Твердотельные накопители SSD: что это такое и зачем нужен? Твердотельный накопитель

В последнее время все большей популярностью стали пользоваться SSD или твердотельные накопители. Как работают твердотельные накопители, какими достоинствами они обладают, и всегда ли SSD лучше, чем накопитель на жестких магнитных дисках?

Устройство SSD

SSD - это энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. По своему внутреннему устройству твердотельный накопитель не многим отличается от обычной флешки. Информация в нем хранится в нескольких блоках флеш-памяти, для кеш-памяти используется микросхема DDR DRAM, а управляет процессом чтения записи и структурой размещения данных SSD-контроллер.

Как работает SSD

Принцип работы твердотельного накопителя несколько иной, чем у накопителя на жестких магнитных дисках, то есть HDD. При считывании информации в винчестере сначала происходит вычисление местонахождения блока данных, потом блок магнитных головок перемещается к нужной дорожке, а затем уже происходит собственно сам процесс считывания. А если запрашиваемые файлы фрагментированы и находятся в разных секторах винчестера, то процесс считывания данных сильно замедляется. В SSD-накопителях за счет отсутствия движущихся частей считывание информации происходит значительно быстрее – после вычисления контроллером адреса нужного блока доступ к данным предоставляется практически моментально.

Преимущества SSD

Популярность SSD на современном рынке объясняется рядом весомых преимуществ, которым обладают данные накопители.

• Высокая скорость чтения и записи, которая в разы превышает средние показатели большинства HDD-накопителей.
• Лучшая, чем у HDD, производительность. Показатель IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду) у SSD значительно выше, чем у накопителей на жестких магнитных дисках.
• Относительно низкое энергопотребление.
• В твердотельных накопителях нет никаких движущихся деталей, за счет чего достигается полное отсутствие шума и вибрации.
• SSD менее чувствительны к механическим воздействиям и внешним электромагнитным полям (благодаря отсутствию магнитных дисков).
• Твердотельные накопители обладают более широким диапазоном рабочих температур.
• У SSD сравнительно низкое тепловыделение, что способствует улучшению производительности как самого накопителя, так и системы в целом.

Недостатки SSD

К сожалению, при всех своих достоинствах, твердотельные накопители не лишены и недостатков, некоторые из которых могут показаться весьма существенными.

• Главная проблема SSD-накопителей – это ограниченное количество циклов перезаписи, от 10 000 в недорогих моделях SSD до 100 000 циклов в SSD с более дорогостоящим типом памяти. И хотя производители твердотельных накопителей пытаются бороться с данным недостатком, например, применяя схемы балансировки нагрузки и заменяя DRAM-память кеш-памятью, сделанной по технологии FRAM, однако проблема износа SSD по-прежнему остается актуальной.
• Второй недостаток SSD-дисков – высокая стоимость. Из-за применения инновационных технологий цена на твердотельный накопитель значительно превышает цену HDD-диска с таким же объемом и сходными характеристиками. Кроме того, стоимость SSD прямо пропорционально зависит от его емкости, тогда как цена жесткого диска далеко не всегда напрямую зависит от объема его памяти.
• После очистки SSD-накопителя с применением команды TRIM восстановление удаленных данных не представляется возможным, даже с применением специализированных утилит. Впрочем, для тех, кому нужно удалить с диска конфиденциальную информацию, данная особенность является скорее преимуществом.
• Также невозможно восстановить данные с твердотельного диска после резкого скачка напряжения. Поскольку в SSD-дисках микросхемы памяти находятся на одной плате с контроллером, то при перепадах в сети, как правило, сгорает и контроллер и память, тогда как в HDD в аналогичных ситуациях сгорает лишь плата контроллера диска.

Оптимизация SSD

Для того, чтобы твердотельный накопитель прослужил дольше, необходимо соблюдать некоторые рекомендации:

• Желательно отключить все функции, которые подразумевают в своей работе частое обращение к данным на диске. Сюда относится дефрагментация (на SSD она вообще не нужна), индексирование файлов Windows и функция Prefetch. Также можно отключить гибернацию, что освободит немного места на диске и поможет уменьшить число обращений к памяти SSD.
• Лучше всего иметь в компьютере два диска: HDD и SSD. На SSD можно хранить системные и программные файлы, а также игровые приложения (для прироста производительности, разумеется), а HDD – использовать для хранения пользовательских данных (документов, фильмов, фотографий и так далее). При этом папки с временными файлами и кешем браузера лучше перенести на HDD. Туда же можно поместить и файл hiberfil.sys.
• По возможности следует избегать полного заполнения пространства раздела твердотельного накопителя. Последние 10-20% свободного места SSD рекомендуется оставлять пустыми, так как функции TRIM необходимо пространство для перегруппировки данных, и полное заполнение диска может отрицательно сказаться на его производительности.

