Sind Sie mit der Terminologie und den Parametern im SSD-Bereich vertraut?

Typ NAND-Flash-Speicher

SLC steht für Single-Level-Cell. Die Speicherzelle basiert auf einem Floating Gate MOS Transistor. Das Gate hat entweder Ladung gespeichert (0, programmiert) oder nicht (1, gelöscht). SLC-Flash-Speicher-basierte SSDs sind die zuverlässigsten, beständigsten aber auch kostspieligsten SSDs. Apacer bietet eine 5-Jahres-Garantie an (für Produkte, die nach dem 1. Jan. 2019 versandt wurden) oder der Garantiezeitraum endet an dem Datum, an dem die SSD (Solid State Disk) 60 000 gezählte Löschvorgänge überschritten hat.

MLC und 3D TLC 

MLC steht für Multi-Level-Cell. Das Floating Gate speichert eine von vier Ladungsmengen. Eine TLC-Speicherzelle (Triple-Level-Cell) speichert Ladung in einer Charge Trap anstelle des Floating Gate. In der Charge Trap ist eine der acht Ladungsgrößen gespeichert. Apacer bietet für MLC und 3D TLC-basierte Produkte zwei Jahre Garantie an (ein Jahr für eine Kapazität von 4 GB oder weniger) oder der Garantiezeitraum endet an dem Datum, an dem die SSD 3000 gezählte Löschvorgänge für beide Technologien überschritten hat.

SLC-Lite

Die SLC-Lite-Technologie nutzt MLC-Flash-Chips, doch Firmware speichert Ladung im Floating Gate oder nicht – so wie dies bei SLC der Fall ist. Eine solche Strategie erhöht die Löschzyklen erheblich und ermöglicht Apacer, eine Drei-Jahres-Garantie anzubieten bzw. der Garantiezeitraum endet an dem Datum, an dem die SSD 20000 gezählte Löschvorgänge überschritten hat.

Die gezählten Löschvorgänge werden durch Apacer über die Software SMART als Parameter Avg.erase Count (durch. Anzahl Löschvorgänge) angezeigt.

Kapazität

Apacer nutzt eine Konvention, die besagt, 1 GB = 1000 MB. Betriebssysteme nutzen eine Konvention, die besagt, 1 GB = 1024 MB. Die Angabe 64GB MLC mSATA auf einem Datenblatt der Serie SM210-300 bedeutet z. B. 64 023 257 088 Total Bytes und eine Kapazität von 64 GB. Das Betriebssystem wird eine Kapazität von 64 023 257 088/1024^3=59,63 GB anzeigen. Die nutzbare Kapazität ist geringer, da ein kleiner Teil der Kapazität vom Dateisystem genutzt wird. NTFS verbraucht 66,31 MiB, EXT4 nutzt 1,24 GiB und XFS nur 29,92MiB.

SLC-Flash-basierte SSDs sind für eine Kapazität von bis zu 240 GB verfügbar, SLC-Lite SSDs bieten eine Kapazität von bis zu 256 GB und MLC-Flash-SSDs bis zu 2TB.

Geschwindigkeit

Dieser Parameter ist ausschließlich für den Vergleich zwischen verschiedenen SSDs hilfreich. Die wirkliche Leistung hängt immer von der Datenstruktur ab, die auf die SSD geschrieben oder von der SSD gelesen wird. Als Daumenregel gilt, dass die zufällige Lese/Schreibgeschwindigkeit wichtig für das Systemlaufwerk mit vielen kleinen Dateien ist. Dieser Parameter wird als Input/Output Operation Per Second (IOPS, Eingabe-/Ausgabeoperation pro Sekunde) definiert. Während des Tests werden 4-KB-Dateien verwendet. Zum Speichern größerer Dateien wie Filmen ist ein dauerhafter (sequentieller) Lese/Schreibzugriff wichtiger. Während des Tests werden 1-GB-Dateien verwendet.

