Хостинг 

Зачем нужен твердотельный накопитель ssd. SSD-диск что это и зачем он нужен? Физическая совместимость интерфейсов

Все больше пользователей приобретают SSD диски для установки в ПК. Они используются параллельно с HDD или вместо них. Чаще всего на SSD диск ставится оперативная система, а на HDD хранятся файлы. Именно при таком размещении можно прочувствовать многократный прирост скорости и быстродействия вашего компьютера.

Твердотельные накопители имеют много преимуществ по сравнению с жесткими дисками. Поэтому нужно знать, как выбрать SSD диск для компьютера правильно.

Что собой представляет?

Жёсткий диск (HDD) - это то устройство в Вашем компьютере, которое хранит все данные (программы, фильмы, изображения, музыку… саму операционную систему Windows, Mac OS, Linux и тд) и выглядит он следующим образом…

Информация на жесткий диск записывается (и считывается) путём перемагничивания ячеек на магнитных пластинах, которые вращаются с дикой скоростью. Над пластинами (и между ними) носится, как перепуганная, специальная каретка со считывающей головкой.

Так как HDD-диск находится в постоянном вращение, то и работает он с определенным шумом(жужанием, потрескиванием), особенно это заметно при копировании файлов большого размера и запуске программ и системы,когда на жесткий диск приходится максимальная нагрузка. Вдобавок это очень «тонкое» устройство и боится даже простого колыхания во время своей работы, не говоря уже о падении на пол, например (считывающие головки встретятся с вращающимися дисками, что приведет к потере хранящейся информации на диске).

А теперь рассмотрим твёрдотельный накопитель (SSD-диск). Это тоже самое устройство для хранения информации, но основанное не на вращающихся магнитных дисках, а на микросхемах памяти, как говорилось выше. По устройству схожее на большую флешку.

Ничего вращающегося, двигающегося и жужжащего — работает SSD-диск абсолютно бесшумно! Плюс - просто сумасшедшая скорость записии чтения данных!

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • высокая скорость чтения и записи данных и производительность работы;
  • низкое тепловыделение и потребление электроэнергии;
  • нет шума ввиду отсутствия движущихся деталей;
  • небольшие габариты;
  • высокая стойкость к механическим повреждениям (перегрузки до 1500g), магнитным полям, температурным перепадам;
  • стабильность времени считывания данных независимо от фрагментации памяти.

Недостатки:

  • ограниченное количество циклов перезаписи (1 000 – 100 000 раз);
  • высокая стоимость;
  • незащищенность перед электрическими повреждениями;
  • риск полной потери информации без возможности ее восстановления.

А теперь подробнее:

Преимущества SSD диска

1. Скорость работы

Это самое главное преимущество SSD-дисков! После замены старого жесткого диска на флэш-накопитель, компьютер приобретает многократное ускорение, за счет высокой скорости передаваемых данных.

До появления SSD-дисков, самым медленным устройством в компьютере был как-раз жёсткий диск. Он, со своей древней технологией из прошлого века, невероятно тормозил энтузиазм быстрого процессора и шустрой оперативной памяти.

2. Уровень шума=0 Дб

Логично - нет движущихся деталей. Вдобавок, эти диски не греются при своей работе, поэтому охлаждающие кулеры реже включаются и работают не так интенсивно (создавая шум).

3. Ударо- и вибропрочность

Это подтверждают многочисленные ролики с испытаниями этих устройств - подключенный и работающий SSD-диск трясли, роняли на пол, стучали по нему… , а он продолжал спокойно работать! Если вы приобретаете SSD диск для себя, а не для испытаний, советуем этих эксперементов не повторять, а ограничиться просмотром роликов на Youtube.

4. Малый вес

Не выдающийся фактор, конечно, но всё-таки - жёсткие диски тяжелее своих современных конкурентов.

5. Низкое энергопотребление

Обойдусь без цифр - длительность работы от батареи моего старенького ноутбука увеличилась более чем на один час.

Недостатки SSD диска

1. Высокая стоимость

Это одновременно и самый сдерживающий пользователей недостаток, но и очень временный - цены на подобные накопители постоянно и стремительно падают.

2. Ограниченное число циклов перезаписи

Обычный, средний SSD-диск на основе флеш-памяти с технологией MLC способен произвести примерно 10 000 циклов чтения\записи информации. А вот более дорогой тип памяти SLC уже может в 10 раз дольше прожить (100 000 циклов перезаписи).

В обоих случаях флеш-накопитель сможет легко отработать не менее 3 лет! Это как-раз средний жизненный цикл домашнего компьютера, после которого идёт обновление конфигурации, замена комплектующих на более современные.

Прогресс не стоит на месте и головастики из фирм-производителей уже придумали новые технологии, которые существенно увеличивают время жизни SSD-дисков. Например, RAM SSD или технология FRAM, где ресурс хоть и ограничен, но практически недостижим в реальной жизни (до 40 лет в режиме непрерывного чтения/записи).

3. Невозможность восстановления удалённой информации

Удалённую информацию с SSD-накопителя не сможет восстановить ни одна специальная утилита. Таких программ просто нет.

Если при большом скачке напряжения в обычном жёстком диске сгорает в 80% случаев только контроллер, то в SSD-дисках этот контроллер находится на самой плате, вместе с микросхемами памяти и сгорает весь накопитель целиком - привет семейному фотоальбому.

Эта опасность практически сведена к нулю в ноутбуках и при использовании бесперебойного блока питания.

Главные характеристики

Если вы покупаете SSD для установки на компьютер, обратите внимание на его основные характеристики.

Объем

При покупке SSD диска в первую очередь обратите внимание на объем и цели использования. Если вы приобретаете его только для установки ОС, выберите устройство с объемом памяти не менее 60 Гб.

