя

В SSD-диске вместо вращающихся пластин применяются микросхемы памяти. Твердотельный накопитель — это фактически большая флешка.

По сравнению с HDD запись (и перезапись) данных на диски SSD имеет ряд особенностей.

Для процесса записи имеет значение, есть на данный момент информация на диске или нет. Когда в ячейке памяти имеются ранее записанные данные, сначала происходит их удаление, а только потом запись новых. То есть процесс записи проходит в 2 этапа: сначала удаление старых данных, а потом внесение новых.

Срок жизни SSD на сто процентов определяется количеством циклов перезаписи, то есть зависит от того, сколько раз можно записать и удалить информацию с диска. Количество циклов перезаписи имеет свой предел. Каждый цикл сокращает срок службы ячейки памяти, и, если превысить некую границу, ячейка умирает. Что-либо записать на нее становится невозможно. Однако накопитель сможет прожить дольше. Продление времени жизни диска возможно только за счет увеличения количества циклов.

Ячейки памяти объединены в блоки. Тонкость в том, что запись данных можно проводить в каждой ячейке по отдельности, а удалять можно только блок целиком. И, если надо изменить только одну ячейку из блока, приходится совершать несколько дополнительных действий: перенести все данные в другое место, стереть блок и только потом вернуть на место блок и измененную ячейку. В результате происходит увеличение циклов перезаписи на каждое изменение информации в SSD. Это еще больше сокращает ресурс SSD-устройства. Такое явление получило название Write Amplification. Минус его в том, что перезаписывает несколько раз одну и ту же информацию.

Поэтому стоит задача как увеличить срок службы SSD, так и сохранить преимущество в скорости. Поскольку надежность накопителя определяется количеством циклов перезаписи, возникает задача оценки продолжительности жизни SSD-диска. Для этого указывается такой параметр, как TBW (Total Bytes Written). Он показывает, какой максимальный объем информации можно гарантированно записать на диск. Оценивать TBW принято в терабайтах (Тб). Так, значение 150 TBW указывает, что на диск можно гарантированно записать 150 терабайт информации. Превышение этого значения надежную работу накопителя не гарантирует.

У дисков разных производителей это значение отличается. Например, у SSD Kingston HyperX 120 Gb этот параметр составляет 354 TBW. У SSD OCZ Trion 100 240 Gb — 60 TBW. Диск Crucial MX 100 — 72 TBW.

Переводя абстрактные для обычного пользователя числа в понятные значения, можно привести такой пример. Возьмем TBW, равный 75. Это не самое большое значение, у многих производителей TBW существенно больше. Для того, чтобы накопитель гарантированно проработал 3 года, нужно каждый день записывать на него примерно 64 Гб информации. Величина для обычного пользователя практически нереальная. Мало кто записывает такой объем данных каждый день. А твердотельный накопитель Kingston HyperX с TBW, равным 354, в идеальных условиях, при ежедневной записи 2 Гб данных может прожить 100 лет! Только вдумайтесь, 100 лет службы хватит детям, внукам и даже правнукам.

Тесты показывают, что просмотр изображений или документов не влияет на запись данных. Это чтение данных. Только изменение документов или копирование файлов влечет за собой процесс записи на диск.

Что может предпринять пользователь

Эксплуатация SSD-устройства имеет свои особенности. Есть много способов, которые могут повысить надежность твердотельных накопителей. Опишем лишь некоторые из них. Дело в том, что в операционной системе есть некоторые функции, способные увеличивать скорость работы жесткого диска. Парадоксально, но увеличивая скорость HDD, они одновременно снижают надежность работы ССД. Что это за функции, снижающие долговечность SSD-диска?

Обращать внимание на эти функции стоит, если вы активно используете компьютер и в полной мере нагружаете SSD-накопитель. Большинству пользователей, даже если они оставят все настройки по умолчанию, не стоит беспокоиться о времени жизни твердотельного накопителя. Продолжительность жизни SSD будет такой же, как и у HDD. Для требовательных пользователей существует специальная программа, которая осуществляет тестирование SSD-дисков и дает полную информацию о состоянии накопителя.