Endurance (Haltbarkeit)

Dieser Parameter definiert, wie viele Daten auf die SSD geschrieben werden können. Der Wert wird in TBW (Tera Bytes Written, geschriebene Terabytes) ausgedrückt, wobei 1TB =1 000 GB oder DWPD (Drive Writes per Day, Festplatten-Beschreibungen pro Tag) Aufschluss darüber geben, wie oft am Tag Nutzer die gesamte Kapazität des SSD während des Garantiezeitraums überschreiben können. Die Schätzung entsprich JEDEC JESD-219 bezüglich der Enterprise Endurance Workload von Zufallsdaten mit Payload-Größenverteilung. Die wirkliche Endurance (Haltbarkeit) hängt immer von der Datenstruktur ab, die auf die SSD geschrieben oder von der SSD gelesen wird. Die Verwendung von Apacer SSDWidget wird ausdrücklich empfohlen, dieses bietet Informationen zum Zustand der SSD und zu SMART-Attributwerten. Weitere Informationen über das SSDWidget finden Sie im Benutzerhandbuch.

Endurance vs. Erase Count

Durch einfaches Nachdenken gelangt man zu dem Ergebnis: Endurance= Avg.erase Count*Capacity (Haltbarkeit = durch. Anzahl Löschvorgänge*Kapazität). Überprüfen wir dies für 64GB SM210-25 MLC SSD. Endurance = 3 000 * 64 GB = 192 TB. Im Datenblatt ist jedoch 142 TB angegeben. Die Diskrepanz ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die tatsächliche Datenmenge, die physikalisch auf das Laufwerk geschrieben wird, aufgrund von Write amplification (WA) höher ist, als die Menge, die das Betriebssystem schreiben soll.

WA= Auf den Flash-Speicher geschriebene Daten/Daten, die vom Betriebssystem geschrieben werden.

Bei unserem 64-GB-SSD bedeutet dies, wenn der Host 142 TB an Daten für Avg.erase Count schreibt = 3 000, folglich ist die WA=192/142=1.352.

Die wirkliche Workload (Auslastung):
Auf den Flash-Speicher geschriebene Daten = Avg.erase Count*Capacity (durch. Anzahl Löschvorgänge*Kapazität)
Durch den Host geschriebene Daten = Total Sectors of Write * Bytes per sector (Schreibsektoren * Bytes pro Sektor)
Avg.erase Count: SMART-Parameter 164
Kapazität: 64 GB (von Datenblatt)
Schreibsektoren gesamt: SMART-Parameter 241
Bytes pro Sektor = 512 (von Datenblatt)

SATA Revision

Die Serial-ATA-Spezifikation obliegt der Serial ATA International Organization (SATA-IO). SSDs von Apacer entsprechen Revision 3.2 oder 3.1 (6 Gb/s). Die SSDs sind rückwärtskompatibel mit einer SATA 2.x (3Gb/s) und SATA 1.x (1.5Gb/s) Schnittstelle.

SMART

SMART ist eine Abkürzung für „Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology“ (Technologie zur Selbstüberwachung, Analyse und Berichterstattung). Die Firmware überwacht wichtige SSD-Parameter, um proaktive Maßnahmen zu ergreifen, damit Laufwerkfehler vermieden werden. Unten sie die meisten Attribute beschrieben.

166, Total Later Bad Block Count
Normalerweise steigt die spätere Anzahl fehlerhafter Blöcke (Bad Blocks) nur dann wesentlich an, wenn die gezählten Löschvorgänge die maximalen Löschvorgänge fast erreicht oder überschritten haben, 3000 (MLC, TLC), 20 000 (SLC-Lite) oder 60 000 (SLC). Falls die gezählten Löschvorgänge unterhalb der maximalen Anzahl liegen und die Anzahl neuer fehlerhafter Blöcke ansteigt, handelt es sich um eine außergewöhnliche Situation. Sichern Sie umgehend die Daten.

166, Total Later Bad Block Count, 192, Unexpected Power Loss Count
Falls die Gesamtanzahl später gezählter fehlerhafter Blöcke (Total Later Bad Block Count) ansteigt, wenn die Anzahl unerwarteter Stromausfälle (Unexpected Power Loss Count) steigt, sollten Sie Vorkehrungen treffen, um das Auftreten von Stromausfällen zu verhindern.

231, Lifetime Left
Prozentualer Wert, 100 % bedeutet ein neues SSD, 5 % – Warnung, Sie sollten die SSD austauschen. Für eine SSD, die diese Information nicht angibt, kann Attribut 164, Avg. Erase Count (durch. gezählte Löschvorgänge) zur Berechnung der verbleibenden Lebensdauer (Lifetime Left) verwendet werden.