Современные геймеры предпочитают устанавливать игры на твердотельные накопители, чтобы увеличить производительность. Если вы – один из них, тогда вам нужен вариант с объемом памяти от 120 Гб.

Если вы приобретаете твердотельный накопитель вместо жесткого диска, исходите из расчета, какой объем информации хранится на компьютере. Но в этом случае емкость SSD диска не должна быть меньше 250 Гб.

Важно! Стоимость твердотельного накопителя напрямую зависит от объема. Поэтому, если ваш бюджет ограничен, используйте SSD для установки операционной системы, а HDD для хранения данных.

Форм-фактор

Большая часть современных моделей SSD дисков продается в форм-факторе 2,5 дюйма и встроена в защитный короб. Из-за этого они похожи на классические жесткие диски такого же размера.

Полезно знать! Для установки 2,5-дюймового SSD диска в стандартное 3,5-дюймовое крепление внутри корпуса ПК используются специальные переходники. В некоторых моделях корпусов предусмотрены гнезда под форм-фактор 2,5 дюйма.

На рынке встречаются 1,8-дюймовые и меньшие твердотельные накопители, которые используются в компактных устройствах.

Интерфейс подключения

Твердотельные накопители имеют несколько вариантов интерфейсов подключения:

  • SATA II;
  • SATA III;
  • PCIe;
  • mSATA;
  • PCIe + M.2.

Самый распространенный вариант – это подключение с помощью SATA разъема. На рынке еще встречаются SATA II модели. Они уже не актуальны, но даже если вы приобретете такое устройство, благодаря обратной совместимости интерфейса SATA оно будет работать с материнской платой, поддерживающей SATA III.

При использовании твердотельного накопителя с интерфейсом PCIe может понадобиться установка драйверов, но скорость передачи данных при этом будет выше по сравнению с SATA подключением. Но не всегда есть драйвера под Mac OS, Linux и подобные — при выборе стоит обращать на это внимание.

Модели mSATA используются на компактных устройствах, но работают по тому же принципу, что и стандартный интерфейс SATA.

Модели M.2 или NGFF (Next Generation Form Factor) – это продолжение развития линейки mSATA. Они имеют меньшие габариты и большие возможности для компоновки производителями цифровой техники.

Скорость чтения/записи

Чем этот выше, тем производительней компьютер. Средние показатели скорости:

  • чтение 450-550 Мб/с;
  • запись 350-550 Мб/с.

Производители могут указывать не фактическую, а максимальную скорость чтения/записи. Чтобы узнать реальные цифры, просмотрите в интернете отзывы и обзоры модели, которой вы заинтересовались.

Помимо этого, обратите внимание на время доступа. Это время, за которое диск находит требуемую программой или ОС информацию. Стандартный показатель – 10-19 мс. Но поскольку у твердотельных накопителей нет движущихся частей, это значительно быстрее, чем у жестких дисков.

Тип памяти и время работы до отказа

Есть несколько типов используемых в SSD дисках ячеек памяти:

  • MLC (Multi Level Cell);
  • SLC (Single Level Cell);
  • TLC (Three Level Cell);
  • 3D V-NAND.

MLC – самый распространенный тип, который позволяет хранить в одной ячейке два бита информации. Он имеет относительно небольшой ресурс циклов перезаписи (3 000 – 5 000), но меньшую себестоимость, за счет чего этот тип ячеек применяется для массового производства твердотельных накопителей.

SLC-тип хранит в одной ячейке только один бит данных. Эти микросхемы отличаются длительным временем жизни (до 100 000 циклов перезаписи), высокой скоростью передачи данных, и минимальным временем доступа. Но из-за большой стоимости и небольших объемов хранения данных они используются для серверных и индустриальных решений.

Тип TLC хранит три бита данных. Главное преимущество – низкая стоимость производства. Среди недостатков: количество циклов перезаписи 1 000 – 5 000 повторов, а скорость чтения/записи существенно ниже первых двух типов микросхем.

Полезно! В последнее время производителям удалось увеличить время жизни TLC дисков до 3 000 циклов перезаписи.

В 3D V-NAND моделях используется вместо стандартных MLC или TLC чипов 32-слойная флеш-память. Микрочип имеет трехмерную структуру, благодаря чему объем записываемых данных на единицу площади значительно выше. При этом увеличивается надежность хранения информации в 2-10 раз.

Показатель IOPS

Немаловажный фактор IOPS (количество операций ввода/вывода в секунду), чем выше данный показатель, тем быстрее накопитель будет работать, с большим объемом файлов.

Чип памяти

Чипы памяти делятся на два основных типа MLC и SLC. Стоимость SLC чипов намного выше и ресурс работы в среднем в 10 раз больше, чем у MLC чипов памяти, но при правильной эксплуатации, срок службы накопителей на MLC чипах памяти, составляет не менее 3 лет.

Контроллер

Это самая важная деталь SSD-дисков. Контроллер управляет работой всего накопителя, распределяет данные, следит за износом ячеек памяти и равномерно распределяет нагрузку. Рекомендую отдавать предпочтение проверенным временем и хорошо зарекомендовавшим себя контроллерам SandForce, Intel, Indilinx, Marvell.

Объем памяти SSD

Практичнее всего будет использовать SSD только под размещение операционной системы, а все данные (фильмы, музыку и т.д.) лучше хранить на втором, жестком диске. При таком варианте достаточно купить диск размером ~ 60 Гб. Таким образом Вы сможете очень сильно сэкономить и получить тоже самое ускорение работы компьютера (вдобавок, увеличится срок службы накопителя).

