Твердотельные накопители (SSD) - преимущества и недостатки
Для начала давайте разберёмся в определениях. Жёсткий и твёрдотелый - в чём разница?
Что же такое жёсткий диск , который также очень часто называют HDD, винчестер, хард, винт и т. д.?
HDD (англ. hard disk drive) - устройство хранения данных, основанное на принципе магнитной записи. Информация записывается на пластины, покрытые слоем ферромагнетика. Диски закрепляются на шпинделе, который вращается с очень высокой скоростью (до 15 000 оборотов в минуту). Помимо механической части присутствует также и блок электроники, собственно, который и управляет всей механикой устройства.
Первый серийный жёсткий диск был произведён компанией IBM в 1956 году, весил 971 кг, имел общий объём памяти около 3,5 мегабайта. История стремительно развивалась, и к 2011 году нормой для винчестера стал 1 терабайт. На данный момент существуют двух- и даже трёхтерабайтные накопители.
Принцип работы жёсткого диска базируется на регистрации изменений магнитного поля вблизи головки диска.
Основными игроками на рынке жёстких дисков являются компании Fujitsu , Seagate , Western Digital , Samsung , Hitachi .
Чем больше становился объём жёстких дисков, тем больше становился объём передаваемой информации. В общей механической структуре жёсткого диска и кроется основной его недостаток - относительно невысокий объём передаваемых данных в секунду (средние модели производителей на данный момент обладают установившейся скоростью передачи данных около 100-150 Мб/с). Кроме того, чем выше скорость передачи данных, тем сильнее греется жёсткий диск.
Для многих задач, а также повседневного использования компьютера этих скоростей вполне хватает, однако при специализированном использовании (графические станции, профессиональные игровые компьютеры, вычислительные центры и др.) именно жёсткий диск накладывает существенные ограничения на общую производительность системы.
Первые разработки по изобретению принципиально нового носителя были начаты в 1970-х годах. В 1978 году компания StorageTek представила первый полупроводниковый накопитель современного типа, тем самым заложив фундамент в разработку твёрдотелых накопителей SSD. И только в 2008 году южнокорейской компании удалось создать первый SSD объёмом 128 Гб, похожий на современные аналоги, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле.
Массовое производство было организовано только в 2009 году. На данный момент существуют накопители объёмом 720 Гб, стоимость которых начинается от 60 000 рублей, например модель IBIS OCZ 3HSD1IBS1-720G от компании OCZ.
Итак, что такое SSD
В переводе с английского solid-state drive, значит, «диск без движущихся частей». Твёрдотелый накопитель - это запоминающее устройство, принцип работы которого основан на использовании перезаписываемых микросхем и контроллера. Часто пользователи путают терминологию и называют SSD жестким диском. Это неправильно -ввиду технических особенностей твердотелых дисков. Отличительной особенностью носителя данного типа от HDD является то, что при чтении данных с SSD нет необходимости в совершении механических операций, всё время уходит только на передачу адреса и непосредственно самого блока. Соответственно, чем быстрее сама память устройства и контроллера, тем быстрее осуществляется общий доступ к данным.
Однако с процессом изменения или стирания данных у SSD-накопителей не всё так просто. Это связано с тем, что память пишется блоками по 4 Кб, а стирается по 512 Кб.
При модификации блоков происходит следующая последовательность действий:
1. Во внутренний буфер считывается блок, который содержит изменения.
2. Производится необходимая модификация байт.
3. Блок стирается из флеш-памяти.
4. Вычисляется новое местоположение данного блока.
5. Блок записывается на новое место.
Во время удаления файлов физически они не удаляются, а только помечаются системой как удаленные, однако SSD не знает, какие именно данные являются пользовательскими, а какие удалёнными, и фактически приходится все блоки обрабатывать по вышеупомянутой схеме. Данная система приводит к тому, что при большом количестве данных на диске общее время работы значительно увеличивается, что тормозит всю работу.
Безопасность и надежность SSD
Если говорить о возможности восстановления данных с SSD, то можно отметить следующие моменты:
- Данные не удаляются сразу, как и в HDD, даже если перезаписать файл по верху другими данными.
- Процесс восстановления данных достаточно трудоёмок, в связи с тем что необходимо правильно подобрать порядок, объединить результаты, а также выбрать необходимый алгоритм, эмулирующий работу контроллера носителя.
Надёжность SSD напрямую зависит от надёжности контроллера и его прошивки, поскольку именно контроллер располагается между интерфейсом и микросхемами памяти и вероятность его повреждения, в случае неполадок с питанием, очень велика.
Правила работы с твёрдотелыми носителями для продления их цикла жизни и повышения общей скорости:
- Все данные, которые часто меняются (различные временные данные, swop-файлы и т. п.), перенести на обычный HDD.
- Отключить дефрагментацию диска.
- Периодически обновлять прошивку контроллера.
- Оставлять около 20 % раздела диска постоянно свободными, это повысит общую производительность.
Преимущества SSD перед жёсткими дисками:
- Очень высокая скорость чтения блоков данных, которая фактически ограничивается только пропускной способностью интерфейса контроллеров.
- Низкое энергопотребление.
- Бесшумность.
- Отсутствие механических частей, что ведёт к меньшему числу возможных поломок.
- Малые габаритные размеры.
- Высокая температуростойкость.
Недостатки SSD:
- Ограниченное число циклов перезаписи ячеек памяти (от 10 000 до 100 000 раз). По достижении лимита ваш накопитель просто перестанет работать.
- Высокая цена. По сравнению с ценой HDD за 1 Гб (около 1,6 руб/Гб у HDD объёмом 1 Тб против 48 руб/Гб у SSD объёмом 128 Гб).