С егодня на рынке компьютерных составляющих жёсткие диски представлены двумя основными типами — SDD и HDD. Какой из них лучше? Разберёмся в этом вопросе детально.

HDD – классический жёсткий диск

HDD – это классический жёсткий диск, который представляет из себя коробочку, куда помещены круглые магнитные пластины и считывающие головки. На магнитных пластинах хранятся данные, а считывающие головки, соответственно, эти данные считывают. Принцип работы HDD схож с граммофоном, разве что скорость вращения шпинделя намного быстрее. Шпиндель HDD раскручивает намагниченные пластины со скоростью 5400 и 7200 оборотов в минуту. Это самые распространённые скорости вращения шпинделя у HDD, предназначенных для пользовательских компьютеров. Скорость вращения шпинделя может быть и гораздо больше – например, 10000 и более оборотов в минуту, но это уже стандарты серверного оборудования.

HDD внутри / forumrostov.ru

Что даёт скорость вращения шпинделя HDD? Этим показателем часто меряют скорость чтения и записи жёстким диском данных – чем больше скорость вращения шпинделя, тем больше скорость чтения и записи данных. Но это не совсем так, поскольку на быстродействие HDD влияют и другие его показатели – это плотность записи и время произвольного доступа.

Чем выше показатель плотности записи, тем более скоростным будет HDD. Плотность записи у современных HDD - 100-150 Гб/кв.дюйм. С показателем произвольного доступа всё наоборот, ведь это время, за которое жёсткий диск проведёт операцию чтения или записи данных на любом из участков магнитной пластины. Следовательно, чем меньше это время, тем лучше. Диапазон этого параметра, как правило, составляет от 2,5 до 16 мc.

Таким образом, в работе компьютера разница между двумя HDD со скоростью вращения шпинделя в 5400 и 7200 может быть незаметной.

HDD также отличаются физическими размерами и в технических характеристиках моделей обозначаются согласно их ширины. Это размер в 3,5 дюйма – стандартный размер HDD для сборки ПК – и 2,5 дюйма – размер HDD для ноутбуков.

SSD – жёсткий диск нового формата

SSD – в технических характеристиках компьютерных устройств также можно встретить его другое название «твердотельный накопитель» — по сути, это объёмная флешка с огромнейшей, по сравнению с HDD, скоростью чтения и записи данных. SSD быстрее HDD в 3-4 раза. На полную загрузку Windows, установленную на SSD, понадобится не более 10 секунд, в то время когда эта операционная система на HDD будет загружаться минуты две.

В чём секрет быстродействия SSD? HDD, например, при запуске Windows тратит время на поиск секторов на магнитной пластине и перемещение считывающих головок. При запуске точно такой же версии Windows с точно таким же функционалом на автозагрузке SSD просто считывает данные с конкретного блока матрицы, где эти данные находятся. На SSD-накопителе запускаются быстрее и операционная система, и программы, и отдельные файлы.

SSD внутри / fotkidepo.ru

SSD не добавляют особого веса ноутбукам, ведь весят они не более 100 г. В то время как 2,5-дюймовый HDD с весом в 700-800 г явно не облегчит ежедневный перенос устройства.

В отличие от HDD, SSD не страшны удары и падения. А вот, уронив нечаянно ноутбук, можно добавить себе хлопот – и на замену HDD, и на восстановление данных.

SSD работают бесшумно, в то время как хороший скоростной HDD может даже мешать спать, если компьютер на ночь оставить включённым.

Кстати, о восстановлении данных, в этом вопросе SSD проигрывает HDD. Восстановить данные с SSD проблематично. Если, например, произойдёт скачок напряжения в электросети, SSD сгорит полностью, и все данные будут уничтожены. А вот у HDD в точно таком же случае сгорит лишь небольшая плата, при этом все данные останутся на магнитных пластинах. При желании IT-специалисты эти данные смогут восстановить. То же самое касается и восстановления ранее удалённых пользователем данных с помощью специального программного обеспечения. На большинстве SSD-накопителей восстановить удалённые файлы после очистки корзины не удастся. Но над этим вопросом уже работают производители SSD, более того, некоторые модели твердотельных накопителей могут физически не очищать блоки матрицы от записанных данных в момент поступления команды пользователя, а делать это позднее, когда в этом станет необходимость.