Опять же приведу в пример своё решение - в сети продаются (очень за недорого) специальные контейнеры для жёстких дисков, которые за 2 минуты вставляются в ноутбук вместо оптического CD-привода (которым я пользовался пару раз за четыре года). Вот Вам и великолепное решение - старый диск на место дисковода, а новенький SSD - на место штатного жёсткого диска. Лучше и придумать невозможно было.

И напоследок, парочка интересных фактов:

Почему жесткий диск часто называют винчестером? Ещё в начале 1960-х годов компания IBM выпустила один из первых жёстких дисков и номер этой разработки был 30 - 30, что совпало с обозначением популярного нарезного оружия Winchester (винчестер), вот и прижилось такое жаргонное название ко всем жёстким дискам.

Почему именно жёсткий диск? Основными элементами этих устройств являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков (дискет) их нельзя согнуть, вот и назвали - жёсткий диск.

Функция TRIM

Наиболее важная дополнительная функция для твердотельного накопителя – это TRIM (уборка мусора). Она заключается в следующем.

Информация на SSD сначала записывается в свободные ячейки. Если диск записывает данные в ячейку, которая ранее использовалась, он сначала очищает ее (в отличие от HDD, где запись данных происходит поверх имеющейся информации). Если модель не поддерживает TRIM, она очищает ячейку непосредственно перед записью новой информации, из-за чего скорость этой операции падает.

Если твердотельный накопитель поддерживает TRIM, он получает от ОС команду об удалении данных в ячейке и очищает их не перед перезаписью, а во время «простоя» диска. Делается это в фоновом режиме. Это поддерживает скорость записи на указанном производителем уровне.

Важно! Функцию TRIM должна поддерживать операционная система.

Скрытая область

Эта область не доступна пользователю и используется взамен вышедших из строя ячеек. В качественных твердотельных накопителях она составляет до 30% от объема устройства. Но некоторые производители, чтобы снизить себестоимость SSD диска, уменьшают ее до 10%, увеличивая тем самым объем хранилища, доступный пользователю.

Обратная сторона медали такого подвоха состоит в том, что скрытая область используется функцией TRIM. Если ее объем небольшой, его не хватит для фонового переноса данных, из-за чего при уровне «загрузки» SSD 80-90% скорость записи резко упадет.

Пропускная способность шины

Так вот при выборе флеш-диска первостепенное значение имеет тоже скорость чтения и записи данных. Чем выше эта скорость - тем лучше. Но следует помнить и о пропускной способности шины Вашего компьютера, вернее, материнской платы.

Если Ваш ноутбук или стационарный компьютер совсем уж старенький - смысла покупать дорогой и быстрый SSD-диск нет. Он просто не сможет работать даже в половину своих возможностей.

Чтоб было понятнее, озвучу пропускную способность различных шин (интерфейс передачи данных):

IDE (PATA) - 1000 Mbit/s. Это очень древний интерфейс подключения устройств к материнской плате. Чтоб подключить SSD-диск к такой шине нужен специальный переходник. Смысл использования описываемых дисков в этом случае абсолютный ноль.

SATA - 1 500 Mbit/s. Уже веселее, но не слишком уж.

SATA2 - 3 000 Mbit/s. Самая распространённая на данный момент времени шина. С такой шиной, например, мой накопитель работает в половину своих возможностей. Ему нужна…

SATA3 - 6 000 Mbit/s. Это уже совсем другое дело! Вот тут SSD-диск и покажет себя во всей красе.

Так что перед покупкой узнайте какая у Вас шина на материнской плате, а также, какую поддерживает сам накопитель и принимайте решение о целесообразности покупки.

Вот, для примера, как я выбирал (и чем руководствовался) себе свой HyperX 3K 120 ГБ. Скорость чтения - 555 Мбайт/с, а скорость записи данных - 510 Мбайт/с. Этот диск работает в моём ноутбуке сейчас ровно в половину своих возможностей (SATA2), но ровно в два раза быстрее штатного жёсткого диска.

Со временем он перекочует в игровой компьютер детей, где есть SATA3 и он будет демонстрировать там всю свою мощь и всю скорость работы без сдерживающих факторов (устаревшие, медленные интерфейсы передачи данных).

Делаем вывод: если у Вас в компьютере шина SATA2 и не планируется использование диска в другом (более мощном и современном) компьютере - покупайте диск с пропускной способностью не выше 300 Мбайт/с, что будет существенно дешевле и в тоже время быстрее в два раза Вашего нынешнего жёсткого диска.

Если вы посмотрите на современный ноутбук или персональный компьютер, вы наверняка увидите в списке комплектующих наличие твердотельного накопителя. Эта форма хранилища данных на рынке уже не первый год, но только недавно была воспринята отраслью и потребителями как жизнеспособная альтернатива традиционным жестким дискам.

Итак, что же представляет из себя твердотельный накопитель SSD и каков он в сравнении с классическими жесткими дисками — HDD?

Что такое твердотельный накопитель

Что за странное слово такое? Твердотельный? Название происходит от английского слова «Solid», что в переводе означает «Твердое состояние». Под твердым состоянием подразумевается электронная схема, полностью построенная из полупроводников и представляющая из себя, по сути, обычную микросхему (зелененькая такая, с кучей непонятных «дорожек» на ней).


полупроводниковая микросхема

«М-да, но ведь так было всегда и во всех устройствах, которые мы ломали в детстве» — подумали некоторые, а может и многие. Но нет, вернее — да, но нет. То есть, да, в тех устройствах, что вы и я ломали в детстве, действительно, уже были сплошь и рядом одни зеленые микросхемы, но до этого, давным-давно, большинство устройств состояло из вакуумных трубок, различных проводов, переключателей и кучи других всевозможных деталей. Хорошим примером такого устройства является транзисторное радио, экземпляры которых могут помнить меломаны времен СССР и начала 90-х..


