Что такое ССД и как его установить? Твердотельный накопитель SSD.

Сегодня мы с Вами разберем основные моменты и принципы функционирования технологии твердотельных SSD дисков. Как Вы помните, в мы проводили сравнительное тестирование одного SSD и двух HDD дисков. Рассматривали, как он выглядит изнутри и из каких основных блоков состоит.

Также - перечислили основные достоинства данной технологии, а сейчас рассмотрим недостатки, которые присущи ей на данный момент. Представим основные из них в виде списка:

1. Высокая (относительно HDD дисков) стоимость хранения данных, т.е. - меньшую емкость диска мы получаем за большие деньги
2. Большая уязвимость (относительно устройств с магнитным принципом записи) к электрическим помехам и проблемам энергоснабжения (внезапное отключение энергии, магнитные поля, статическое электричество)
3. Нельзя полностью заполнять диск (15-20% пространства должно быть свободным)
4. Срок службы носителя ограничен определенным количеством циклов записи его ячеек

Но давайте - по порядку! Начнем с того, что такое SSD диск и каков принцип его работы?

Это - твердотельный накопитель, в котором вместо традиционных пластин , покрытых ферромагнитным слоем, используются чипы NAND флеш памяти.

NAND память это - эволюция флеш-памяти, чипы которой имели намного меньшее быстродействие, долговечность и конструктивно выглядели более массивными.

Возможно Вам будет интересно, что флеш-память были разработана в одном из подразделений компании «Toshiba» в 1984-ом году. Первый же коммерческий чип на основе данной разработки в 1988-ом году выпустила «Intel». А уже через год (в 1989-ом) та же «Toshiba» представила новый тип флеш-памяти - NAND.

На данный момент есть три основных варианта (модификации) NAND памяти:

• SLC (одноуровневая - Single Level Cell)
• MLC (двухуровневая - Multi Level Cell)
• TLC (трехуровневая - Three Level Cell)

Самыми дорогими и надежными решениями являются устройства на SLC чипах. Почему? Они позволяют в каждой ячейке памяти хранить только один бит информации. В отличие он них, MLC и TLC чипы могут хранить два и три бита соответственно. Это стало возможным за счет использования разных уровней электрического заряда на затворах ячеек памяти.

Схематично это можно изобразить вот так:

Подобная многоуровневая структура позволяет резко увеличить емкость чипов при том же их физическом объеме (в итоге каждый гигабайт получается дешевле). НО! Ничего бесплатно не дается! Поэтому у MLC и TLC чипов резко сокращается срок их "жизни", который напрямую связан с количеством циклов перезаписи их ячеек.

Для SLC это - 100 000 циклов стирания/записи, для MLC - 10 000, а для TLC - всего 5 000. Такое снижение надежности связано с постепенным разрушением диэлектрического слоя плавающего затвора ячейки из за малого резерва изменения его состояния под действием электрического тока. Плюс в силу того, что с каждым новым уровнем усложняется задача безошибочного распознавания уровня электрического сигнала, а значит - увеличивается общее время поиска нужной ячейки с данными, повышается вероятность возникновения ошибок чтения.

Для борьбы с описанными выше явлениями, производителям приходится разрабатывать специализированные высокоинтеллектуальные микроконтроллеры управления для SSD дисков, которые, кроме процедур ввода-вывода, должны записывать информацию на носитель так, чтобы микросхемы его флеш-памяти изнашивались равномерно и контролировать этот износ, балансируя нагрузку, также - проводить коррекцию ошибок и т.д.

Именно контроллер является слабым местом , так как он более чувствителен к проблемам с питанием и повреждение микропрограммы (прошивки), находящейся в нем, может привести к полной потере всех данных пользователя. А их корректное восстановление - еще более трудозатратная операция, чем в случае с HDD дисками. В силу того, что данные разбросаны по разным чипам памяти и необходимо корректно восстановить первоначальную их структуру, а это бывает не просто.

Поэтому производители SSD накопителей регулярно обновляют прошивки своих дисков и выкладывают их для свободного скачивания, дорабатывая и улучшая алгоритмы работы устройства и предупреждая потерю данных в случае аварийной ситуации.

С износом MLC ячеек памяти производители борются еще и методом, хорошо зарекомендовавшим себя в дисках с магнитным принципом записи: резервируя часть их объема (10-20%) для динамической замены изношенных ячеек. В случае HDD эта область служит для замены .