- Невысокий объём диска по сравнению с HDD.
- Проблема совместимости с некоторыми версиями операционных систем (некоторые ОС попросту не учитывают специфику твёрдотелых носителей, что приводит к очень быстрому износу носителя).
Компании и производители SSD, которым смело можно доверять:
Примеры моделей:
Средняя стоимость - 15 000 руб.
Отличный представитель семейства твёрдотелых, обладающий скоростью чтения до 355 Мб/с и скоростью записи до 215 Мб/с, подключается через интерфейс класса SATA 6 Гб/с.
128Gb Kingston SV100S2/128G SATA 2.5" V100-Series
Средняя цена - 6000 руб.
Хороший SSD-носитель, имеющий интерфейс подключения типа SATA-2. По техническим характеристикам от производителя - скорость записи до 230 Мб/с, скорость чтения до 250 Мб/с.
SSD Corsair CSSD-V64GB2-BRKT
Более дешёвый накопитель, меньшего объёма, с интерфейсом подключения SATA.
Средняя стоимость - 3700 р. Обладает скоростью записи до 130 Мб/с и чтения до 215 Мб/с.
Выводы
На данном этапе развития технологий, когда твёрдотелые носители практически в 30 раз дороже жёстких дисков по цене за 1 гигабайт, целесообразность использования SSD в повседневной жизни обычного пользователя спорна, однако если вы хотите ускорить время загрузки операционной системы и похвастаться этим перед друзьями, то SSD точно для вас. Оправданно использование SSD в мобильных устройствах, серверах, имеющих высокую нагрузку на дисковую систему, а также в тех случаях, когда используются профессиональные приложения, требующие высокой скорости доступа к данным.
Наверное, каждый человек, который знаком с компьютерной техникой, знает или хотя бы слышал о таком устройстве, как SSD-накопитель. Что это такое и какую роль оно выполняет в работе компьютера? Если кратко, SSD используется для записи и хранения персональных данных пользователя. Можно возразить, что для этого существуют жесткие диски. И данное утверждение будет совершенно правильным, ведь эти составляющие компьютера выполняют идентичные функции. Так для чего изобрели SSD-диск, что это, как он работает и чем отличается от обычного HDD? На все эти вопросы можно найти ответы в данной статье.
Чем отличаются винчестер и жесткий диск SSD? Что это за устройство и каковы главные принципы его работы?
На сегодняшний день основным местом для хранения большинства файлов на компьютере является винчестер. Если его разобрать, то внутри можно обнаружить довольно хрупкий механизм. Состоит он из магнитных пластин, вращающихся на специальной головке. Между этими пластинами передвигается каретка, которая находит и считывает необходимую информацию. Механизм жесткого диска напоминает граммофон, вот только функции эти приборы выполняют разные. В отличие от механизма музыкального аппарата каретка винчестера движется со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту и выполняет работу, связанную с копированием и записью информации.
Что касается SSD-диска, или, как его принято называть, твердотельного накопителя, то он используется в тех же целях, что и жесткий диск. Вот только работает он совершенно по-другому. Внутри этого устройства нет никаких движущихся элементов, а установлены специальные чипы для хранения информации. Твердотельный накопитель напоминает собой большую флешку, которую можно поставить на место винчестера.
Основные принципы работы твердотельных накопителей
Память SSD-дисков состоит из специальных блоков, которые разделены на ячейки, где и хранятся нужные данные. Все бы хорошо, но главная проблема возникает, когда нужно имеющуюся информацию удалить или заново записать. Дело в том, что с одного блока невозможно удалить часть информации, а приходится форматировать весь сектор. При этом необходимые данные запоминаются в ячейках соседних блоков и лишь потом перезаписываются на старое место. Предположим, нужно сохранить данные размером в 10 Кб. При этом блок памяти имеет объем 20 Кб, 10 Кб из которых уже заняты. В таком случае имеющаяся на диске информация переносится в другое место, удаляется весь блок целиком и только потом записываются старые и новые данные. Получается, что для проведения одной операции система выполняет еще несколько дополнительных действий, что приводит к замедлению работы и ускоряет изнашивание твердотельного накопителя.
Для увеличения производительности устройства необходимо использовать специальную программу TRIM, или, как ее иногда называют, усечение SSD. Что это такое и как работает, рассмотрим далее. TRIM - это даже не приложение, а специальная команда, которую отправляет операционная система на твердотельный накопитель для обозначения неиспользуемых элементов. Благодаря этой функции можно сразу удалять ненужные файлы, избегая дополнительных операций с перенесением информации в соседние блоки. А это значительно повышает производительность SSD. Но данная команда не поддерживается устаревшими версиями операционных систем. Поэтому для подключения TRIM на компьютере должны быть установлены Windows 7 или 8, Linux версии 2.66.33 или выше.
Из чего состоит SSD?
Изучив отличия двух видов хранилищ информации, более подробно остановимся на том, как устроены твердотельные накопители SSD, что это за устройства и как они функционируют. С виду это обычная коробка с разъемами для подключения к компьютеру. В основном SSD-диски для домашнего пользования комплектуются интерфейсами Sata, USB 3.0 и PCI-Express, которые без проблем обеспечивают необходимую скорость записи и чтения.
В твердотельных накопителях отсутствуют какие-либо движущиеся механические детали. Благодаря этому они гораздо устойчивей к внешним факторам воздействия. Например, обычный HDD-диск - достаточно хрупкая вещь, ведь если во время тряски или падения считывающая головка соприкоснется с магнитной пластиной, то это приведет к выведению из строя носителя. Но твердотельные накопители устроены совсем иначе. Внутри этих устройств устанавливаются специальные платы, на которых распаяны чипы памяти и контроллер. Некоторые SSD-диски дополнительно оснащены компактными батарейками, которые в случае внезапного отключения электричества обеспечивают кэш дополнительным питанием, и данные сохраняются на основные чипы памяти. Теперь более подробно остановимся на основных составляющих твердотельного накопителя.