Так вот, Solid-state drive — это твердотельный накопитель, устройство для хранения цифровых данных, основанное на полупроводниковой микросхеме памяти. Углубляться в тонкости не буду (да я особо этих тонкостей и не знаю — хе-хе), дабы не засорять ваш мозг лишней, никому ненужной фигней.

Времена винтажных транзисторов давно канули в лету, и в наше время почти все электронные устройства сделаны на основе полупроводников, включая то самое радио.

Но, если говорить о такой нише рынка как «носители данных», то, до недавнего времени, балом правили хорошо нам известные жесткие диски, чей принцип работы основан на взаимодействии магнитных дисков, а не полупроводников, как в SSD.


Сейчас вы можете возразить, мол, такие хранилища данных существуют уже давно в виде flash-накопителей, подключаемых к USB-разъему. И вы, по большому счету, будете правы, ведь SSD и flash используют один и тот же тип энергосберегающих схем памяти, которые сохраняют свою информацию даже при отсутствии питания. Разница заключается в форм-факторе и емкости накопителей, а так же в том, что flash-накопитель предназначен для внешнего использования в компьютерной системе, а SSD для размещения внутри компьютера, вместо традиционного жесткого диска, или рядом с ним.

Большинство SSD внешне очень похожи на классические HDD, разница лишь в форм-факторе (грубо говоря, в размере посадочного места). Жесткие диски, как правило, имеют форм-фактор 3,5’’ и именно такими посадочными местами оснащены системные блоки последних лет. У SSD размеры более компактные, соответственно, форм-фактор поменьше — 1,8’’ и 2,5’’. Но, это не значит, что такие SSD нельзя установить в старые корпуса, ведь проблема совместимости решается с помощью специальной каретки, либо с помощью подручных средств и фантазии.


Некоторые SSD внешне больше похожи на микросхемы карт памяти, чем на HDD, потому что представляют из себя попросту микросхему, имеющую разъем для подключения. К таким твердотельным накопителям относятся модели с форм-фактором M.2 и PCI-Express.


Существуют еще , которые совмещают в себе выгодные стороны HDD и твердотельных накопителей. Форм-фактор и объем памяти у них такой же, как и у жестких дисков, но при этом они имеют некоторые приятные способности SSD.

Зачем использовать SSD

Твердотельные накопители имеют ряд преимуществ по сравнению с магнитными жесткими дисками и они обусловлены тем, что в SSD нет движущихся частей, в то время как в HDD есть двигатели для вращения магнитных пластин и приводных головок. Все хранилища на твердотельном накопителе обрабатываются микросхемами flash-памяти, и это дает три очевидных преимущества:

  • Меньший расход питания — это ключевой фактор, почему использование SSD в портативных компьютерах стал так востребован, ведь в отличие от жестких дисков, в SSD не требуется питание для двигателей, соответственно, существенно уменьшено энергопотребление;
  • Более быстрый доступ к данным — поскольку накопителю не надо раскручивать диск и перемещать головки, данные читаются и записываются с невероятно быстрой скоростью, что добавляет очень много приятных ощущений в использовании ПК или ноутбука;
  • Высокая надежность — жесткие диски являются очень хрупкими и чувствительными к различным внешним факторам устройствами. Даже небольшой встряски или падения достаточно для того, чтобы вызвать проблемы в работе HDD. Поскольку в SSD нет движущихся частей, а данные хранятся в микросхеме, вероятность повреждения диска от случайного падения или от перевозки в автомобиле, гораздо меньше.

В совокупности, эти факторы делают то, что происходит сейчас — постепенное вытеснение с рынка магнитных жестких дисков. Но, так как стоимость на SSD еще довольно велика, полная миграция пользователей с HDD на SSD будет проходить не один год, а то и десятки лет. Кстати, об этом.

Почему SSD не используется на всех ПК

Основным ограничивающим фактором использования твердотельных накопителей в портативных и настольных компьютерах является их высокая стоимость. За последнее время SSD, конечно, стали более доступны, поскольку цена на устройства снизилась до разумных значений, но один мегабайт на SSD по-прежнему стоит примерно в три раза дороже, чем тот же мегабайт на HDD. А то и больше, ведь чем выше емкость диска, тем более сильной становится разница в цене.


Емкость также является важным фактором в принятии твердотельных накопителей как единственной безальтернативной технологией для хранения данных. Средний портативный компьютер, оснащенный SSD, будет иметь объем памяти от 128 до 256 Гб. Это примерно эквивалентно тому, что еще несколько лет назад ставили в ноутбуки — сегодня большинство ноутов оснащены HDD емкостью 500 Гб и более. Настольные системы имеют еще больший дисбаланс между SSD и жесткими дисками, поскольку средний ПК оснащен HDD объемом от 1 Тб.

Поэтому, в данный момент полный переход пользователей на SSD не является целесообразным, ввиду большой стоимости и небольшого объема. Но, на самом деле, дело даже скорее в первом, чем во втором, ведь есть SSD и на 4 Гб, но они стоят достаточно серьезных вложений средств. В связи с этим, вторая причина скорее вытекает из первой — очень высокая цена на устройства.

Если вы внимательно следите за компьютерными технологиями, то, конечно, знаете, что развитие жестких дисков не стоит на месте. Производителям удается «упаковать» на каждый квадратный дюйм все больше байт, повысить надежность, снабдив устройства акселерометрами. Однако с увеличением скорости работы HDD все обстоит далеко не так радужно. Взгляните на этот график.