Но и мы, как пользователи, можем помочь нашему SSD накопителю в холостую не растрачивать свой ограниченный ресурс "жизни" и настроить операционную систему таким образом, чтобы минимизировать ненужные обращения к диску.

Я покажу общие принципы того, что нужно делать и чего стараться избегать, а Вы уже сами настроите свою систему на оптимальную работу с твердотельным диском.

Например: мы знаем, что операционная система «Windows» во время своей работы активно использует файл подкачки (скрытый системный файл «pagefile.sys»). Что это значит, применительно к износу ячеек SSD накопителя и всему тому, о чем мы говорили выше? А то, что отдельная область системного флеш-диска интенсивно используется (часто перезаписывается какими-то служебными и не нужными нам данными и, по факту, - активно изнашивается)!

Что можно сделать? Правильно! Перенести файл подкачки на другой (не SSD диск), как сделал я, или же, при большом объеме оперативной памяти, вовсе от него отказаться (выставить в «0»)?

Идем дальше: процедура дефрагментации не только не нужна данному типу устройств (скорость доступа у них одинакова для любой ячейки не зависимо от того, где находится конечный файл), но и попросту вредна. По той же причине, что описана выше. Лишние (холостые) обращения к диску только дополнительно снижают его ограниченный ресурс. Значит - выключаем соответствующую службу дефрагментации. Также не лишним будет отключить индексирование файлов, которое нужно для более быстрого поиска, но так ли часто мы им пользуемся?

Принцип, я думаю, Вы уловили. А сейчас я бы хотел показать Вам небольшую программу «SSD Mini Tweaker» (твикер - оптимизатор), которая подобным образом оптимизирует работу SSD накопителя. В ней достаточно проставить нужные нам галочки напротив соответствующих пунктов и нажать кнопку "Применить изменения".

Компьютер перезагрузится и изменения вступят в силу. Программа замечательна тем, что имеет русский интерфейс и подробную справку на русском же. Так что, в любой момент Вы можете подробно ознакомиться с той функцией, которую собираетесь отключить или оставить задействованной.

Загрузить утилиту можно . В архиве - версии для 32-х и 64-х разрядных систем и файл справки на русском.

Коль скоро мы так много времени уделили вопросу оптимального использования диска и износу ячеек его памяти, то не могу не представить Вам еще одну интересную разработку. Программа «SSD Life Pro», основная задача которой - вести учет времени работы диска и сообщать приблизительную дату выхода его из строя.

Что мы тут видим? Запись «FW: 1.00» это - версия прошивки (firmware) диска, ниже показано занятое и свободное место на нем, общее время работы с первого включения и количество пусков. Также обратите внимание на строку TRIM (должен быть активным), это говорит о том, что производительность SSD диска будет оптимальной.

Ниже представлен скриншот работы той же программы, но взятый с сайта ее разработчика. На нем видно, что диск от компании «Intel» корректно передал утилите свои SMART параметры и на основе них утилита отобразила расширенный прогноз его состояния.

Как видите, выход накопителя из строя "назначен" на седьмое ноября 2020-го года:)

Если мы нажмем в верхней части окна программы на ссылку «Как вы это считаете?», то перейдем на сайт разработчика и сможем ознакомиться (на русском), каким именно образом производится подобный расчет?

Программу можете . Если она точно покажет время "жизни" Вашего диска - отпишитесь, думаю, всем читателям будет интересно!

В завершении этой темы, прислушаемся к рекомендации всеми уважаемой фирмы «Intel», которая говорит, что идеальными условиями работы SSD твердотельного диска является его заполненность данными меньше чем на 75% с соотношением статической (редко изменяемой) и динамической (изменяемой часто) информации - 3 к 1 . Не следует использовать последние 10-20% пространства диска, так как они нужны для корректной работы команды «TRIM». Для работы ей нужно свободное пространство для перегруппировки данных (так же, как для функции дефрагментации). Общее правило такое - чем больше свободного места - тем быстрее работает устройство.

На данный момент SSD диск идеально подходит в роли системного раздела, на котором установлена операционная система и программы и - все. Данные и вся работа над ними должна (по возможности) проходить на втором (HDD) диске. Также твердотельные диски могут эффективно использоваться на серверах для кеширования статичных данных.

А сейчас, давайте кратко рассмотрим, почему более дорогие модели SSD твердотельных дисков имеют такие превосходные скоростные качества и чем еще отличаются от своих "младших" собратьев?