Память SSD: что это и каковы ее основные функции?
В большинстве SSD-дисков используется NAND, или, как ее еще называют, flash-память. Подобные чипы применяются в обычных флешах, только в твердотельных накопителях они надежнее и имеют большую скорость благодаря наличию контроллера. Из-за невысокой стоимости они широко используются в SSD, благодаря чему данные устройства стали достаточно доступны для большинства пользователей. Еще одним плюсом этого является то, что она энергонезависимая и не потребует дополнительного питания для работы.
Помимо технологии NAND, в твердотельных накопителях иногда используется RAM-SSD. Этот вид памяти имеет большую скорость записи и чтения данных благодаря использованию чипов, применяемых при создании ОЗУ. Он потребует постоянного подключения к электричеству, поэтому в SSD-дисках, использующих RAM, часто устанавливают дополнительные аккумуляторы на случай внезапного отключения питания. Из-за высокой стоимости производства данных накопителей они редко встречаются в домашних ПК и ноутбуках. В основном RAM-SSD используются в компьютерных системах больших компаний для увеличения скорости работы с базами данных.
На сегодняшний день в большинстве накопителей применяется NAND-память. Несмотря на это, данные SSD-диски отличаются друг от друга скоростью записи, чтения данных и стоимостью. Все зависит от применяемых чипов в накопителе: SLC, TLC или SSD MLC. Что это и какая между ними разница? Так обозначаются разные Самой распространенной технологией является MLC, благодаря которой в одной ячейке можно сохранять два бита информации. TLC дает возможность записать целых 3 бита, но это приводит к более быстрому износу ячеек, поэтому данная технология не очень популярна. Самой скоростной и долговечной является SLC-память, с помощь которой можно записывать только один бит данных в каждую ячейку. Среди недостатков можно выделить только высокую стоимость, которая в 2 раза превышает цену SSD MLC.
Контроллер
Контроллер является самым важным элементом, без которого не сможет функционировать SSD-диск. Что это и какова его роль, выясним далее. Данные устройства выполняют работу по распределению нагрузки между блоками памяти, отвечают за чтение и запись информации, коррекцию ошибок и сжатие файлов. Контроллер напоминает собой командный центр, где принимаются решения, связанные с обработкой данных. Именно от этой детали зависит скорость работы твердотельного накопителя и его долговечность. Основной составляющей котроллеров является специальный микропроцессор, на который и ложится вся нагрузка. Также быстродействие устройства зависит и от качества прошивки.
Довольно много компаний занимаются производством SSD-дисков, ведь технология их изготовления достаточно проста и требует меньше времени, чем на создание классического жесткого диска. Все, что нужно, - это приобрести чипы памяти, контроллеры и платы, куда все будет распаиваться. После этого конструкцию помещают в красивый корпус с фирменным логотипом - и товар готов к продаже. Но сами комплектующие для твердотельных накопителей имеют высокую цену, к тому же больших затрат потребует создание контроллера и качественной прошивки к нему. Из-за этого стоимость SSD-дисков на сегодняшний день намного выше обычных HDD.
Гибридный SSD HDD
Теперь давайте рассмотрим гибридный SSD HDD. Что это за устройство и для чего предназначено? С каждым годом твердотельные накопители набирают все большую популярность. Технологии не стоят на месте, и стандартные винчестеры постепенно вытесняют более технологичные системы. SDD-диски присутствуют во многих компьютерах, но используются в качестве не основного хранилища информации, а дополнительного. А все потому, что их стоимость значительно выше по сравнению c обычными жесткими дисками. Чтобы компенсировать этот разрыв между двумя видами накопителей, был создан гибрид HDD SSD. Что это за устройство и какие у него преимущества, попробуем рассмотреть более подробно.
В основе гибридного накопителя находится все тот же HDD без каких-либо изменений. Но в корпус этих накопителей устанавливаются еще чипы с флэш-памятью, которая используется в качестве буферной зоны. На нее копируется та информация, которая наиболее часто используется. Это позволило увеличить скорость загрузки некоторых приложений и самой операционной системы, если сравнивать с обычными жесткими дисками. Максимальный объем флэш-памяти в таких гибридных SSD - 8ГБ. Что это дало в результате? На деле имеем что-то среднее между винчестером и небольшим твердотельным накопителем. В буферную память нельзя загрузить данные или установить приложения. Она используется в качестве резерва для запуска приоритетных программ, которые пользователь не может контролировать самостоятельно. Что касается цены, то стоимость гибридных накопителей ниже стандартных SSD, но выше, чем HDD, к тому же они не очень популярны в нашей стране, поэтому продаются не везде.
Преимущества твердотельного накопителя
Неотъемлемой частью современного компьютера является SSD-накопитель. Что это за устройство и как оно работает, мы выяснили, осталось выделить его основные плюсы и минусы по сравнению с обычными HDD. Начнем с положительных сторон твердотельных накопителей.
Самым главным преимуществом SSD является невероятная и записи информации. Они в несколько раз производительней жестких дисков. Например, скорость обработки данных некоторых накопителей превышает 500 Мб/с. На практике это дает более быструю работу программ и самой операционной системы, которая загружается в считанные секунды. Это очень важно, ведь нынешнее поколение компьютеров имеет высокую производительность, которую сильно замедляют HDD. Но с появлением новых накопителей их скорость значительно повысилась.