Разрыв между ростом производительности CPU и жестких дисков

С 1996 года фактическая производительность жестких дисков увеличилась всего в 1,3 раза! Довольно неожиданно - ведь мы все помним, что раньше системы работали гораздо медленнее, запись на диск шла дольше. Многое было достигнуто за счет использования кэш-памяти, а также оптимизации процессов записи и чтения. Но факт остается фактом - при впечатляющем росте объемов, производительность HDD возросла незначительно. При этом «скорострельность» процессоров выросла в 60 раз, а с учетом использования многоядерных сборок и вовсе в 175 раз.

Видно, что использование флеш-накопителей прямо-таки «напрашивается», особенно в случае приложений с высокими требованиями к скорости случайного чтения. Ведь производительность современных HDD ограничена 300 операциями ввода-вывода в секунду (для дисков 7200 RPM это значение еще меньше), а современные SSD могут обеспечить до 35 000 операций ввода-вывода (это число справедливо для быстрых серверных твердотелых накопителей, однако и в случае с медленными SSD преимущество всотни раз).

Плюсы замены HDD на SSD

Плюсы замены HDD на SSD

Есть и еще один недостаток HDD - низкая отказоустойчивость при использовании в «полевых» условиях. Процент их отказов составляет 8,6% за 3 года (Google Labs, Failure Trends in a Large Disk Drive Population), и это очень много, особенно с учетом того что этот процент может быть больше для жестких дисков ноутбуков (Google проводил исследование своих массивов стационарных HDD).

Впрочем, еще пару-тройку лет назад о том, чтобы заместить жесткие диски твердотельными накопителями, не могло быть и речи. В 2007 году большинство производителей выпускало лишь 1 гигабитные чипы NAND памяти - для того, чтобы создать систему хранения более-менее приличного объема требовалось слишком много элементов. К тому же, надежность их оставляла желать лучшего (вспомните проблемы с первыми Acer Aspire One - до сегодняшнего дня дожила дай бог половина тех нетбуков с SSD, особенно у тех, кто, несмотря на рекомендации компании, поставил на устройства Windows XP). Конечно, проблемы не в последнюю очередь были связаны и с несовершенством драйверов. Сегодня ситуация постепенно меняется.

Начиная 2010 года, в массовое производство пошли чипы емкостью 32 Гигабита (4 Гигабайта). Из них уже гораздо проще набирать хранилища данных больших объемов. 18 мая 2010 года компания Intel также объявила о переходе на технологию производства 25нм для NAND флеш - это вскоре позволит удвоить емкость чипа, а значит, снизить цену на SSD.

Еще одна важная особенность - флеш-диски стали более «живучими», не только за счет повышения количества циклов перезаписи NAND-микросхем, но и благодаря снижению требований к ячейкам за счет оптимизации, «интеллектуализирования» процессов записи и чтения.

Способы оптимизации работы с SSD, применяемые Intel

Для пониманияизменений в индустрии флеш-памяти с 2007 года, надо хотя бы в общих чертах представлять себе, как работают подобные «диски».

Конечно, никаких дисков как таковых во флеш-памяти нет, вместо этого - ячейки, запоминающие состояние. Фактически, флеш гораздо больше схож с традиционной памятью (RAM), нежели с HDD, только RAM ориентирована на быстродействие, а флеш-память - на максимальный объем, дешевизну и энергонезависимость.

Самое основное отличие же «флеша» от «жесткого диска» в том, что он изнашивается при записи (без разницы, в какую ячейку), и практически не изнашивается при чтении. К тому же, быстродействие флеша не зависит от того, в какой последовательности мы пишем данные (в случае с жесткими дисками, напомню, важно было записать данные как можно ближе друг к другу, чтобы минимизировать перемещения головки). Поэтому для работы с флеш-дисками используется так называемая «непрямая запись» или «система перенаправлений» (Indirection System). Именно эта система записи ассоциирует логические блоки (LBA) с физическими блоками в NAND-памяти. При этом, в отличие от HDD, ассоциация LBA с физическим адресом меняется при каждой записи.

Методика записи Indirection System

Зачем была нужна такая сложная система?

Дело в трех особенностях. Во-первых, информация записывается в SSD довольно большими фрагментами, а во-вторых, для того, чтобы записать информацию в какой-то сегмент SSD, ее нужно сначала стереть (затратив время), а особенно много времени затратится в случае, если информация занимает сегмент не полностью (ее придется считать, записать в другое место, и только потом стереть предназначенный для записи сегмент). И, наконец, как уже упоминалось заранее, каждый сегмент SSD можно перезаписать только определенное количество раз, после этого он деградирует.

Таким образом, оптимизированный алгоритм работы SSD не только ускоряет работу диска, но и бережет его, снижает требования к количеству перезаписей.

В современных SSD также используется так называемая «свободная область» (Spare Area). Это зарезервированная часть диска, в которую пользовательские данные не пишутся. Надо понимать, что эта часть диска «виртуальная» (то есть не привязана непосредственно к каким бы то ни было физическим адресам). Она используется при записи - на нее помещается новая информация. Благодаря наличию свободной области у нас отпадает необходимость переносить фрагментированные данные каждый раз при новой записи. Понятно, что чем больше размер такой постоянно «стертой» области, тем меньше изнашивается диск, и тем быстрее он работает на запись.

Зависимость производительности и срока службы дисков Intel X25-M от размера свободной области

Современные ОС также делают все для того, чтобы SSD диски менее изнашивались. Дело в том, что в изначальном стандарте IDE фактически отсутствовала команда о стирании кластера - в случае с магнитной поверхностью это было не нужно, кластер просто помечался как свободный в FAT. С появлением же SSD появилась необходимость физически стирать освободившуюся область (и переносить фрагментированные данные, которые не нужно стирать, на свободное пространство). Подобное поведение поддерживается ОС с ядром Windows 7 (с Intel RST старше 9.6). Для Windows XP и Vista также необходим этот драйвер, а также периодический запуск Intel SSD Optimizer - программы, которая анализирует таблицу размещения файлов, находит данные, помеченные как удаленные, «стирает» кластеры, в которых находятся эти данные, и переносит оставшуюся информацию на свободное место.

