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.
На замену магнитным жёстким дискам приходят твёрдотельные накопители, сокращённо – SSD (Solid State Drive). И хоть в сокращении упоминается слово drive – "диск", новые устройства хранения информации трудно назвать дисками, так как в них нет ничего напоминающего диск.
Давайте разберёмся в том, чем хороши твёрдотельные накопители (SSD) и чем они отличаются от всем нам знакомых жёстких магнитных дисков – HDD.
Преимущества SSD перед HDD.
Самым главным преимуществом SSD перед HDD является то, что их быстродействие куда выше, чем "классических" винчестеров. Дело в том, что SSD используют совсем иную технологию записи, хранения и считывания информации. Технология позаимствована у флэш-памяти, поэтому SSD можно назвать специализированной флэшкой большой ёмкости.
Второе преимущество SSD – это отсутствие движущихся частей и деталей. Ни для кого не секрет, что магнитные жёсткие диски очень чувствительны к вибрационным нагрузкам, особенно в рабочем состоянии. Случайное падение и с HDD можно распрощаться навсегда. Также нередок выход из стоя привода, который крутит те самые магнитные "блины". Механические детали – это ахиллесова пята любого высокотехнологичного устройства.
Так как в SSD попросту нет движущихся частей и деталей, то устойчивость их к вибрации и ударам значительно выше, чем обычных HDD.
Третьим и немаловажным для портативной техники качеством SSD является их малый вес . Если на одну ладонь положить 2,5” SSD, ёмкостью, например, 128Gb, а на другую ладонь 2,5” HDD на 180Gb, то твёрдотельный накопитель покажется вам просто "пушинкой". Они невероятно лёгкие.
Четвёртым преимуществом SSD перед HDD является то, что они расходуют меньше энергии , а рабочая температура их намного ниже.
Вот, пожалуй, и все качественные отличия SSD от HDD.
Устройство SSD-диска.
Вот так выглядит среднестатистический SSD-диск. Естественно, в продаже имеются модели в бескорпусном исполнении. Наиболее распространены SSD-накопители форм-фактора 2,5".
Рядовой твёрдотельный накопитель представляет собой печатную плату с установленным на ней набором микросхем. Этот набор состоит из микросхемы NAND-контроллера и, собственно, микросхем NAND-памяти .
Площадь печатной платы твёрдотельного накопителя используется по-полной. Большую её часть занимают микросхемы NAND-памяти.
Как видим, в SSD-накопителе нет никаких механических частей и дисков – только микросхемы. Не зря в последнее время SSD всё чаще называют "электронными" дисками.
Типы памяти в SSD.
Теперь, когда мы разобрались с устройством SSD-накопителей, давайте поговорим о них более детально. Как уже говорилось, рядовой SSD состоит из двух взаимосвязанных частей: памяти и контроллера.
Начнём с памяти.
Для хранения информации в SSD используется NAND-память, которая состоят из огромного количества MOSFET-транзисторов с плавающим затвором. Их ещё называют ячейками (памяти). Ячейки объединяются в страницы по 4 кБайта (4096 байт), затем в блоки по 128 страниц, а далее в массив по 1024 блока. Один массив имеет объём 512 Мбайт и управляется отдельным контроллером. Такая многоуровневая модель устройства накопителя наносит определённые ограничения на его работу. Так, например, стирать информацию можно только блоками по 512 кБайт, а запись возможна только по 4 кБайт. Всё это приводит к тому, что записью и чтением информации с микросхем памяти руководит специальный контроллер.
Тут стоит отметить, что от типа контроллера зависит многое: скорость чтения и записи, устойчивость к сбоям, надёжность. О том, какие контроллеры используются в SSD, мы поговорим чуть позднее.
В SSD применяются три основных типа NAND-памяти: SLC, MLC и TLC. В памяти типа SLC (Single-Level Cell ) используются одноуровневые транзисторы. Это значит, что один транзистор может хранить 0 или 1. Одним словам, такой транзистор может запомнить только 1 бит информации. Маловато будет, не так ли?
Тут головастые мужики "почесали репу" и придумали, как транзистор-ячейку сделать 4-ёх уровневым. При этом каждый уровень представляет 2 бита информации. То есть на одном транзисторе можно записать одну из четырёх комбинаций 0 и 1, а именно: 00 , 01 , 10 , 11 . То есть 4 комбинации, против 2 у SLC. В два раза больше, чем на SLC-ячейках! И назвали они их многоуровневыми ячейками – MLC (Multi-Level Cell ).