Следующим плюсом SSD-устройств можно назвать их более высокую устойчивость к воздействию внешних факторов. Они не имеют такого хрупкого механизма, как у винчестеров. Благодаря этому они легко переносят тряску, вибрации и умеренные удары по корпусу. Данные устройства станут отличным решением для ноутбуков. К тому же они лучше справляются с перепадами температур.
Еще одним достоинством SSD является бесшумность и невысокое энергопотребление. Из-за того что в жестких дисках имеются движущиеся механические элементы, они издают определенный уровень шума. Кроме того, в рабочем состоянии HDD имеют достаточно высокую температуру, поэтому кулерам приходится вращаться в ускоренном режиме. Но всех этих проблем лишены SSD, которые не нагреваются, не шумят и потребляют меньше электричества.
Недостатки
Оценив все преимущества твердотельных накопителей, осталось выяснить, какие слабые стороны имеет жесткий диск SSD. Что это за изъяны? Первый из них - большая стоимость подобных накопителей. Несмотря на простоту своей конструкции, изготовление чипов флэш-памяти и контроллеров - достаточно затратное дело. Но не надо огорчаться по этому поводу, ведь технологии постоянно развиваются, и постепенно цена на эти товары понижается. Через пару лет они вполне могут сравняться в цене с HDD.
После первого недостатка можно выделить и второй. Из-за высокой стоимости твердотельные накопители имеют меньшую емкость, чем жесткие диски. Например, объем памяти некоторых HDD составляет 8 Тб, в то время как SDD дошли только до 1 Тб.
Память твердотельных накопителей недолговечна, и после истечения определенного количества циклов перезаписи она выходит из строя. Хоть нынешнее поколение этих устройств имеет достаточно большой строк службы, но надо быть готовым к тому, что однажды накопитель перестанет работать, а восстановить информацию будет проблематично.
Хотелось бы добавить, что SSD достаточно плохо переносит скачки электричества. Если после одного из таких перепадов напряжения он сгорит, то добыть данные будет невозможно. В случае с HDD-диском в нем выйдет из строя определенный сектор, а большая часть останется целой, благодаря чему можно извлечь всю неповрежденную информацию.
На что стоит обратить внимание при покупке SSD?
Изучив информацию о твердотельных накопителях, многие пользователи, наверно, захотели приобрести данное устройство для своего компьютера. Но не надо сразу бежать в магазин и брать первый подвернувшийся товар. Вот несколько советов, которые помогут с выбором SSD.
Сначала необходимо обратить внимание на объем SSD. Что это такое? Другими словами, это количество встроенной в Чем выше ее значение, тем больше информации можно записать. Но не нужно покупать самые дорогие товары, ведь твердотельные накопители в основном используются для установки на них операционных систем и приложений, а главным местом хранения данных по-прежнему остается жесткий диск. Укомплектовав свою систему SSD всего на 60-120 Гб, можно достичь значительного увеличения быстродействия своего компьютера.
Немаловажную роль играет скорость чтения и копирования. Чем она выше, тем лучше, но бывает так, что материнская плата не может раскрыть весть потенциал SSD-диска из-за небольшой пропускной способности шины. Бывает так, что в старые ноутбуки или ПК вообще нет смысла устанавливать шустрые накопители, ведь даже после обновления система будет работать так же, как на обычном HDD. Поэтому стоит изучить конфигурацию своего компьютера, а уже после идти в магазин. Наибольшую имеют а для устаревших портов IDE потребуется специальный переходник для установки SSD.
Самой важной составляющей любого твердотельного накопителя является контроллер. Именно эта деталь управляет всеми процессами, связанными с обработкой информации. От того, насколько качественно она будет сделана, зависит долговечность всего устройства, поэтому рекомендуется отдавать предпочтение проверенным и отлично зарекомендовавшим себя производителям. Лидерами в производстве являются SandForce, Marvell, Intel, Indilinx.
В конце стоит обратить внимание на габариты накопителя. Для ПК это не так важно, ведь в системный блок можно установить любой SSD, а с ноутбуками могут возникнуть проблемы.
Основные правила эксплуатации твердотельных накопителей
Просмотрев отзывы пользователей и специалистов, можно сделать вывод, что неотъемлемой частью современного компьютера является SSD-винчестер. Что это такое и как работает, мы уже рассмотрели. Теперь нужно научиться им правильно пользоваться. Как это странно ни звучит, но, чтобы понять все преимущества твердотельных накопителей, необходимо придерживаться нескольких простых правил.
Не нужно заполнять всю имеющуюся память до отказа. Многие пренебрегают этим правилом, ведь SSD имеют немалую цену, поэтому пользователи покупают небольшие накопители и полностью загружают их нужной и не очень информацией. Но надо помнить о том, что если оставить менее 25 % свободного места, то скорость обработки данных значительно снизится. Дело в том, что чем больше памяти, тем выше число свободных блоков, куда можно записать данные. Когда места остается слишком мало, то информация распределяется по ячейкам соседних блоков, а это приводит к снижению быстродействия.
Стоит помнить о том, что с помощью твердотельных накопителей можно значительно повысить быстродействие компьютера, поэтому на них рекомендуется устанавливать операционную систему, приложения и требовательные игры. Но в качестве основного хранилища информации стоит использовать HDD. Это будет экономичней и практичней, ведь они легко могут справиться с воспроизведением аудио- и видеофайлов не хуже, чем SSD.
Лучше всего, чтобы на компьютере была установлена одна из последних версий операционных систем. Например, Windows XP или Vista плохо оптимизированы под работу с твердотельными накопителями и не поддерживают команду TRIM.
Продолжаем разбираться с жёсткими дисками. И сейчас поговорим об SDD.