Но это далеко не самое уязвимое место твердотельных накопителей. Их недостатки также существенны, как и преимущества над HDD.

Во-первых, это цена. SSD стоит очень дорого. По цене SSD-накопителя с объёмом в 60 Гб можно купить хороший HDD на 1 Тб дискового пространства.

Во-вторых, это маленький объём – SSD с объёмом в 512 Мб на рынке компьютерных составляющих можно встретить довольно редко, куда более распространёнными стандартами являются объёмы в 128 Гб или 60 Гб. Как видим, такие расклады не делают SSD полноценным устройством для нужд пользователя, и если речь не идёт об сверхтонком ультрабуке,для хранилища файлов всё равно ноутбук или ПК придётся доукомплектовывать HDD. Использование для хранения данных только SSD, повторимся, может вылиться в приличную сумму денег.

В-третьих, SSD имеют чётко установленный ресурс использования. Перезаписать данные на твердотельном накопителе можно до 10000 раз. У HDD таких ограничений нет, да и редко когда пользователи меняют винчестер именно по этой причине. Как правило, это либо механическое повреждение, либо перегрев, либо модернизация. Учитывая высокую стоимость SSD, компьютерное устройство должно быть оснащено оперативной памятью не менее 8 Гб, чтобы можно было отключить файл подкачки Windows. Ведь постоянная перезапись данных в этом файле поможет ресурсу SSD исчерпаться быстрее.

SSD или HDD: что лучше выбрать?

Что лучше HDD или SSD? При наличии свободных денежных средств, конечно же, SSD в составе сборки ПК или в ноутбуке не помешает. Несмотря на все технические недостатки твердотельного накопителя, он выгоден для использования его в качестве системного раздела для Windows. Если доходы пока что особо не располагают к серьёзным тратам денег, хороший скоростной HDD – куда более практичный вариант.

Фото на главной: Жесткий диск HDD рядом с SSD диском / 123rf.com

Твердотельные накопители информации, они же SSD, активно отнимают долю на рынке персональных компьютеров у стандартных жестких дисков (HDD). В последние годы данная тенденция заметна особенно хорошо из-за понижения стоимости подобных запоминающих устройств. Цена SSD накопителей продолжает быть выше, чем у HDD, если говорить о вариациях одинакового объема, но преимущества твердотельных хранителей информации оправдывают ее.

Плюсы и минусы SSD дисков

Перед тем как приобретать SSD диск, нужно оценить плюсы и минусы, которые пользователь получит от такого решения. К явным преимуществам твердотельных накопителей перед HDD дисками можно отнести следующее:

К минусам SSD дисков можно отнести высокую стоимость и сложность приобретения подобных накопителей большого объема.

Как выбрать SSD диск

На рынке представлены твердотельные накопители от различных производителей. У одной компании может быть несколько линеек SSD дисков, которые различаются по стоимости. Важно при подборе SSD обращать внимание на основные параметры, выбирая оптимальные для своих задач варианты.

Объем SSD

Главный параметр при выборе твердотельного диска – это его объем. На рынке можно найти модели с различным свободным местом для хранения информации, и перед покупкой важно определиться для каких целей будет использоваться накопитель.

Чаще всего SSD диски приобретаются для повышения скорости загрузки и работы операционной системы. Если на диск будет установлена только Windows, Linux или другая система, имеет смысл выбрать накопитель объемом в 128 Гб или 256 Гб, в зависимости от того, как много информации пользователь хранит в системных папках, например, «Мои документы». В среднем, операционная система занимает 40-60 Гб (если речь идет о Windows).

Если приобретать твердотельный диск в качестве единственного накопителя данных в компьютере, следует выбирать размер SSD, в зависимости от предназначения PC и активности работы за ним.

Скорость SSD

Параметр, на который обращает особое внимание производитель дисков – это скорость работы. На коробке каждого твердотельного накопителя можно увидеть информацию о том, насколько быстро работает на запись и чтение хранитель информации. Однако такие цифры в большинстве случаев являются маркетинговой уловкой, и на деле они гораздо ниже. Связано это с тем, что производитель дисков указывает максимальную последовательную скорость чтения/записи, которая не играет большой роли в процессе стандартной работы с компьютером.

