Zápisový cyklus SSD je proces programování dat do paměťového čipu NAND flash v polovodičovém úložném zařízení.
Blok dat uložený na paměťovém čipu flash musí být elektricky vymazán, než je možné zapsat nová data neboli naprogramovat disk SSD. Zápisový cyklus SSD je také známý jako cyklus programování/mazání (P/E).
Když je SSD disk nový, všechny bloky jsou vymazány a nová, příchozí data jsou přímo zapsána na médium flash. Jakmile SSD disk zaplní všechny volné bloky na paměťovém médiu flash, musí vymazat dříve naprogramované bloky, aby uvolnil místo pro zápis nových dat. Bloky, které obsahují platná, neplatná nebo nepotřebná data, se zkopírují do jiných bloků, čímž se uvolní staré bloky k vymazání. Řadič SSD pravidelně maže neplatné bloky a vrací je do fondu volných bloků.
Proces na pozadí, který SSD používá k vyčištění nepotřebných bloků a uvolnění místa pro nová data, se nazývá garbage collection. Proces garbage collection je pro uživatele obvykle neviditelný a programovací proces je často označován jednoduše jako cyklus zápisu, nikoli jako cyklus zápisu/vymazání nebo P/E.
Proč jsou cykly zápisu důležité
Disk SSD NAND flash je schopen vydržet pouze omezený počet cyklů zápisu. Proces programování/mazání způsobuje poškození oxidové vrstvy, která zachycuje elektrony v paměťové buňce NAND flash, a SSD se nakonec stane nespolehlivým, opotřebuje se a ztratí schopnost ukládat data.
Počet cyklů zápisu neboli výdrž se liší podle typu paměťové buňky NAND flash. Disk SSD, který ukládá jeden datový bit na buňku, známý jako jednoúrovňová buňka (SLC) NAND flash, obvykle vydrží až 100 000 cyklů zápisu. SSD disk, který ukládá dva datové bity na buňku, běžně označovaný jako multi-level cell (MLC) flash, obvykle vydrží až 10 000 cyklů zápisu s planární pamětí NAND a až 35 000 cyklů zápisu s 3D pamětí NAND. Výdrž SSD disků, které ukládají tři bity dat na buňku, označované jako TLC (triple-level cell) flash, může být až 300 cyklů zápisu s planární NAND a až 3 000 cyklů zápisu s 3D NAND. Nejnovější paměť NAND se čtyřmi buňkami (QLC) bude pravděpodobně podporovat maximálně 1 000 cyklů zápisu.
S rostoucím počtem bitů na buňku paměti NAND flash klesají náklady na gigabajt (GB) disku SSD. Nižší je však také výdrž a spolehlivost SSD.
Běžnými problémy se zápisovými cykly
Mezi problémy, které museli výrobci SSD řešit, aby mohli paměť NAND flash spolehlivě ukládat data po delší dobu, patří interference mezi buňkami, protože se zmenšuje velikost matrice, poruchy a chyby bitů, pomalé mazání dat a zesilování zápisu.
Výrobci zvýšili odolnost a spolehlivost všech typů SSD disků pomocí mechanismů založených na softwaru řadiče, jako jsou algoritmy pro vyrovnávání opotřebení, externí vyrovnávací paměť pro data, vylepšený kód pro opravu chyb (ECC) a správa chyb, komprese dat, overprovisioning, lepší interní správa NAND a zpětná vazba na opotřebení bloků. Díky tomu se SSD disky založené na technologii flash neopotřebovávají tak rychle, jak se uživatelé kdysi obávali.
Prodejci běžně nabízejí záruky na SSD disky, které udávají maximální počet zápisů na disk zařízení za den (DWPD) nebo zapsaných terabajtů (TBW). DWPD je počet, kolikrát denně lze během záruční doby přepsat celou kapacitu SSD. TBW je celkové množství dat, které může SSD disk zapsat, než pravděpodobně dojde k jeho selhání. Výrobci systémů založených na technologii flash a disků SSD často nabízejí na své podnikové disky záruku pět a více let.
Výrobci někdy uvádějí typ aplikační zátěže, pro kterou je disk SSD určen, například intenzivní zápis, intenzivní čtení nebo smíšené použití. Někteří výrobci umožňují zákazníkovi zvolit optimální úroveň výdrže a kapacity pro konkrétní SSD. Například podnikový uživatel s databází s vysokým počtem transakcí se může rozhodnout pro vyšší počet DWPD na úkor kapacity. Nebo uživatel provozující databázi, do které se zapisuje jen zřídka, může zvolit nižší DWPD a vyšší kapacitu.
.