Во первых: это - тот же интеллектуальный чип контроллера накопителя, который может быть сконструирован, как многоканальный т.е. - может записывать данные одновременно в каждый чип флеш-памяти диска. В итоге - общая производительность устройства будет равна скорости одной микросхемы памяти, умноженной на количество каналов контроллера. Ну, это если немного упростить ситуацию:)

Также в более дорогих моделях используются дополнительные элементы, напаиваемые на плату. Это может быть, к примеру, ряд конденсаторов, расположенных возле чипа оперативной памяти диска, которые обеспечивают гарантированное сохранение данных из кеш-памяти при сбое в электропитании.

При достижении критической массы сбойных ячеек накопителя, качественно выполненная прошивка чипа может полностью заблокировать SSD диск для функций записи и перевести его в режим "только чтение", что гарантирует сохранность данных пользователя (возможность ) до полного выхода устройства из строя.

И в завершении нашей статьи давайте коснемся еще одной интересной разновидности твердотельный дисков. Это - «RAM SSD» накопители. Что же это такое?

Подобные гибридные устройства используют для хранения информации энергозависимые чипы, полностью идентичные тем, что используются в модулях . Они обладают сверхбыстрой скоростью доступа к данным, скоростью чтения и записи и могут с успехом применяться для ускорения работы больших баз данных и там, где нужно пиковое быстродействие.

Подобные системы оснащаются аккумуляторами для поддержания функционирования при отсутствии электроэнергии, а более дорогие модели - системами резервного копирования, когда данные копируются на HDD носитель.

Вот как может выглядеть подобное устройство, которое определяется операционной системой, как жесткий диск.

А вот - более простой вариант, выполненный в виде платы PCI Express X1

Как видите, принцип работы здесь - тот же самый, но функцию чипов флеш-памяти или "блинов" HDD здесь выполняют обычные модули RAM.

Теперь, как и обещал, пару слов хочу сказать о субъективных ощущениях после использования твердотельного накопителя. Операционная система (Windows 7) загружается и выключается ощутимо быстрее. Это же можно сказать и об установке и запуске программ. Некоторые приложения просто удивляют: «Microsoft Word 2003» "выстреливает" меньше, чем за секунду! Не успеваешь мысленно подготовиться к работе с ним:) Да, быстро, но не ожидайте чего-то феноменального, все таки это не "революция", а - "эволюция" :)

На этом у меня на сегодня - все. До встречи в следующих статьях!

И в самом конце - как выглядит производство чипов NAND памяти:

Некоторые известные производители переключились на выпуск твердотельных накопителей уже полностью, например Samsung продал бизнес по производству жёстких дисков компании Seagate .

Существуют и так называемые гибридные жесткие диски , появившиеся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления).

Пока такие накопители используются, в основном, в переносных устройствах (ноутбуках, сотовых телефонах, планшетах и т. п.).

История развития

В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel , Kingston , Samsung Electronics , SanDisk , Corsair, Renice, OCZ Technology , Crucial и ADATA. Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba .

Архитектура и функционирование

NAND SSD

Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 1 доллара США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям - жестким дискам - в скорости записи, но компенсировали это высокой скоростью поиска информации (начального позиционирования). Сейчас уже выпускаются твердотельные накопители со скоростью чтения и записи, в разы превосходящие возможности жестких дисков . Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.

RAM SSD

Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость. Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели - системами резервного и/или оперативного копирования. Примером таких накопителей является I-RAM . Пользователи, обладающие достаточным объёмом оперативной памяти, могут организовать виртуальную машину и расположить её жёсткий диск в ОЗУ и оценить производительность.

Недостатки и преимущества

Недостатки

Преимущества

• Отсутствие движущихся частей, отсюда:

• Полное отсутствие шума;
• Высокая механическая стойкость;
• Стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;

• Высокая скорость чтения/записи, нередко превосходящая пропускную способность интерфейса жесткого диска (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel и т. д.);
• Низкое энергопотребление;
• Широкий диапазон рабочих температур;
• Большой модернизационный потенциал как у самих накопителей так и у технологий их производства.
• Отсутствие магнитных дисков, отсюда:

• Намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям;
• Малые габариты и вес; (нет необходимости делать увесистый корпус для экранирования)

Microsoft Windows и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями

В ОС Windows 7 введена специальная оптимизация для работы с твердотельными накопителями. При наличии SSD-накопителей эта операционная система работает с ними иначе, чем с обычными HDD-дисками. Например, Windows 7 не применяет к SSD-накопителю дефрагментацию, технологии Superfetch и ReadyBoost и другие техники упреждающего чтения, ускоряющие загрузку приложений с обычных HDD-дисков.