О долговечности SSD на простом примере. Мифы против реальности

Твердотельные накопители (SSD – Solid State Drive) становятся все популярней, но у многих с ними все еще ассоциируются некоторые мифы и предрассудки. Дело в том, что на заре своего выхода на рынок компьютерных комплектующих SSD проявили себя как дорогие, но весьма недолговечные устройства. Первые модели дисков при среднестатистическом использовании умирали уже через 1-2 года их использования, что с учетом их стоимости было явным расточительством. С тех времен прошло много времени и технологии получили существенное развитие, диски SSD стали надежней, долговечней и еще быстрее. Стоимость гигабайта устройства с каждым днем становится все более привлекательной.

Кратко о преимуществах SSD перед традиционными HDD:

• отсутствие механических частей и шума от них;
• по той же причине – высокая устойчивость к механическим воздействиям и перегрузкам, чего не скажешь про HDD, которые часто выходят из строя даже при незначительных ударах или падениях;
• высокая скорость считывая данных и стабильность скоростных характеристик независимо от расположения файлов и их фрагментации;
• на порядок более высокие значения показателей случайных операций ввода/вывода IOPS, что наиболее критично для работы операционной системы и приложений;
• более низкое среднее энергопотребление, т.к. при простоях энергия не тратится на вращение шпинделя или перемещение головок, как это происходит в HDD;
• малый вес и габариты.

Дегтя в “бочку мёда” в отношении SSD подливает самый основной недостаток – ограниченный ресурс. Данное ограничение связано с ограниченным количеством циклов перезаписи ячеек применяемой в SSD flash-памяти. В современных носителях данный показатель зависит от используемого типа памяти и составляет в среднем 3000 циклов для MLC и 1000 циклов для TLC ячеек. Много это или мало разберемся немного позже, а пока пару слов о типах ячеек и какие лучше выбрать при покупке.

Наибольшее распространение получили сегодня 2 типа ячеек, о которых я только что упомянул – MLC (Multi-level cell, многоуровневые ячейки памяти) и TLC (Tripple-level cell, трёхуровневые ячейки памяти). TLC более новый тип памяти и фактически их тоже можно назвать многоуровневыми, т.е. MLC, но ввиду существенного отличия в характеристиках используется название TLC, т.к. MLC началось применяться ранее для двухуровневых ячеек. Существует еще SLC (Single-level cell, одноуровневые ячейки памяти) с ресурсом от 100 тыс. циклов и более, но в виду сложности производства и, следовательно, большой стоимости, в чистом виде применяются мало, преимущественно для промышленного применения. Некоторые производители используют небольшой объём SLC в качестве кэша совместно с основной TLC-памятью для продления ресурса последней.

Почему более новый тип памяти TLC имеет меньший ресурс и как это коррелируется с “мифом о долговечности”?

В ответе на поставленный вопрос есть две основных составляющих – экономическая и технологическая. Обе эти составляющих взаимосвязаны. Желание производителей сделать более ёмкие устройства по более доступным ценам приводит к снижению ресурса ячеек флэш-памяти. Открыв любой сайт с предложениями по SSD не трудно заметить, что самые дешевые устройства оснащены именно этим типом памяти.

Выходит, что раньше SSD оснащались более дорогими и долговечными модулями памяти, но почему же тогда они служили мало? Но тут дело не только в используемом типе памяти. Важную роль играет применяемый контроллер и микропрограмма, зашитая в него. Дело в том, что запись данных во флэш память имеет свои особенности и нюансы. Простое количество циклов перезаписи ячеек еще не говорит о надежности и долговечности SSD. Существует понятие мультипликатора записи, который в среднем может составлять 2-3, хотя это величина непостоянная и мало предсказуема, т.к. зависит от типа данных, их размера и частоты их записи. Наличие мультипликатора вызвано наличием служебных функций контроллера диска, призванные обеспечивать стабильность рабочих характеристик и равномерность износа ячеек диска.

Что такое SSD Endurance (TBW)?