При выборе SSD диска нужно обращать внимание на его скорость работы в случайных операциях записи и чтения блоков информации размером в 4K. Именно с такими данными накопителю в компьютере приходится работать на протяжении 90% времени, изредка выходя на пиковые значения. Узнать сведения о реальной скорости работы SSD можно при помощи различных программ, поэтому перед покупкой накопителя рекомендуется ознакомиться в интернете с тестами конкретной модели диска.

Обратите внимание: В большинстве случаев наиболее быстрые диски в стандартных задачах те, которые имеют высокую максимальную последовательную скорость чтения/записи, но это не всегда так. К тому же, указанные производителем SSD значения могут быть завышены.

Интерфейс подключения SSD

SSD диски могут подключаться к компьютеру по одному из следующих интерфейсов:

• SATA 2;
• SATA 3;
• PCIe-E.

Наиболее быстрые модели используют интерфейс SATA 3, который имеет повышенную пропускную способность.

Что касается PCIe-E SSD накопителей, их найти в продаже практически невозможно. Такие диски используются для специфических задач, когда нет возможности подключить аксессуар через SATA любой версии. Использование PCIe-E разъема нецелесообразно с точки зрения его пропускной способности.

Чип памяти SSD

В зависимости от чипа памяти, используемого в хранилище информации, разнится количество бит в одной ячейке, скорость работы накопителя и число возможных перезаписей информации. В SSD можно встретить чипы SLC, MLC и TLC. Их сравнительные характеристики приведены в таблице:

В продаже наиболее часто можно найти твердотельные накопители, выполненные на чипах MLC. Это оправдано стоимостью их производства и характеристиками. Накопители с чипами SLC чаще используются для серверов, а SSD на их основе обладают высокой стоимостью. Что касается TLC чипов памяти – они распространены в съемных носителях информации (флешках), которым не требуется столь большое количество циклов записи/чтения, как SSD дискам, устанавливаемым в компьютер.

Контроллер SSD

От стабильности и грамотности работы контроллера в твердотельном накопителе во многом зависит его скорость, долговечность, поддержка дополнительных технологий и многие другие базовые параметры. Выбирать необходимо SSD, в которые установлен накопитель от одной из ведущих фирм в данной области: Intel, Marvell, Sandforce или Indilinx.

Обратите внимание: Если на диске указана высокая скорость работы, но в нем стоит плохой контроллер от неизвестной фирмы, велика вероятность, что такой накопитель не проработает долго или у него будут возникать проблемы в процессе записи/чтения информации. Именно поэтому не рекомендуется покупать «no-name SSD», про которые нет никакой информации, кроме параметров максимального последовательного чтения/записи.

Дополнительные опции и параметры SSD

При покупке твердотельных накопителей можно заметить различные пункты и опции, указанные в их характеристиках. Расшифруем наиболее распространенные из них:

• IOPS – данный показатель говорит о том, какое количество операций за секунду способен выполнить накопитель. На него следует обращать внимание, поскольку в большинстве случаев он способен больше сказать о реальной скорости диска, чем информация о максимальных параметрах чтения/записи;
• MTBF – время работы твердотельного диска до выхода из строя. Измеряется данный параметр в часах, и не все производители накопителей указывают его. Вычисляется MTBF на основе проведенных испытаний, в течение которых диски нагружаются до момента, пока они не откажут, после чего высчитываются средние значения;
• TRIM – опция, которая присутствует в контроллере практически всех SSD. Она подразумевает, что «мозг» накопителя всегда будет осведомлен, какие ячейки очищены от ранее содержавшейся в них информации, тем самым диск получает возможность их задействовать;
• S.M.A.R.T. – диагностическая опция, которая присутствует практически в каждом твердотельном накопителе информации. Она необходима, чтобы диск мог самостоятельно оценивать свое состояние, тем самым примерно рассчитывая время до выхода из строя;
• Garbage Collection – опция, предназначенная для автоматической очистки памяти от «фантомных» файлов и прочего «мусора».

Миф, что SSD работают в разы меньше, чем HDD давно развеян. При стандартной загрузке твердотельными жесткими дисками можно без проблем пользоваться на протяжении 10 лет и более.

При апгрейде компьютера пользователей все чаще терзают сомнения, что выбрать: жесткий диск или твердотельный накопитель. У обоих типов устройств есть свои преимущества и недостатки.