На SSD-накопителе работают планшеты компании Acer - модели Iconia Tab W500 и W501, Fujitsu Stylistic Q550 под управлением Windows 7.

Mac OS X и компьютеры Макинтош с твердотельными накопителями

11 июня 2012 года на основе флеш-памяти был представлен новый MacBook Retina 15 дюймов, в котором опционально можно установить 768 Гб флеш-памяти.

Перспективы развития

Главный недостаток SSD накопителей - ограниченное число циклов перезаписи - при развитии технологий изготовления энергонезависимой памяти будет устранён путём изготовления по другим физическим принципам и из других материалов, например, FeRam . К 2013 году компания планирует запустить в розничную продажу накопители, построенные по технологии ReRAM (resistive random-access memory).

См. также

• Гибридный жесткий диск

Примечания

Ссылки

• HDD умер, да здравствует SSD? Критический обзор из журнала Mobi, 15.08.2007
• Диски SSD на основе NAND-памяти: технологии, принцип работы, разновидности, 28.06.2010
• Тест четырех SSD компании Team от TestLabs.kz

Где мы разбирали что это такое, как работает и т.д. Но мы не сказали о том, что жесткие диски, на самом деле, уже изжили свой потенциал роста как объемов, так и производительности, а им на смену пришли современные твердотельные накопители или — SSD. Несмотря на то, что HDD еще довольно распространены, SSD также стали весьма популярны, и постепенно вытесняют устаревшую технологию с рынка.

Так как тема популярна и актуальна, в сегодняшней статье разберемся с SSD: узнаем что это такое, какие особенности их работы, характеристики, в общем — как обычно. Начнем.

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 , 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 , 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.

Выводы

Несмотря на свою схожесть с гигантской флешкой, SSD накопители несут в себе целый спектр современных технологий, благодаря чему показывают существенный прирост производительности, не теряя надежности. Работа с компьютером, после установки системы на такой диск, становится значительнее комфортнее.

Первые SSD , или твердотельные накопители, использующие флэш-память , появились в 1995 году, и использовались исключительно в военной и аэрокосмической сферах. Огромная на тот момент стоимость компенсировалась уникальными характеристиками, позволяющими эксплуатацию таких дисков в агрессивных средах при широком диапазоне температур.

В масс-маркете накопители SSD появились не так давно, но быстро стали популярны, так как являются современной альтернативой стандартному жёсткому диску (HDD ). Разберёмся, по каким параметрам нужно выбирать твердотельный накопитель, и что он из себя вообще представляет.

Устройство

Аббревиатура SSD как раз и означает «solid-state drive », то есть, буквально, «твердотельный накопитель ». Он состоит из контроллера и чипов памяти.

Контроллер – наиболее важная часть устройства, которая связывает память с компьютером. Основные характеристики SSD – скорость обмена данных, энергопотребление, и т.п., зависят именно от него. Контроллер имеет свой микропроцессор, работающий по предустановленной программе, и может выполнять функции исправления ошибок кода, предотвращения износа, чистки от мусора.

Память в накопителях может быть как энергонезависимой (NAND ), так и энергозависимой (RAM ).

NAND-память поначалу выигрывала у HDD только в скорости доступа к произвольным блокам памяти, и только с 2012 года скорость чтения/записи также многократно выросла. Сейчас в масс-маркете накопители SSD представлены моделями именно с энергонезависимой NAND -памятью.

RAM память отличается сверхбыстрыми скоростями чтения и записи, и построена по принципы оперативной памяти компьютера. Такая память энергозависима – при отсутствии питания данные пропадают. Используется как правило в специфичных сферах, вроде ускорения работы с базами данных, в продаже встретить трудно.

Отличия SSD от HDD

Основные преимущества:

· Быстродействие. Даже по техническим характеристикам видно, что скорость чтения/записи у SSD выше в несколько раз, но на практике быстродействие может различаться в 50-100 раз.
· Отсутствие движущихся частей, а соответственно, шума. Также это означает высокую стойкость к механическим воздействиям.
· Скорость произвольного доступа к памяти гораздо выше. В результате скорость работы не зависит от расположения файлов и их фрагментации.
· Гораздо меньшая уязвимость к электромагнитным полям.
· Малые габариты и вес, низкое энергопотребление.