Lifetime Left = (1 - Avg. Erase Count/Max. erase count) x 100, Max. erase count = 3000 (MLC, 3D TLC), 20 000 (SLC-Lite) oder 60 000 (SLC).

167, SSD Protect Mode
• 0: R/W – normaler Status 
• 3: Read Only (schreibgeschützt)
• 7: Tritt im Falle unzureichender freier Blöcke oder bei zu vielen späteren fehlerhaften Blöcken auf.

Die SSD schützt geschriebene Daten durch Umschalten auf den schreibgeschützten Modus, um Datenfehler zu vermeiden, falls die durch. Anzahl von Löschvorgängen (Avg. Erase Count) die zulässigen PE-Zyklen überschreitet oder ein außergewöhnliches schreibgeschütztes Ereignis (Unusual Read Only) eintritt.

171, Program Fail Count, 172, Erase Fail Count
Diese Parameter sollten immer 0 sein, falls nicht, sollten Sie die SSD austauschen.

168, SATA PHY Error Count
Deutet auf Kommunikationsprobleme über die SATA-Schnittstelle hin.

194, Temperature
Die Temperatur darf nicht über der max. zulässigen Temperatur liegen. Der Sensor misst die Temperatur an einer festgelegten Stelle der SSD-PCB, sodass der Messwert nahezu der Umgebungstemperatur entspricht.

Power Failure Management

Die SSD beinhaltet eine Überwachungsvorrichtung für die Stromversorgung. Falls die Spannung unter einen vordefinierten Grenzwert fällt, schreibt der SSD-Controller schnell Metadaten auf das Laufwerk, um diese später über eine Mappingtabelle wiederherzustellen. Diese Operation kann in mehreren Millisekunden abgeschlossen werden. Obgleich dies in den meisten Fällen unwahrscheinlich ist, können SSDs mit DRAM-Schreib-Cache potentiell von einem plötzlichen Stromausfall betroffen sein, bevor die zwischengespeicherten Daten auf das Laufwerk übertragen wurden.

Zur Verbesserung der Immunität vor Datenverlusten während Stromausfällen nutzt Apacer die CorePower-Technologie. Die SSD beinhaltet eine Bank von Tantal-Kondensatoren, die solange Energie bereitstellen, dass die zwischengespeicherten Daten in den DRAM und wichtige Metadaten auf das Laufwerk übertragen werden können.

Device Sleep

Im DevSleep-Modus ((Geräte-Schlafmodus) verbraucht die SSD weniger als 5 mW. DevSleep verwendet ein neues Signal (DEVSLP). Wenn der Host das DEVSLP-Signal aktiviert, schaltet das Gerät solange in den DevSleep-Modus, wie der Host das DEVSLP-Signal aktiviert hat. Wenn der Host das DEVSLP-Signal deaktiviert, kehrt das Gerät innerhalb von 20 ms aus dem DevSleep-Zustand zurück. Bei einem 2,5”-SSD ist das DEVSLP-Signal mit einem P3-Pin an einem SATA-Stromanschluss verbunden. Falls P3 = 3,3 V, begibt sich die SSD in den DevSleep-Modus. mSATA-SSDs nutzen Pin 44, M.2-SSDs nutzen Pin 38.

ATA Secure Erase

Der in den ATA-Spezifikationen definierte Befehl „Secure Erase“ (sicheres Löschen) ermöglicht Datenträgern das Löschen aller Daten, die durch Nutzer gespeichert wurden. Der Löschvorgang wird auf Firmware-Ebene durchgeführt. Am praktischsten hierbei ist die Verwendung des Apacer SSDWidget.

TRIM

Der Befehl ermöglicht dem Betriebssystem, den SSD-Controller darüber zu informieren, welche Blöcke ungültige Daten enthalten, vor allem aufgrund von Daten, die durch das Betriebssystem gelöscht wurden. TRIM-Support ist wichtig, um die Schreibgeschwindigkeit des SSD aufrechtzuerhalten. Alle modernen SSDs und Betriebssysteme unterstützen TRIM. Weitere Informationen über die Funktionsweise von TRIM finden Sie bei Wikipedia.

Weitere Informationen über Produkte von APACER teilen wir Ihnen gerne über die E-Mail-Adresse apacer@soselectronic.com mit.