فيما يبدو أنه تحرك مفاجئ للغاية ، أصبحت تقنية SSD سائدة. تعد محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة السريعة هذه ميزة شائعة حتى في أجهزة الكمبيوتر متوسطة المدى. حتى الجيل التالي من Playstation سيحتوي على SSD^{(feature an SSD)} بدلاً من محرك الأقراص الثابتة التقليدي.

بشكل عام هذا شيء جيد. تمثل محركات أقراص الحالة الثابتة ( SSD^(SSDs) ) قفزة كبيرة في الأداء مقارنة بمحركات الأقراص الثابتة التقليدية. ومع ذلك ، فهم يجلبون معهم أيضًا بعض اعتبارات الاستخدام والصيانة الخاصة. من المحتمل أن يكون لدى معظم المستخدمين الذين يقرؤون هذا SSD في نظامهم بالفعل أو سيحصلون على واحد في نظامهم التالي.

لذا فقد حان الوقت لفك أحد أهم المشكلات الفريدة لتقنية SSD ، والتي أسيء فهمها. ^(SSD)نحن نتحدث عن البلى SSD . القاتل الأسطوري لمحركات الأقراص الذي أبقى الكثيرين ممن تبنوا هذه التكنولوجيا في وقت مبكر مستيقظين في الليل.

قبل أن نتمكن من معالجة ما هو عليه في الواقع تآكل SSD ، نحتاج إلى التحدث بإيجاز عن كيفية اختلاف محركات الأقراص ^(SSD)الثابتة SSD^(SSDs) عن محركات الأقراص الثابتة التي نعرفها ونحبها جميعًا.

كيف تختلف^(Differ) محركات الأقراص الصلبة SSD^(SSDs) ومحركات الأقراص الثابتة التقليدية^{(Traditional Hard)}

يتكون القرص الصلب الميكانيكي التقليدي من أطباق مطلية بمادة مغناطيسية خاصة. يدور الطبق بآلاف الثورات في الدقيقة ، بينما تتزلج رؤوس القراءة / الكتابة على أسطحها على جيب من الهواء أرق من شعرة الإنسان.

كانت محركات الأقراص الصلبة الأولى كبيرة جدًا لدرجة أنها كانت بحاجة إلى طائرة لتسليمها^{(needed an airplane for delivery)} - بينما كانت تحتوي فقط على بضعة ميغا بايت من البيانات. في هذه الأيام ، يتسع محرك الأقراص الثابتة المحمول بسعة 4 تيرابايت بسهولة في جيبك. محركات الأقراص هذه رخيصة الثمن وواسعة وموثوقة جدًا مقارنة بما كانت عليه الأمور في البداية.

ومع ذلك ، فإن تقنية القرص الصلب الميكانيكي ليس لديها أمل في مواكبة تقدم مكونات الكمبيوتر ذات الحالة الصلبة مثل وحدات المعالجة المركزية^(CPUs) (CPU ) وذاكرة الوصول العشوائي ( RAM ) وذاكرة فلاش. لا يمكن للأطباق إلا أن تدور بسرعة كبيرة ، ولا يمكن لرؤوس القراءة / الكتابة أن تتحرك إلا عندما تسمح قوانين الفيزياء للأشياء ذات الكتلة الكبيرة بالقيام بها.

لا تحتوي محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة على أجزاء متحركة. إنها كلها دوائر أشباه موصلات. يمكن للإلكترونات أن تتحرك عبر رقائق السيليكون أسرع بكثير من أي مكونات ميكانيكية على الإطلاق. ^(much)وهذا^(Which) هو السبب في أن أرخص محرك أقراص ذي حالة صلبة (SSD) سوف يقضي تمامًا على محرك الأقراص الميكانيكي في الأداء.

نظرًا لعدم احتوائها على أجزاء ميكانيكية ، فهي أيضًا أقل هشاشة من الناحية البدنية وأقل عرضة للتلف. من ناحية أخرى ، سيؤدي استخدام SSD ببساطة إلى تقصير العمر الافتراضي له ، وإذا كنت تستخدمه بطريقة خاطئة ، فقد يكون هذا التقصير مثيرًا للغاية. ماذا يحصل؟

لماذا تبلى أقراص SSD؟

بادئ^(First) ذي بدء ، قراءة البيانات من SSD ليس لها أي تأثير ملموس على عمرها الافتراضي. بدلاً من ذلك ، فإن الكتابة إلى خلية ذاكرة فلاش هي التي تؤدي إلى تدهورها. تحتوي كل خلية ذاكرة داخل SSD على مكون أكسيد. طبقتان من مادة كيميائية أو أخرى مختلطة بالأكسجين. الإلكترونات محاصرة بين طبقات الأكسيد تلك.

تعتمد حالة خلية معينة على مستوى الشحن. بمعنى آخر ، كم عدد الإلكترونات المحاصرة بين طبقات الأكسيد. في كل مرة تتغير هذه الحالة ، تتآكل طبقات الأكسيد ، وتفقد في النهاية قدرتها على احتواء الإلكترونات. هذا يمكن أن يجعل الحالة مستحيلة للقراءة بشكل صحيح. اكتب^(Write) إلى خلية عدة مرات ، وسيصبح الأمر سيئًا في النهاية.