Что такое SSD
SSD диск - компьютерное не механическое запоминающее устройство, состоящее из микросхем памяти и микроконтроллера. Происходит от английского Solid State Drive, что в буквальном переводе означает – твердотельный накопитель.
В этом определении каждое слово имеет смысл. Не механическое устройство означает, что в нем нет механических частей – внутри ничего не движется, не жужжит и не шумит. Как следствие - ничего и не стачивается, не изнашивается. Поскольку SSD диски пришли на смену традиционным механическим, то это свойство очень важно. Старым дискам были страшны вибрации во время работы, твердотельным накопителям – нет.
Микросхемы памяти используются для хранения информации. Контроллер на диске позволяет получать данные из ячеек памяти и записывать в них, передавая данные на общий интерфейс компьютера, вне зависимости от специфики работы памяти носителя. Гигантская флешка – вот что такое SSD диск, может показаться на первый взгляд, но только с кучей бесполезных компонент.
Для чего нужен SSD
В любом компьютере SSD идет на замену обычным HDD. Он работает быстрее, имеет маленькие габариты и не издает звуков. Высокая скорость загрузки приложений и операционной системы повышает комфортность в работе с ПК.
Что такое SSD в ноутбуке, где каждый ватт энергии на счету? Разумеется, в первую очередь – это очень экономный носитель информации. Он способен работать с зарядом аккумулятора дольше. К тому же у него очень небольшие размеры, что позволяет включать SSD в самые компактные аппаратные конфигурации.
Из чего состоит SSD
Небольшой корпус, в котором расположена маленькая печатная плата – это SSD диск внешне. На эту плату припаяно несколько микросхем памяти и контроллер. На одной из сторон этой коробки находится специальный разъем – SATA, который позволяет подключать SSD диск как любой другой накопитель.
Микросхемы памяти используются для хранения информации. Это не оперативная память, которая есть в каждом компьютере. Память в SSD диске способна хранить информацию и после выключения. Память SSD дисков энергонезависима. Как у обычного диска данные хранятся на магнитных пластинах, здесь данные хранятся в специальных микросхемах. Запись и чтение данных происходит на порядок быстрее, чем при работе с пластинами механических дисков.
Контроллер на диске – такой себе узкоспециализированный процессор, который умеет очень эффективно распределять данные в микросхемах. Также он выполняет часть служебных операций по чистке дисковой памяти и перераспределении ячеек при их изнашивании. Для работы с памятью очень важно выполнять своевременно служебные операции, чтобы не произошло потери информации.
Буферная память, как и на обычных дисках, используется для кэширования данных. Это быстрая оперативная память на SSD накопителе. Данные, вначале читаются в буферную память, изменяются в ней, а затем только пишутся на диск.
Как работает SSD диск
Принцип работы SSD диска основан на специфике работы ячеек памяти. Больше всего распространена сейчас память типа NAND. Обработка данных осуществляется блоками, а не байтами. Ячейки памяти имеют ограниченный ресурс циклов перезаписи, то есть чем чаще данные пишутся на диск, тем быстрее он выйдет из строя.
Чтение данных выполняется очень быстро. Контроллер определят адрес блока, который нужно считать, и обращается к нужной ячейке памяти. Если в SDD диске читается несколько непоследовательных блоков, то это никак не сказывается на производительности. Просто происходит обращение к другому блоку по его адресу.
Процесс записи данных сложнее и он состоит из ряда операций:
- чтение блока в кэш;
- изменение данных в кэш памяти;
- отработка процедуры стирания блока на энергонезависимой памяти;
- запись блока во флеш-память по адресу, вычисленному специальным алгоритмом.
Запись блока требует нескольких обращений к ячейкам памяти на диске SSD. Появляется дополнительная операция по чистке блока, перед записью. Для того, чтобы ячейки флеш-памяти изнашивались равномерно, контроллер специальным алгоритмом вычисляет номера блоков перед записью.
Операция стирания блоков (TRIM) выполняется SSD дисками во время простоя. Это делается для того, чтобы уменьшить время выполнения записи блока на диск. При записи алгоритм оптимизируется путем удалением этапа стирания: блок просто помечается как свободный.
Операционные системы выполняют самостоятельно команду TRIM, которая приводит к чистке подобных блоков.
Виды SSD дисков
Все SSD диски разделяются на несколько видов в зависимости от того, по какому интерфейсу они подключатся к компьютеру.
- SATA – диски подключаются к компьютеру по тому же интерфейсу, что и обычные HDD. Выглядят они как диски для ноутбуков и имеют размер 2,5 дюйма. Вариант mSATA более миниатюрен;
- PCI-Express – подключаются как обычные видеокарты или звуковые карты в слоты расширения компьютера на материнской плате. Обладают более высокой производительностью и, чаще всего, ставятся на серверах или вычислительных станциях;
- M.2 – миниатюрный вариант чаще PCI-Express интерфейса.
В современных SSD накопителях используется в основном NAND память. По ее типу их можно разделить на три группы, которые появлялись хронологически: SLC, MLC, TLC. Чем новее становилась память, тем ниже становилась надежность ее ячеек. Емкость при этом росла, что помогало снизить себестоимость. Надежность диска целиком зависит от работы контроллера.
Не все производители SSD дисков сами изготавливают флеш-память для своих устройств. Свою память и контроллеры производят: Samsung, Toshiba, Intel, Hynix, SanDisk. Мало кто из пользователей слышал о SSD диске производства Hynix. Известный производитель флеш накопителей Kingston использует память и контроллеры фирмы Toshiba в своих дисках. Samsung сам занимается развитием технологий по производству памяти и контроллеров и комплектует ими свои SSD накопители.