Сегодня большинство компьютеров пользователей оборудованы жесткими дисками HDD. Это популярный тип, который имеет свои плюсы, но постепенно его вытесняют с рынка SSD-накопители. Практически любой современный ноутбук или стационарный компьютер продается с таким хранилищем внутри, но большинство покупателей не совсем понимает, что такое ССД-диск. Давайте разберемся с этим и определим, что собой представляет данный винчестер, какими плюсами и минусами он обладает перед классическими и уже морально устаревшими HDD-накопителями.

Что такое ССД?

Если говорить простыми словами, то это компьютерное устройство памяти, которое состоит из микроконтроллера и микросхем. Расшифровывается эта аббревиатура как Solid State Drive (или Solid State Disc), что в переводе с английского означает "твердотельный диск".

Отметим, что это немеханическое устройство. В отличие от стандартных HDD-накопителей, в ССД-дисках отсутствуют подвижные механические части: шпиндель, считывающая головка. Поэтому при работе этого устройства внутри ничего не движется, не вращается с огромной скоростью, не шумит. Следовательно, тут ничего и не изнашивается. Все эти параметры исключительно важны, так как именно они отличают две технологии. Старые HDD-модели были слишком чувствительными к разного рода вибрациям, новые - нет.

Итак, жесткий ССД-диск хранит всю информацию не в секторах на твердых пластинах, а непосредственно в микросхемах памяти. Специальный контроллер позволяет записывать данные в ячейки и получать их оттуда, передавая на интерфейс ПК. По сути, SSD - это большая флешка с огромным объемом памяти, вот только ее производительность или пропускная способность намного выше не только производительности простой флешки, но устаревших накопителей HDD.

Для чего он вообще нужен?

Более эффективная и производительная замена устаревшим накопителям HDD - вот основная цель, которую преследовали разработчики данных цифровых носителей. Они имеют меньшие габариты, работают очень быстро и не издают шум в процессе эксплуатации. На компьютере, на котором используется ССД-накопитель, загрузка операционной системы осуществляется намного быстрее, да и в целом производительность в разных программах увеличивается.

Что касается ноутбука, где каждый ватт энергии на счету, установка ССД более чем оправдана. Здесь он потребляет немного энергии, что позволяет производителям ноутбуков обеспечить более высокую автономность моделей. К тому же за счет небольших размеров данных устройств и меньшего нагрева можно создавать более компактные ноутбуки и особо не заморачиваться над реализацией системой охлаждения жесткого диска.

Состав

Внешне SSD выглядит банально: это небольшая зеленая плата с микросхемами и котроллером на ней, которая помещена в пластиковый или металлический корпус. На одной стороне корпуса располагается разъем SATA, через который диск подключается к материнской плате компьютера. Рядом располагается разъем для подключения питания. Все как в обычном носителе HDD.

Итак, расположенные на плате микросхемы памяти являются хранилищами информации. В отличие от устаревших твердых дисков, применяемых в HDD-моделях, чтение информации с таких носителей осуществляется гораздо быстрее. Следовательно, графические процессоры быстрее получают требуемую информацию для обработки с жесткого диска, что ускоряет работу системы целиком.

Контроллер

Контроллер на плате - это аналог процессора, только он является узкоспециализированным. Его основная задача - распределение информации в микросхемах. Также он может выполнять разные служебные задачи: чистка памяти, перераспределение ячеек и т. д. Все служебные задачи должны выполняться своевременно, иначе невыполнение может привести к потере информации.

Также в состав носителей ССД для ноутбуков и стационарных ПК входит буферная память для кеширования данных. Это высокоскоростная оперативная память, в которую сначала направляются данные, затем изменяются и записываются на диск.

Установка

Большинство пользователей изначально знают, как установить ССД. Эта процедура совершенно не отличается от процесса установки обычного HDD-накопителя.

Невозможно установить данный диск неправильно. Его необходимо просто вставить в корпус, прикрутить сборку шурупами и подключить SATA-кабель к материнской плате и к разъему носителя. Кабель от блока питания вставляется в находящийся рядом разъем. В системе отсутствуют кабели с разъемами, которые можно было бы ошибочно подключить к устройству, поэтому проблем с установкой быть не должно.

Как это работает?

Достаточно сложно объяснить принцип работы этого устройства. Он основан на специфике функционирования определенных ячеек памяти. Здесь обработка данных осуществляется не байтами, а блоками. Причем каждая ячейка имеет определенный ресурс циклов записи, и чем чаще данные будут записываться и удаляться из памяти, тем скорее диск исчерпает свой ресурс и выйдет из строя.

Чтение данных происходит быстро. Все операции осуществляются через контроллер, который "понимает" нужный адрес блока и обращается к необходимой ячейке памяти. Бывают случаи, когда необходимо считать сразу несколько непоследовательных блоков, но на производительности это не сказывается. Подобного преимущества не было в HDD-носителях.

Процесс записи информации осуществляется в следующей последовательности:

  1. Чтение блока в кеш.
  2. Изменение информации в кеш-памяти.
  3. Стирание блока в памяти.
  4. Запись нового блока в память по адресу, который предварительно вычислен специальным алгоритмом.

Запись предполагает обращения к ячейкам памяти на цифровом носителе SSD. Перед записью производится очистка блока, а для того чтобы диск изнашивался последовательно, контроллер по специальным алгоритмам вычисляет номера блоков.