Недостатки:

· Ограничение ресурса по циклам перезаписи. Означает, что перезаписать отдельную ячейку можно определённое количество раз – в среднем, этот показатель варьируется от 1 000 до 100 000 раз.
· Стоимость гигабайта объёма пока достаточно высока, и превосходит стоимость обычного HDD в несколько раз. Однако, этот недостаток со временем исчезнет.
· Сложность или даже невозможность восстановления удалённых или утерянных данных, связанная с применяемой накопителем аппаратной командой TRIM , и с высокой чувствительностью к перепадам напряжения питания: при таком повреждении чипов памяти информация с них теряется безвозвратно.

В целом, у твердотельных накопителей есть ряд преимуществ, которыми стандартные жёсткие диски не обладают – в случаях, когда главную роль играют быстродействие, скорость доступа, размеры и устойчивость к механическим нагрузкам, SDD настойчиво вытесняет HDD .

Какой объём SSD понадобится?

Решение зависит от варианта использования – вы можете установить на накопитель только операционную систему, и ограничиться объёмом SSD в 60-128 Гб , что будет вполне достаточно для Windows и установки основных программ.

Второй вариант – использовать SSD как основную медиа-библиотеку, но тогда вам понадобится диск объёмом в 500-1000 Гб , что выйдет довольно дорого. Это имеет смысл, только если вы работаете с большим количеством файлов, к которым нужно обеспечить действительно быстрый доступ. Применительно к рядовому пользователю – не очень рациональное соотношение цена/скорость.

Но есть и ещё одно свойство твердотельных накопителей – в зависимости от объёма скорость записи может сильно отличаться. Чем больше объём диска, тем, как правило, больше скорость записи. Это связано с тем, что SSD способен параллельно использовать сразу несколько кристаллов памяти, а количество кристаллов растёт вместе с объёмом. То есть в одинаковых моделях SSD с разной ёмкостью в 128 и 480 Гб разница в скорости может различаться примерно в 3 раза.

Учитывая данную особенность, можно сказать, что сейчас наиболее оптимальным по цене/скорости выбором можно назвать 120-240 гигабайтные модели SSD , их хватит для установки системы и наиболее важного софта, а может быть, и для нескольких игр.

Интерфейс и форм-фактор

2.5" SSD

Преимущества формата 2.5":

• Распространённость на рынке, доступен любой объём
• Удобство и простота использования, совместим с любыми материнскими платами
• Демократичная цена

• Относительно низкая скорость среди ssd - максимально до 600 Мб/с на один канал, против, например 1 Гб/с у интерфейса PCIe
• Контроллеры AHCI, которые были разработаны для классических жёстких дисков

mSATA SSD

M.2 SSD

M.2 может быть как с интерфейсом SATA , так и PCIe . Разница между этими вариантами интерфейса в скорости, и при том довольно большая - SATA накопители могут похвастаться скоростью в среднем 550 Мб/с, тогда как PCIe, в зависимости от поколения, может предложить 500 Мб/с на одну линию для PCI-E 2.0 , и скорость до 985 Мб/с на одну линию PCI-E 3.0 . Таким образом, твердотельный накопитель, установленный в слот PCIe x4 (с четырьмя линиями), может обмениваться данными на скорости до 2 Гб/с в случае PCI Express 2.0 и до почти 4 Гб/с – при использовании PCI Express третьего поколения.

Различия в цене при этом существенны, диск форм-фактора M.2 с интерфейсом PCIe обойдётся в среднем в два раза дороже интерфейса SATA при одинаковом объёме.

Форм-фактор имеет разъём U.2, который может иметь коннекторы, отличающиеся друг от друга ключами – специальными «вырезами» в них. Существуют ключи B и , а также B&M . Отличаются скоростью по шине PCIe : ключ М обеспечит скорость до PCIe х4 , ключ M скорость до PCIe х2 , как и совмещённый ключ B&M .

B -коннектор несовместим с M -разъёмом, M -коннектор соответственно, с B -разъёмом, а B&M коннектор совместим с любым. Будьте внимательны, приобретая формата M.2 , так как материнская плата, ноутбук или планшет должны иметь подходящий разъём.

PCI-E SSD

NVM Express

Поскольку стандарт NVMe предназначен именно для флэш-памяти, он учитывает её особенности, тогда как AHCI всё же только компромисс. Поэтому, NVMe - будущее твердотельных накопителей, и со временем он будет только оптимизироваться.

Какой тип памяти в SSD лучше?