Характеристики SSD
Мы почти разобрались с SSD накопителями, осталось только поговорить о характеристиках. Итак:
- Емкость диска. Обычно эта характеристика указывается величиной не кратной степени двойки. Например, не 256 Гб, а 240. Или не 512 Гб, а 480 Гб. Это связано с тем, что контроллеры дисков резервируют часть флеш-памяти на замену блоков, исчерпавших свой ресурс. Для пользователя такая подмена происходит незаметно и данные он не теряет. Если размер диска составляет величину 480 Гб или 500 Гб, то именно флеш-памяти на диске 512 Гб, просто разные контроллеры резервируют ее разный объем.
- Скорость диска. Почти все SSD накопители имеют скорость: 450 - 550 Мб/сек. Эта величина соответствует предельным скоростям интерфейса SATA, по которому они подключаются. Именно SATA является причиной, по которой производители не пытаются массово увеличивать скорость чтения. Скорость записи в приложениях оказывается существенно ниже. Производитель обычно указывает в характеристиках именно скорость записи на чистом носителе.
- Число микросхем памяти. От числа микросхем памяти напрямую зависит производительность: чем их больше, тем большее число операций может отрабатываться одновременно на одном диске. В одной линейке дисков обычно скорость записи растет с ростом объема диска. Объясняется это тем, что у более емких моделей число чипов памяти больше.
- Тип памяти. Более дорогая и надежная память MLC, менее надежная и дешевая TLC, а также собственная разработка Samsung - «3D-NAND». Эти три вида памяти сейчас чаще всего используются в накопителях. Во многом на современных твердотельных дисках надежность работы зависит от качества работы контроллера.
Твердотельные накопители SSD появились на рынке достаточно давно, но все большей и большей популярности они набирают в последнее время. SSD диски стоят достаточно дорого, но при этом они очень сильно улучшают производительность системы, благодаря очень высокой скорости считывания и записи данных.
В отличие от обычных жестких дисков здесь вместо магнитных дорожек используется новая технология - флеш память. Но кроме большого преимущества в производительности здесь появляется еще несколько недостатков - это строк службы, небольшой объем и высокая цена. В этой статье мы попытаемся разобраться как выбрать SSD диск для компьютера, а также рассмотрим какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Но сначала нужно выяснить что же такое SSD диски.
SSD или Solid State Drive - это запоминающее устройство без движущихся элементов на основе микросхем памяти или другими словами, твердотельный накопитель.
Обычный жесткий диск состоит из вращающегося на большой скорости магнитного диска и головки для считывания и записи данных. Запоминание данных выполняется путем намагничивания и размагничивания нужных ячеек. Но на работу с ячейкой, изменение скорости вращения диска, а главное, на перемещение записывающей головки уходит слишком много времени. Поэтому жесткий диск не может быть очень быстрым.
Но эту проблему решает SSD диск. Здесь, вместо всего этого сложного механизма используется флеш память. Благодаря этому больше нет необходимости перемещать записывающую головку, запись в любую точку диска выполняется мгновенно.
Но технология памяти на основе микросхем дороже, чем обычные жесткие диски. К тому же флеш память имеет одно очень нежелательное свойство - это ограниченное количество перезаписей. Поэтому производителям приходится придумывать различные способы размещения ячеек и компенсации, чтобы их диски работали максимально долго.
Чтобы вы смогли правильно выбрать ssd диск для своего компьютера сначала нужно рассмотреть какие типы дисков существуют.
Типы SSD дисков
За время развития этой технологии появилось несколько типов SSD дисков, они отличаются размером, способом подключения к компьютеру, скоростью работы и способом размещения ячеек памяти.
Размеры и способы подключения
Размер, способ подключения SSD диска к материнской плате и скорость работы связаны между собой, потому что эти характеристики зависят именно от интерфейса подключения. Рассмотрим самые распространенные способы подключения SSD чтобы вы знали какой ssd выбрать:
- SATA - эти SSD диски подключаются к тому же самому интерфейсу, что и привычные HDD диски. Для совместимости с местом для установки эти диски имеют корпус размером 9х7х2,5 сантиметров, что соответствует размеру HDD. В наше время они используются чаще всего, поскольку могут быть легко установлены в любой компьютер или ноутбук вместо обычного жесткого диска. Но у такого варианта есть ограничение - максимальная скорость передачи данных - 6 Гб/секунду. Для HDD это очень большая цифра, но некоторые SSD могут развить и больше.
- mSATA - точно такой же интерфейс подключения, как и у SATA, а поэтому та же скорость работы. Только здесь нет такого большого корпуса. Такой вид SSD часто применяется для ноутбуков. Отличие этого типа дисков только в размере.
- PCIe - эти диски имеют вид обычной карты PCI и благодаря использованию этого интерфейса могут развивать скорость передачи данных до 30 Гб/сек. Но они могут использоваться только в персональных компьютерах из-за своего размера, а также стоят в два, а то и три раза дороже обычных SATA SSD.
- NVMe - модификация PCIe SSD дисков, которая дает еще большую производительность благодаря специальным оптимизациям, но на данный момент она совместима только с новыми материнскими платами. Корпус выглядит точно так же как и у PCIe.
- M.2. - это уменьшенный вариант SSD диска для PCI. Он работает по тому же протоколу и позволяет развивать такую же скорость работы с данными, но вместо большого корпуса выполнен в форме одной небольшой платы. Большинство современных плат уже поддерживают слоты такого типа, но также они могут быть подключены просто через PCI.