Отметим, что стирание блоков осуществляется во время простоя работы носителя. За счет этого время выполнения записи на диск сокращается. При этом вмешательство пользователя не требуется, система автоматически выполняет команду по очистке блоков.

Виды носителей SSD

Есть несколько видов этих устройств. Они делятся по типу интерфейса, который используется для подключения к ПК:

  1. SATA. Диски с SATA-интерфейсами являются самыми распространенными. Такой же разъем используется и для подключения обычных дисков HDD. Есть также уменьшенная версия этого разъема - mSATA.
  2. PCI-Express. Посредством этих разъемов обычно подключатся видеокарты, однако можно подключить и диск с соответствующим разъемом. Находится данный интерфейс на материнской плате. При подключении диска через PCI-Express его производительность возрастет за счет более высокой пропускной способности этого интерфейса. Обычно SSD-носители для серверов подключаются таким образом.
  3. M.2 - еще один миниатюрный вариант для подключения дисков.

Характеристики

Итак, вы теперь понимаете, что такое ССД. Осталось только упомянуть основные характеристики этих устройств:

  1. Емкость. Один из важных параметров, который указывается чаще всего величиной некратной степени двойки. Если емкость HDD накопителей составляла 256 или 512 Гб, то емкость SSD-устройств обычно составляет 240 или 480 Гб соответственно. Это сделано из-за резервации части памяти контроллером, необходимой для замены блоков, исчерпавших свой ресурс. Пользователь не видит замены блоков, и данные он не потеряет. То есть если в характеристиках указан объем 480 или 500 Гб, то по факту там доступно 512 Гб. Просто разные контроллеры резервируют определенный объем.
  2. Скорость. Большинство устройств имеют скорость в 450-550 Мб/сек. Эта скорость равна пропускной способности интерфейса SATA, посредством которого диск подключается к материнской плате. Впрочем, этого вполне достаточно для любых задач. Ведь даже скорость записи в приложениях оказывается ниже. В характеристиках чаще всего указывается именно скорость записи, а не пропускная способность.
  3. Число микросхем. Чем больше будет микросхем памяти, тем большее количество операций может быть обработано за одну единицу времени. То есть число микросхем определяет производительность. Обычно скорость записи выше у моделей с большим объемом памяти. Это связано с тем, что с ростом объема памяти растет и количество чипов.
  4. Тип памяти. Самые дешевые SSD-накопители имеют память TLC, дорогие - MLC. Компания Samsung использует и совершенствует свою собственную память 3D-NAND. Различия в используемом типе памяти на практике не видны.

Заключение

Несмотря на то что подобные цифровые хранилища информации отдаленно напоминают современную большую флешку, между ними есть отличия. В частности, эти диски имеют большой спектр реализованных современных технологий, за счет которых достигается большой прирост производительности без потери надежности. Скорость работы всей системы ощутимо растет при замене старого жесткого диска на новый твердотельный. Теперь мы окончательно разобрались с тем, что такое ССД и каковы его особенности.

Жесткие диски по прежнему играют ключевую роль и являются одним из основных компонентов современных компьютеров. Считается нормальным, если вы будете покупать/заменять HDD через каждые несколько лет. Но мир домашних компьютеров уже движется в сторону твердотельных накопителей (SSD) , и, возможно, на этот раз вы пойдете за покупкой SSD, вместо HDD. Нужен ли вам такой? Давайте попробуем выяснить это в данной статье.

Несколько лет назад большинство пользователей отказалось от SSD из-за их высокой цены, ограниченных возможностей хранения и потенциальных проблем с совместимостью. Большинство этих проблем в недавнее время были решены, так что ответ — Да, вам нужен такой накопитель . В этом вы убедитесь прочитав статью до конца.

Как говорится, есть несколько моментов, о которых нужно знать перед погружением в эту тему. Не делайте этого вслепую. Будьте информированными, чтобы принять лучшее решение при покупке SSD.

Цены

Цены на твердотельные накопители за последние несколько лет сильно упали. В 2010 году средняя цена на них колебалась около 3 долларов США за Гб памяти, в то время как в 2015 году вы можете найти SSD по 34 цента (20-30 руб.) за 1 Гб памяти, например, Crucial BX100 500 Гб стоит от 169 долларов (от 11 тыс. руб.).

Кстати говоря, SSD все равно дороже, чем традиционные жесткие диски, и эта разница в цене не является незначительной. К примеру, Western Digital Blue в 1 Тб можно купить за 3600 руб. Сравнивая с Samsung 850 EVO, цена WD Blue втрое ниже при том, что места на нем в два раза больше .

Так что в вопросах, касающихся экономии, HHD без лишних вопросов бьет SSD. Если ваш бюджет ограничен, остановитесь на HHD. Тем не менее, SSD никогда еще не были столь дешевы, как сейчас, и они в достаточной степени доступны, так что не бойтесь потратиться. Они того стоят.

Если вы решили, что вам нужен SSD, покупка накопителя большей емкости будет в 2 раза выгоднее. К примеру, Samsung 850 EVO 120 ГБ стоит около 5000 рублей (50 руб. за Гб). Заплатив на 2500 рублей больше, вы можете получить емкость до 250 Гб (30 руб. за Гб). Но выгоднее всего получается SSD с емкостью 500 ГБ за 12,5 т.р. с ценой в 25 рублей за 1 Гб памяти. Так что, покупая такой накопитель, вы платите полцены за 1Гб!

Физические характеристики

Когда бы вы ни покупали оборудование, вам всегда нужно выяснить вероятность возможной несовместимости. Лучший в мире SSD окажется совершенно бесполезным, если вы не сможете использовать его в свой системе, правильно? К счастью, SSD (большая часть) в значительной степени стандартизированы, так что все у вас будет в порядке, если вы изобразите хотя бы подобие внимания к этой детали.