Долгое время стоимость твердотельных накопителей была излишне высокой, поэтому за них голосовали рублем лишь компьютерные энтузиасты и заядлые геймеры. Для прочих пользователей жесткий диск считался более рациональным выбором, так как предлагал лучшее соотношение емкости и цены. А вот себестоимость SSD постепенно снижалась за счет перехода на более прогрессивный технологический процесс. К тому же соотношение сил на рынке существенно изменили катаклизмы, случившиеся в странах Юго-Восточной Азии в 2011 году. Сильное наводнение нарушило всю производственную цепочку, в результате чего возник дефицит жестких дисков, а цены на них во всем мире выросли почти вдвое. Впрочем, стоимость гигабайта «твердой » памяти все еще выше, нежели «жесткой», но разница уже не столь велика, чтобы можно было назвать безоговорочного фаворита.

Кто есть кто

Твердотельные накопители, которые в отличие от жестких дисков построены на основе флэш памяти, а не магнитных пластин, являются сравнительно новыми персонами на компьютерном рынке. Ранее чипы памяти использовались только в флэшках и картах памяти, на которые, тем не менее, народные умельцы умудрялись устанавливать операционные системы. Бесшумные и устойчивые к ударам флэш-диски действительно выглядели перспективно на фоне жестких дисков, но интерфейс USB не позволял добиться достаточно высокой скорости передачи данных, да еще и ощутимо нагружал центральный процессор во время операций ввода-вывода. Как известно, спрос рождает предложение, поэтому очень скоро в продаже появился новый тип накопителей информации — SSD (solid-state drive).

Фактически твердотельный накопитель — это не что иное, как большая по размеру и объему флэшка, в которой интерфейс USB уступил место более быстрому и, главное, почти не нагружающему центральный процессор интерфейсу SATA. Важную роль играет и SSD-контроллер, ведь зачастую именно он становится «бутылочным горлышком», ограничивающим пропускную способность чипов флэш-памяти. К преимуществам твердотельных накопителей можно отнести:

■ как правило, более высокую, чем у жестких дисков, скорость чтения и записи, а также минимальные задержки доступа к данным. А это критически важно, ведь «слабым звеном» современных компьютеров зачастую является именно дисковая подсистема;

повышенная температура, постоянная вибрация и даже сильные удары;

■ разнообразие форм-факторов. Среди SSD встречаются классические 3,5- и 2,5-дюймовые, а также более редкие 1,8-дюймовые накопители, тонкие платы без защитного корпуса и карты расширения PCI Express и даже чипы, напаянные непосредственно на системную плату.

Главное конструктивное отличие жестких дисков от твердотельных накопителей заключается в наличии движущихся частей. Скорость вращения магнитных пластин, которые в просторечии называют «блинами», обычно находится в диапазоне от 5400 до 7200 об./мин., но есть и исключения — серверные модели на 10 000 и даже 15 000 об./мин. Именно поэтому HDD более чувствительны к сотрясениям, чем SSD. Да и форм-факторов у современных жестких дисков куда меньше -всего три: широко распространенные 3,5- и 2,5-дюймовые, а также 1,8-дюймовые модели, которые встречаются реже. Но все же у жестких дисков есть неоспоримые преимущества перед твердотельными накопителями:

■ более выгодное соотношение цены и емкости: к примеру, за 3 тыс. руб. сейчас можно приобрести либо 3,5-дюймовый HDD на 500 Гб, либо SSD на 64 Гб. Хотя еще года два назад разрыв был вчетверо больше — 1000 Гб к 32 Гб;

■ наличие в розничной продаже моделей большого объема – до

4 Тб. Так, объем 550 для потребительского рынка ограничивается величиной 600 Гб, а серверных моделей — 2 Тб;

■ длительное время безотказной работы, благодаря возможности многократной перезаписи секторов магнитного диска, тогда как блоки флэш-памяти выдерживают гораздо меньшее количество циклов.

Целевое предназначение

Назвать единоличного лидера гонки между HDD и SSD невозможно. так как для каждой конкретной задачи следует подбирать подходящее решение. Мы рассмотрим самые распространенные ситуации и посоветуем оптимальные тип и модель накопителя для каждой из них.