В технических описаниях современных SSD можно встретить информацию о количестве информации, которую физически можно записать на диск. Такая информация часто представляется числом суммарно записываемой информации в ТБ (терабайтах) или же в объеме дневной записи на диск в течении определенного срока, как правило, срока гарантии, предоставляемого производителем на данный диск. К примеру, для моего текущего диска Transcend 256GMTS800 производитель заявляет 280 TBW, что говорит о том, что диск можно полностью перезаписать примерно 1000-1100 раз. Где же тут 3000 циклов для ячеек памяти? От того и 1000 вместо 3000, что при расчетах производитель учел какой-то свой раcчетный показатель усиления записи, который составил примерно 2,75.

На самом же деле, декларируемая производителем величина – это всего лишь теоретически гарантированная величина, которую выдержит диск в течении действия гарантии производителя. У большинства производителей гарантия, помимо времени, привязывается к величине Endurance (TDW) и при ее превышении гарантия прекращает свое действие, даже если не прошел установленный гарантийный срок. Это дает основание ожидать, что реальный объем данных может быть выше, что неоднократно подтверждалось реальными эксплуатационными тестами и отчеты о которых есть на просторах Интернета. Хотя в конечном виде во многом зависит от условий и типа записываемых данных.

При этом, даже отталкиваясь от предложенных производителем TDW давайте прикинем, как долго может прослужить диск. Вернусь к своему диску и определю объем текущей перезаписанной на него информации, воспользовавшись фирменной утилитой SSD Scope и данными SMART с устройства.

Выделенный показатель показывает объем записанных данных кратно 32 Мб, т.е. чтобы получить реально записанный объем на диск данных необходимо значение 70052 умножить на 32 Мб. Полученное значение 2241664 Мб = 2241б6 Гб = 2,24 Тб. Срок службы примерно 3 месяца, т.е. порядка 700 Гб в месяц, 23 Гб в день. Специальных оптимизаций под SSD, которые считаю вредными, не проводил, файл подкачки и гибернации не отключал. К тому же последний используется постоянно, т.к. выключаю ноутбук исключительно в гибернацию. Единственно, что выбрал размер файла гибернации на минимальные 40% от ОЗУ, объем которого у меня 12 Гб, следовательно файл гибернации более 5 Гб. В работе использую традиционный офисный набор программ, а так же графические и видео редакторы, которые любят создавать немаленькие временные файлы на системном диске, хотя для хранения медиа файлов используется второй диск HDD.

На сколько хватит диска SSD?

При упомянутых 700 Гб в месяц несложно посчитать сколько таких месяцев может быть. Разделив декларируемые TBW 280 Тб на 0,7 Тб, получим 400 месяцев, что эквивалентно 33+ годам. Вы уверены, что через такой срок данный диск будет востребован даже если он будет рабочим?

Думаю, что через пару тройку лет наверняка возникнет заменить его на что-то более ёмкое и более производительное.

Для полноты картины, давайте подойдем с другой стороны и оценим сколько мы можем записать информации на диск, даже если он у нас единственный в системе и на него пишутся в том числе и объемные медиа-файлы. Для этого прикинем, что мы планируем использовать диск в течении максимум 5 лет, что при TBW 280 Tb будет эквивалентно 150 Гб в день. Что такое 150 Гб? Это более 12 часов видео FullHD в максимальном качестве, т.е. 6 полнометражных фильмов слитых с Bluray дисков. Вы часто записываете такие массивы данных? А тут каждый день в течении пяти лет.

И это речь о бюджетном носителе, который хоть и имеет не самый маленький ресурс и основан на MLC памяти, все же значительно уступает профессиональным решениям, имеющим куда более внушительные характеристики. Основным же недостатком SSD остается достаточно высокая цена за Гб объема. При этом технологии не стоят на месте и постепенно цена снижается, что делает диски SSD все популярнее с каждым днем. С каждым днем все больше HDD отправляются на полки или во внешние карманы для резервного копирования данных на них.

Какие напрашиваются выводы?

А такие, что ресурс современных SSD далеко не самый актуальный параметр, который должен вас смущать. С большой вероятностью вы захотите его заменить на более быстрое и ёмкое решение прежде, чем исчерпается его ресурс. Для тех же, кто пишет очень много информации на SSD, а это явно не бытовой признак, существуют профессиональные решения, имеющие в разы больший ресурс за несколько большую стоимость.