Форм-фактор: большинство современных SSD идут в 2,5-дюймовом форм-факторе, что как раз совпадает со стандартным размером жесткого диска для ноутбуков. Такое устройство неудобно использовать для десктопов, которые требуют 3,5-дюймового форм-фактора, но вы можете исправить это, используя адаптер — такой, как, например, SABRENT 2.5″-3.5″ Mounting Kit за 7 долларов.

Следует отметить, что сейчас набирает популярность новый форм-фактор: стандарт М.2 (известный ранее под названием NGFF). Такие SSD, предназначенные для ультратонких ноутбуков и мини-ПК, очень тонкие и имеют крошечные размеры.

Толщина: то, что SSD имеет форм-фактор 2,5 дюйма, еще не значит, что он подойдет к вашему ноутбуку. Также вы должны убедиться, что его толщина достаточно мала для вашего ноутбука.

Обычно толщина SSD колеблется где-то между 7 и 9,5 мм, современные накопители чаще стремятся в меньшую сторону, к 7 мм. Сверьтесь с инструкцией к вашему ноутбуку, чтобы узнать, какая толщина вам подойдет.

Интерфейс: основная масса SSD потребительского класса имеют SATA-интерфейс, хотя получите ли вы 3 Гб/с или 6 Гб/с SATA, зависит от возможностей вашего компьютера. Сейчас в основном выпускаются устройства с 6 Гб/с, но если вам удастся найти 3 Гб/с, те, скорее всего, будут дешевле.

Шум: одно из преимуществ SSD перед HDD — то, что SSD работает тише ввиду отсутствия механических составляющих. Если вы хотите уйти от жужжания HHD из-за вращения диска и треска во время поиска файлов, тогда SSD вам как никак лучше подойдет.

Производительность

Главным преимуществом SSD перед HHD — а также причиной, по которой люди остаются с SSD перейдя на них с HHD — тот факт, что SSD работают быстрее. С SSD компьютер загружается за секунды, программы запускаются почти мгновенно, а файлы перемещаются до 10 раз быстрее.

Стоит отметить, что в вопросах производительности даже худшие из SSD все равно на голову впереди HHD. Если все, что вам нужно — это скорость, то вопросов нет — SSD создан специально для вас.

Как уже было сказано, не все SSD одинаковы. Достаточно посмотреть на следующие варианты:

  • SanDisk Internal 120 Гб (52 доллара) имеет скорость последовательного считывания 520 Мб/с 180 Мб/с ;
  • Silicon Power Velox V70 120 Гб (140 долларов) имеет скорость последовательного считывания 557 Мб/с и скорость последовательной записи 507 Мб/с .

Может быть, разница в 37 Мб/с при считывании и 327 Мб/с при записи и не важна для вас, тогда вам просто можно выбрать боле дешевый вариант. Но если вам действительно важен каждый бит скорости, тогда вы должны представлять себе, сколько это будет вам стоить (дополнительных 88 долларов в примере выше).

Емкость накопителя

Существует важное различие в том, как работают HDD и SSD. В то время, как HDD часто приходится иметь дело с фрагментацией диска, у SSD есть своя причина для переживаний — сбор мусора .

Когда данные записываются на SSD, они записываются во фрагменты, называемые страницами . Группа страниц называется блоком . В любое заданное время страницы в блоке могут быть все заполнены, все пусты или частично заполнены.

Из-за того, что они так сконструированы, перезаписать существующие данные на SSD на получится (в отличие от HHD). Вместо этого, для того, чтобы записать новые данные в заполненный блок, весь блок должен быть затерт.

Более того, для предотвращения потери данных любая информация, присутствовавшая в блоке, должна быть сначала перенесена куда-нибудь еще перед тем, как стереть блок. Как только данные перемещены и блок освобожден, только тогда новые данные могут быть записаны в этот блок.

Этот процесс, называемый сбором мусора, требует свободного места для правильного функционирования. Если у вас недостаточно свободного места, то процесс сбора мусора теряет эффективность и замедляется. Это одна из причин, почему производительность SSD падает со временем: он чересчур загружен.

Для того, чтобы поддерживать сбор мусора на пике эффективности, традиционным советом будет поддержание 20-30 процентов дискового пространства пустыми . Для накопителя емкостью 250 Гб это будет значить, что вы можете использовать только 200 Гб максимум.

Долговечность

Последняя деталь, о которой нужно подумать, это то, как долго SSD будет вам служить. Только 74 % жестких дисков выживают после четвертого года жизни. Как по сравнению с такими результатами ведут себя SSD?

В отличие от HDD, SDD не имеют в своем составе движущихся частей - что очень хорошо для тихой работы, а также подразумевает, что нечему изнашиваться. Следовательно, механически повреждения не должны вас волновать.

Плохая новость, с другой стороны — это то, что SSD более подвержены поломкам из-за перепадов электричества. Потеря энергоснабжения во время работы устройства может обернуться повреждением данных или даже полномасштабной поломкой устройства.

К тому же, блоки памяти на SSD имеют ограниченное число возможных сессий записи. Если вы постоянно записываете данные на SSD (порядка 1 Гб в сутки), то, возможно, устройство потеряет возможность записывать данные (хотя чтение все еще будет возможным).

Ожидаемая продолжительность жизни твердого накопителя - 5-7 лет. С каждым годом после истечения данного срока вероятность поломки устройства возрастает.

Подходит ли вам SSD?

Если вы стеснены в средствах, вас не волнует скорость, либо вы прежде всего беспокоитесь за сохранность данных, то вам стоит остановиться на традиционном жестком диске. Для всех остальных как раз настало самое время перейти на SSD, если вы этого еще не сделали.