■ Нетбук. Недорогим компактным лэптопам сплошь и рядом приходится работать в «полевых условиях». Частые сотрясения и неблагоприятные погодные условия явно не пойдут на пользу жесткому диску — рано или поздно на пластинах появятся проблемные сектора или вовсе заклинит шпиндель. Так что в данном случае предпочтительнее выглядят твердотельные накопители, которые встречаются в нетбуках многих производителей. Другое дело, что, стараясь снизить до минимума себестоимость лэптопов, производители ставят в них SSD емкостью от 8 до 16 Гб. Для Windows 7 и набора часто используемых приложений этого явно недостаточно, а мириться с предустановленной менее ресурсоемкой операционной системой Linux готовы далеко не все. Поэтому в ближайшем магазине электроники стоит приобрести самый дешевый из имеющихся SSD объемом не меньше 30 Гб. К примеру, 30-гигабайтная модель OCZ Strata со скоростью чтения и записи 125 Мб/с и 40 Мб/с соответственно обойдется всего в 2 тыс. руб., но для ее подключения может понадобиться переходник mSATA-SATA. К тому же устройство гораздо легче 2,5-дюймового жесткого диска, что в случае нетбука является несомненным достоинством. О времени наработки твердотельного накопителя на отказ тоже беспокоиться не стоит, поскольку он наверняка проживет дольше, чем корпус и дисплей “дорожного” нетбука.

■ Ноутбук. Следует различать как минимум два типа ноутбуков: те, что служат заменой настольному компьютеру, и походные модели. Лэптопы, предназначенные для использования только дома, зачастую играют роль файловых хранилищ, а держать сотни гигабайт фильмов, музыки и фотографий на — слишком дорогое удовольствие. Поэтому если вы решили заменить старый жесткий диск ноутбука или установить второй с помощью специального адаптера, пожертвовав DVD-приводом, делайте ставку на 2,5-дюймовый HDD. Например, модель Western Digital Scorpio Blue емкостью 1 Тб и скоростью вращения 5400 об./мин. обойдется в 3,5 тыс. руб.

От походного ноутбука обычно требуется высокое быстродействие и возможность хранить профессиональное программное обеспечение и незаконченные рабочие проекты. Поэтому дешевым SSD на 30 Гб, как в случае с нетбуком. здесь не обойтись, нужна более быстрая и емкая модель. Неплохим вариантом может стать твердотельный накопитель Kingston SSDNow V200 (версия Bundle Notebook) на 128 Гбайт со скоростью чтения и записи 300 Мб/с и 190 Мб/с соответственно. За 4,8 тыс. руб. покупатель получает не только сам SSD, но и бокс, куда можно установить извлеченный из ноутбука жесткий диск.

■ Настольный компьютер. Владельцам десктопов стоит сделать ставку сразу на два типа накопителей: на быстрый SSD установить операционную систему и часто используемые приложения, а на вместительном HDD хранить мультимедийный контент. И если позволяет бюджет, лучше не экономить, а выбрать одну из лучших моделей в своем классе. Любителям полной тишины советуем обратить внимание на 3,5-дюймовый 3-терабайтиый жесткий диск Western Digital Caviar Green с пониженной скоростью вращения, всем же остальным подойдет Seagate Barracuda такого же объема. Оба варианта стоят около 5,6 тыс. руб.

С твердотельными накопителями выбор не столь очевиден: как минимум раз в месяц кто-то из лидеров отрасли с гордостью заявляет о выпуске очередного рекордсмена по скорости чтения и записи. Но до российской розницы товары ограниченного спроса, к коим относятся и флагманские 550, добираются с заметной задержкой. Сейчас на прилавках можно без труда найти следующие топ-модели твердотельных накопителей на 120-128 Гб стоимостью 5-6 тыс. руб.: OCZ Vertex 3 и Agility 3, Kingston HyperX SSD, A-Data S511. Corsair Force 3 и др. Все они построены на базе контроллера SandForce, благодаря которому могут похвастаться пропускной способностью до 500 Мб/с. но только при подключении к разъему SATA3.

Будущее накопителей

Уже сейчас можно с уверенностью сказать, что рано или поздно жесткие диски уйдут на заслуженный покой, уступив место накопителям на основе флэш-памяти. С каждым годом жестким дискам все труднее удовлетворять растущие потребности мощных вычислительных систем в быстродействии, а в концепцию пост-компьютерной эры они и вовсе не вписываются. Ближайшее будущее за SSD — это не вызывает сомнений, но ученые не останавливаются на достигнутом и уже в полный голос называют имя приемника чинов флэш-памяти. Место транзисторов, которые сейчас используются в качестве запоминающих ячеек, должны занять мемристоры — пассивные электронные элементы, способные изменять свое сопротивление. Теоретически мемристоры могут стать основой не только более быстрой и емкой флэш-памяти, но и оперативной памяти, что позволит сократить количество элементов компьютера, сделав ОЗУ и ПЗУ единым целым.

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.