Способы организации ячеек памяти
По способу организации ячеек памяти SSD накопители делятся различаются количеством бит, которые хранятся в одной ячейке. Фактически, чем меньше, тем больше ресурс перезаписей и скорость работы, но в то же время и выше цена. Поэтому производители пытаются удешевить производство путем увеличения количества данных в одной ячейке. На данный момент существуют такие типы памяти:
- SLC NAND - этот тип памяти разработан достаточно давно. В одной ячейке размещается один бит данных. Он гарантирует максимальную производительность и до десяти тысяч перезаписей данных, но стоит очень дорого и поэтому не выпускается.
- MLC NAND - это следующее поколение флеш памяти, в которой на одну ячейку припадает два бита. Количество возможных перезаписей снижается до трех тысяч раз, и скорость работы падает вдвое. Но зато цена таких устройств уже более-менее приемлемая.
- TLC NAND - в этом стандарте в одной ячейке уже размещается 3 бита данных и ресурс перезаписи падает до 1000. Но они еще дешевле. Производители нашли выход из ситуации, добавляя различные контроллеры балансировки, которые подменяют вышедшие ячейки на резерв, а также пытаются дать одинаковую нагрузку на все ячейки. Также используется кэш из памяти типа SLC. Все это позволяет гарантировать работу SSD до 3 лет и больше.
Сейчас чаще всего используется TLC и MLC с различными оптимизациями.
Как выбрать SSD диск?
Теперь, когда вы уже знаете какими бывают SSD диски давайте рассмотрим как выбрать SSD диск для компьютера. Новые пользователи обращают внимание только на объем, цену и размер. Но нужно еще учитывать тип размещения памяти, способ подключения и производителя контроллера.
Объем памяти SSD
Чем больше размер тем больше цена устройства, но в то же время больше ресурс перезаписи, потому что контроллер имеет больше пространства чтобы перераспределить нагрузку между всеми ячейками. Чаще всего SSD диски имеют размер 128, 256 Гб и 1 Тб. Чаще всего, под систему пользователи берут SSD размером 128 Гб под систему.
Способ подключения
Фактически существует только два способа подключения: с помощью интерфейса SATA и PCI. SATA более распространенный и универсальный. Такой SSD диск может быть установлен как в компьютер, так и в ноутбук. Но если вы хотите очень большой скорости лучше выбрать интерфейс PCI.
Тип памяти
Чтобы узнать какой ssd лучше выбрать 2016 для компьютера нужно обратить внимание на тип памяти. Первый тип памяти, SLC - сейчас уже не выпускается. На рынке распространены два типа - MLC и TLC. Первый дороже, но имеет ресурс записи 3000 тысяч раз, а скорость работы с данными 50 миллисекунд. Такие диски при обычном использовании могут служить 5-7 лет, но стоят дороже.
Диски, использующие память TLC, имеют ресурс записи 1000 раз, 75 миллисекунд время чтения и около трех лет-пяти лет срок службы. Для домашнего компьютера вполне можно выбирать память TLC. Но если вы очень часто копируете большие файлы, то лучше выбрать MLC.
Производитель чипа
Есть еще один очень важный параметр, на который стоит обратить внимание. Это производитель чипа контроллера. С одной стороны, может показаться что это не имеет значения, но у каждого производителя есть свои особенности и недостатки.
- SandForce - это один из самых популярных контроллеров. Он достаточно дешев и имеет хорошую производительность. Главная особенность - использование сжатия при записи данных на носитель. Но есть недостаток - при заполнении диска скорость записи существенно падает;
- Marvel - похожий на SandForce, имеет отличную скорость работы, но она уже не зависит от процента заполнения диска. Недостаток - слишком дорогой;
- Samsung - тоже достаточно популярные контроллеры. Имеют поддержку шифрования AES на аппаратном уровне, но иногда можно наблюдать снижение скорости из-за проблем с алгоритмом сборки мусора;
- Fizon - имеет отличную производительность, небольшая цена и отсутствие каких-либо проблем, которые бы снижали скорость. Но тут есть свой недостаток. Он плохо себя показал в операциях с произвольной записью и чтением;
- Intel - лучше Fizon, но намного дороже.
Основные производители плат памяти - это Samsung, SanDisk, Intel и Toshiba. Но платы памяти не настолько отличаются, поэтому большого значения выбор производителя платы не имеет.
Начиная разговор про SSD-диски, а тема эта интересна и довольно обширна (чего только стоят многочисленные споры о технологиях, быстродействии, надежности и прочих характеристиках на профильных форумах), следует определиться с понятиями, что же такое SSD-диск для компьютера. В чем его отличия от привычных жестких дисков, какие преимущества имеет, что в нем хуже, если сравнивать с классическими винчестерами. Итак, поехали?
Что такое SSD-диск для компьютера
Сначала расшифруем аббревиатуру SSD – англ. «Solid-State Drive», он же «твердотельный накопитель» по-нашему. Название, на первый взгляд, не очень понятное, но оно заключает в себе принцип работы накопителя.
Классический винчестер – это набор вращающихся с большой скоростью пластин (коих может быть от одной до нескольких), на которые записывается вся информация, и блок магнитных головок, перемещающихся над поверхностью этих пластин и считывающих (или записывающих) нужные файлы.
Надо сказать, что если в приложении к традиционным винчестерам понятие «диск» имеет под собой вполне определенную основу (запись действительно производится на диск, установленный внутри этого устройства), то в случае твердотельных накопителей частей, хоть чем-то напоминающих эту геометрическую фигуру, просто нет. Наверное, уместнее использовать понятие «накопитель», хотя «диск» – это привычно, коротко, понятно.
Здесь сразу виден один из недостатков классической технологии хранения данных – жесткие диски чувствительны к вибрациям, ударам, которые могут быстро вывести их из строя. Малейшее касание головки диска может привести если не к мгновенной поломке, то стать причиной появления проблем в обозримом будущем.