MLC (Multi-Level Cell) - наиболее популярный тип памяти. Ячейки содержат 2 бита, в отличии от 1-го бита в старом типе SLC , который уже почти не продаётся. Благодаря этому – больший объём, а значит, меньшая стоимость. Ресурс записи от 2000 до 5000 циклов перезаписи. При этом «перезапись» означает перезапись каждой ячейки диска. Следовательно, для модели в 240 Гб, например, можно записать как минимум 480 Тб информации. Так что, ресурса такого SSD даже при постоянном интенсивном использовании должно хватить лет эдак на 5-10 (за которые он уже всё равно сильно устареет). А при домашнем использовании его хватит и вовсе на 20 лет, так что ограниченность циклов перезаписи можно вообще не брать во внимание. MLC – это лучшее сочетание надёжность/цена.

TLC (Triple-Level Cell) - из названия следует, что здесь в одной ячейки хранится сразу 3 бита данных. Плотность записи здесь в сравнении с MLC выше на целых 50% , а значит, ресурс перезаписи меньше – всего от 1000 циклов. Скорость доступа тоже ниже из-за большей плотности. Стоимость сейчас не сильно отличается от MLC . Давно и широко используется во флэшках. Срок службы также достаточный для домашнего решения, но подверженность неисправимым ошибкам и «отмиранию» ячеек памяти заметно выше, причём во время всего срока службы.

3D NAND – это скорее форма организации памяти, а не её новый тип. Существует как MLC , так и TLC 3D NAND . Такая память имеет вертикально размещённые ячейки памяти, и отдельный кристалл памяти в ней имеет несколько уровней ячеек. Получается, что у ячейки появляется третья пространственная координата, отсюда и приставка "3D" в названии памяти - 3D NAND . Отличается очень низким количеством ошибок и высокой выносливостью из-за более крупного техпроцесса в 30-40нМ.
Гарантия производителя на отдельные модели достигает 10 лет использования, но стоимость высока. Самый надёжный тип памяти из существующих.

Отличия дешёвых SSD от дорогих

· Более дешёвый тип памяти. По возрастанию стоимости/надёжности, условно: TLC ≥ MLC ≥ 3D NAND .
· Более дешёвый контроллер. Также влияет на скорость чтения/записи.
· Буфер обмена. Самый дешёвые SSD могут вовсе не иметь буфера обмена, это не сильно удешевляет их, но заметно снижает быстродействие.
· Системы защиты. Например, в дорогих моделях есть защита от прерывания питания в виде резервных конденсаторов, позволяющих корректно завершить операцию записи, и не потерять данные.
· Брэнд. Само собой, более раскрученный брэнд будет дороже, что не всегда означает техническое превосходство.

Вывод. Что выгоднее купить?

Итак, если вы ограничены в средствах, то ваш выбор – это ёмкостью в 60-128 Гб для установки системы и часто используемых приложений. Тип памяти не столь критичен для домашнего использования – TLC это будет или MLC , диск устареет раньше, чем выработается ресурс. При прочих равных, конечно, стоит выбрать MLC .

Если вы готовы заглянуть в средний ценовой сегмент и цените надёжность, то лучше рассмотреть SSD MLC на 200-500 Гб . За старшие модели придётся выложить около 12 тысяч рублей. При этом, объёма вам хватит практически для всего, что должно работать быстро на домашнем пк. Также можно взять модели ещё более повышенной надёжности с кристаллами памяти 3D NAND .

Если ваша боязнь износа флэш-памяти достигает панического уровня, то стоит смотреть на новые (и дорогие) технологии в виде формата накопителей 3D NAND . А если без шуток, то это будущее SSD – высокая скорость и высокая надёжность здесь объединены. Подобный накопитель подойдёт даже для важных баз данных серверов, поскольку ресурс записи здесь достигает петабайт , а количество ошибок минимально.

В отдельную группу хочется выделить накопители с интерфейсом PCI-E . Он обладают высокой скоростью чтения и записи (1000-2000 Мб/с ), и в среднем дороже прочих категорий. Если во главу угла ставить именно быстродействие, то это лучший выбор. Недостаток - занимает универсальный слот PCIe, у материнских плат компактных форматов слот PCIe может быть всего один.

Вне конкуренции - SSD с логическим интерфейсом NVMe , скорость чтения которых переваливает за 2000 Мб/с. В сравнении с компромиссной для SSD логикой AHCI , имеет гораздо большую глубину очереди и параллелизм. Высокая стоимость на рынке, и лучшие характеристики - выбор энтузиастов или профессионалов.

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.