أنواع تكنولوجيا SSD والتحمل

في حين أن جميع محركات أقراص الحالة الثابتة ( SSD^(SSDs) ) تعاني من تآكل الكتابة ، إلا أنها لا تتمتع جميعها بنفس القدر من التسامح معها. هناك تصميمات مختلفة لخلايا الذاكرة ، والتي تغير مقدار المعلومات التي يمكن تخزينها في خلية واحدة.

يُعرف التصميم الأكثر قوة باسم SLC أو ذاكرة الخلية أحادية المستوى . ^{(single level cell)}يؤدي هذا إلى تخزين جزء واحد فقط من البيانات في الخلية ، مما يجعلها ثنائية. لذلك من السهل جدًا التمييز بين مستوى الشحن الذي يمثل حالة أو أخرى ، حتى بعد حدوث الكثير من التآكل.

تصميمات MLC^(MLC) و TLC ، متعددة المستويات وثلاثية المستوى ، تخزن بتين وثلاث بتات لكل خلية على التوالي. تحتوي خلاياهم على مستويات متعددة وبالتالي العديد من الحالات المختلفة التي يجب قراءتها. نظرًا لأن الهوامش بين حالات الخلايا المختلفة أضيق ، فحتى كمية صغيرة من التآكل يمكن أن تسبب مشاكل في سعة الإلكترون تجعل من المستحيل تذكر الحالة الصحيحة.

لذلك يجب علينا فقط استخدام SLC ، أليس كذلك؟ المشكلة هي أن SLC باهظ الثمن على أساس كل جيجابايت. إنه سريع وقوي ، لكنه ليس كثيفًا جدًا. تستخدم معظم محركات أقراص SSD المتميزة في أجهزة الكمبيوتر هذه الأيام MLC ، وأصبحت TLC أكثر شيوعًا بفضل السعات الأكبر بسعر جيد.

إذن ، إلى أي مدى يجب أن تقلق بشأن عدم القدرة على التحمل لهذه المنتجات الأرخص في الممارسة العملية؟

التحمل SSD في الممارسة

الجواب على هذا السؤال اليوم "ليس كثيرًا على الإطلاق". في الأيام الأولى لمحركات أقراص الحالة الصلبة^(SSDs) للكمبيوتر ، كان بإمكانك تدمير أحدها في غضون ساعات قليلة عن طريق ربطه بطلبات الكتابة. اليوم يمكنك أن تتوقع أن تتمتع محركات الأقراص متعددة المستويات بقدرة على التحمل أثناء الكتابة أكثر مما يحتاجه المستخدم العادي.

هناك عدة أسباب لذلك ، ولكن الأمر يتعلق بأن محركات الأقراص نفسها أكثر ذكاءً وأنظمة تشغيل حديثة تعرف كيفية استخدام محركات أقراص SSD بشكل صحيح.

على سبيل المثال ، تستخدم محركات أقراص الحالة الثابتة^(SSDs) الآن تقنية تُعرف باسم تسوية التآكل^{(wear-leveling)} . تنتشر هذه الخلية بشفافية وتكتب حول القرص بالكامل بحيث يحدث التآكل بالتساوي. وإلا فإن بعض الخلايا تموت بسرعة أكبر من غيرها.

إذن ، ما مقدار القدرة على التحمل التي تتوقعها؟ يتمتع أحدث جيل من محركات الأقراص ، مثل محرك Samsung 950 Pro بسعة 512 جيجا بايت^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} ، بقدرة تحمل ضد الكتابة تصل إلى 400 تيرابايت. ومع ذلك ، لا يزال العديد من الأشخاص يستخدمون محركات الأقراص القديمة الشهيرة مثل 850 EVO . تم تصنيف محرك الأقراص هذا بـ 150 تيرابايت "فقط".

تظهر اختبارات التعذيب^{(Torture tests)} أن هذا التصنيف متحفظ للغاية. في الحياة الواقعية ، أخذ نموذج القيادة هذا 9100 تيرابايت من عمليات الكتابة قبل التخلي عن الشبح. لذا فإن الرقم 150 تيرابايت هو مجرد النقطة التي لن تحترم فيها الشركة المصنعة الضمان بعد الآن.

ومع ذلك ، لا ينبغي استخدام محركات الأقراص على مستوى المستهلك في أي وظيفة تحدث فيها الكثير من عمليات الكتابة على القرص على أساس ثابت. إنها ليست جيدة لاستخدام الخادم أو كمحركات خدش ثقيلة للوسائط. ومع ذلك ، بالنسبة إلى الاستخدام اليومي للمستهلك العادي ، فإن الكتابة على التحمل شيء لن تضطر أبدًا إلى قضاء أي وقت في التفكير فيه.

قم بشراء محرك أقراص ذي علامة تجارية جيدة^{(Buy a good brand of drive)} ، وفي كلتا الحالتين ، قم بعمل نسخ احتياطية منتظمة من بياناتك المهمة.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seems like a νery ѕudden move, SSD technоlogy has gone mаіnstream. These fast, solid-state drives are a common feature on even mid-range computers. Even the next generation of Playstation will 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.

رقية فلاته

About the author

أنا مهندس برمجيات بدوام كامل ولدي أكثر من 10 سنوات من الخبرة في العمل مع برامج Windows و Mac. أعرف كيفية تصميم التطبيقات واختبارها ونشرها على كلا النظامين الأساسيين. لدي أيضًا خبرة في إدارة الأمن والنظام. يمكن أن تساعدك مهاراتي ومعرفي في بناء نظام كمبيوتر أفضل وأكثر كفاءة.

كل ما تحتاج لمعرفته حول ارتداء SSD