Совсем другое дело твердотельный жесткий диск. Здесь нет ни одной вращающейся или как-то перемещающейся детали. Если посмотреть на то, как выглядят внутренности такого диска, то ничего особо интересного там нет, обычная печатная плата с расположенными на ней микросхемами. И все. Вся информация хранится именно в этих микросхемах (NAND-памяти), а управляет процессом чтения/записи контроллер, микросхема которого располагается здесь же.
Раз нет движущихся частей, то такой накопитель в гораздо меньшей степени боится тряски, перемещений, ударов. В разумных пределах, конечно. Бить по нему молотком или кидать в соседского кота все же не стОит.
Как выглядит SSD-диск
Когда речь заходит о накопителях, то одной из характеристик, определяющих принципиальную возможность применения того или иного устройства в данном ноутбуке или стационарном ПК, является «форм-фактор», он же – типоразмер. Это стандарт, задающий его размеры, расположение и количество разъемов, других элементов, который должны соблюдать устройства. Например, «форм-фактор» есть у дисков, материнских плат и т. п.
Внешне SSD-диск соответствует своими размерами жесткому диску формата 2.5 дюйма, которые используются в ноутбуках, нетбуках и прочих подобных компьютерах. Сделано это специально, чтобы была возможность легко заменить один накопитель другим.
Теоретически, отсутствие механических частей позволяет изготовить эти накопители любой формы, чем и пользуются производители, правда, в существующих ограничениях форм-фактора. Помимо привычных небольших прямоугольных коробочек выпускаются твердотельные накопители в виде компактных продолговатых печатных плат с разъемом (M.2 или mSATA) и микросхемами. Это другой форм-фактор, предназначенный для установки в соответствующий разъем (например, M.2), что позволяет сильно уменьшить габариты устройства, разместив такой диск непосредственно на материнской или специальной переходной плате. Впрочем, о форм-факторах (т. е. габаритных размерах и используемых разъемах) поговорим в другой раз.
Важно, что если в вашем компьютере используется 2.5-дюймовый (ноутбучный) винчестер, то установить на его место такого-же форм-фактора SSD не составит проблемы. Даже если речь идет о стационарном компьютере, где в ходу жесткие диски размером 3.5 дюйма, то многие производители корпусов уже предусматривают места для установки накопителей меньшего формата. В крайнем случае, можно воспользоваться переходником с 3.5 на 2.5 дюйма.
Преимущества и недостатки SSD
Когда речь заходит о SSD-дисках, то первое, о чем говорится – это о существенно большей скорости работы. И это действительно так. Даже самый недорогой, бюджетный SSD-диск будет намного быстрее любого механического жесткого диска. Скорость работы компьютера изменится в лучшую сторону.
Чем еще хороши эти накопители:
- Как уже говорил выше, не боятся тряски, механических ударов.
- Очень высокая скорость чтения и записи, может превышать таковую у жестких дисков в несколько раз.
- Меньшее энергопотребление. Ноутбук с таким диском проработает от аккумуляторов немножко дольше.
- Меньший нагрев.
- Бесшумная работа.
Сравнение некоторых характеристик двух накопителей (SSD и HDD), которые установлены в моем ноутбуке, приведены на картинках в конце статьи.
Естественно, не может быть, чтобы все было так хорошо и не было ничего плохого. На самом деле, плохого действительно нет, но некоторые недостатки присутствуют. Первый из них, который упоминают, когда заходит про SSD-диск для компьютера – цена, которая выше, чем у обычных жестких дисков.
В данном случае речь идет о так называемой «цене за 1Гб». Это значение, которое можно получить, разделив цену среднестатистического жесткого диска на его объем. Например, возьмем обычный HDD емкостью 500 Гб. При цене в 2800 (примерно) рублей, стоимость гигабайта объема будет стоить 2800/500 = 5.6 р.
Стоимость самого дешевого SSD-накопителя примерно такого объема (480 Гб) составляет ориентировочно 8700 р (цены розничные). Получается, что в случае SSD стоимость 1 Гб будет 8700/480=18.13 р. Сразу приходит на ум: «Вам шашечки или ехать?»
Думаю, про подключение SSD-диска, варианты конфигураций дисковой системы компьютера мы поговорим в отдельном материале. А сейчас следует понять, что SSD – это быстрее, но дороже.
Заканчивая про недостатки, упомянем еще и надежность. В данном случае не механическая надежность или боязнь перегрева, а надежность технологии для сохранения записанных данных и гарантии того, что то, что было на диск записано, можно будет прочитать. Это вопрос дискутируемый и четкий ответ на него дать сложно. Это связано и с типом NAND-памяти, используемой в каждой конкретной модели SSD-диска, и условий использования.
Заключение
Итак, SSD-диск для компьютера размерами (если речь о 2.5-дюймовых моделях» идентичен обычным ноутбучным жестким дискам, имеет такие же разъемы для подключения и выполняет ту же функцию – хранит и обрабатывает данные. И, надо сказать, делает это очень быстро.
Разница только в принципах хранения информации, и в большем разнообразии форм-факторов, что несколько расширяет их возможности применения. Можно ли SSD-диск установить вместо обычного? Не вижу препятствий. Вытаскиваете один, на его место ставите другой – все! Хотя есть более интересные возможности.
Какой SSD-диск лучше? Возможно, поговорим и об этом, но здесь достаточно разных факторов, от которых зависит ответ, и однозначно сказать сложно. Самый лучший тот, который самый быстрый – наверное да, но цена… Лучший тот, в котором соблюден баланс между скоростью, надежностью долговечностью и ценой? А почему нет? В общем, это тема для отдельного разговора и, возможно, спора.
Сейчас заканчиваем про то, что же такое SSD-диск.