Таким образом, на одном и том же количестве транзисторов (ячеек) можно записать в 2 раза больше информации, чем, если бы применялись SLC-ячейки. Это существенно удешевляет конечный продукт.
Но у MLC-ячеек есть существенные недостатки. Срок жизни таких ячеек меньше, чем у SLC и составляет в среднем 100000 циклов. У SLC-ячеек этот параметр составляет 1000000 циклов. Также стоит отметить, что время чтения и записи у MLC-ячеек больше, что уменьшает быстродействие твёрдотельного накопителя.
Так как технологии хранения информации на твёрдотельных носителях очень быстро развиваются, то, возможно, всё, о чём вы здесь узнали, уже считается морально устаревшим.
Например, когда ещё писалась эта статья, в продаже лидировали SSD-диски, изготовленные по технологии MLC. Но, сейчас их практически вытеснили SSD-накопители с памятью типа TLC – трёхуровневых ячеек (Triple-Level Cell ). Память TLC имеет 8 уровней, а, следовательно, каждая ячейка может хранить уже 3 бита информации (000, 001, 011, 111, 110, 100, 101, 010).
Сравнительная таблица типов флэш-памяти: SLC, MLC и TLC.
Из таблицы видно, что чем больше уровней используется в ячейке, тем медленнее работает память на её основе. TLC-память явно проигрывает, как по скорости, так и по "времени жизни" - циклам перезаписи.
Да, кстати, в USB-флэшках уже давно используется TLC-память, которая хоть и быстрее "изнашивается", но и стоит гораздо дешевле. Именно поэтому стоимость USB-флэш и карт памяти неуклонно снижается.
Несмотря на то, что SSD-диски выпускают различные компании под своим брендом, NAND-память многие покупают у небольшого количества её производителей.
Производители NAND-памяти:
-
Toshiba/SanDisk ;
Samsung .
Intel/Micron ;
Таким образом, мы узнали, что SSD-диски бывают с тремя разными типами памяти: SLC, MLC и TLC. Память на основе SLC-ячеек более быстрая и долговечная, но дорогая. Память на MLC-ячейках заметно дешевле, но обладает меньшим ресурсом и быстродействием. В широкой продаже можно найти только SSD-диски на основе флэш-памяти типа MLC и TLC (на момент редактирования статьи). Диски с SLC-памятью практически не встречаются.
Память 3D XPoint и накопители Intel Optane.
Стоит отметить и то, что с недавних пор в продаже появились накопители, которые основаны на новом типе энергонезависимой памяти 3D XPoint (читается, как "три ди кросс-поинт"). На базе 3D XPoint корпорация Intel выпускает твёрдотельные накопители под брендом Intel Optane. Разработкой нового типа памяти занимались две компании Intel и Micron.
3D XPoint – это принципиально новый тип энергонезависимой памяти, в отличие от NAND-памяти, которая известна аж с 1989 года.
3D XPoint обладает большей скоростью чтения-записи, так как доступ к ячейке происходит напрямую. Как утверждается, в памяти 3D XPoint вообще нет транзисторов, а каждая ячейка способна сохранять 1 бит информации. Благодаря прямому доступу отпадает надобность в сложных контроллерах, которые просто необходимы в накопителях NAND с многоуровневыми транзисторами (MLC, TLC). Кроме этого ресурс (износостойкость) данной памяти гораздо выше, чем у NAND, в которой имеется такой базовый дефект, как утечка электронов из ячеек.
Так как быстродействие накопителей Intel Optane превосходит возможности интерфейса SATA, то их, как правило, производят в форм-факторах M.2 , а также в виде твёрдотельного накопителя под слот PCI Express (PCI-E AIC (add-in-card )). Для работы с подобными накопителями используется новый интерфейс NVMe , который приходит на смену SATA.
Контроллеры SSD накопителей.
На момент написания статьи наибольшее распространение получили следующие контроллеры:
Об установке Windows на SSD.
Устанавливать Windows XP на SSD не рекомендуется, так как эта операционная система не заточена под работу с SSD. В Windows 7, 8 и 10 поддержка SSD полностью присутствует. Правда, для более долговечной и "правильной" работы SSD с системой Windows 7 рекомендуется провести проверку/настройку некоторых параметров этой ОС.
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.
Если вы посмотрите на современный ноутбук или персональный компьютер, вы наверняка увидите в списке комплектующих наличие твердотельного накопителя. Эта форма хранилища данных на рынке уже не первый год, но только недавно была воспринята отраслью и потребителями как жизнеспособная альтернатива традиционным жестким дискам.
Итак, что же представляет из себя твердотельный накопитель SSD и каков он в сравнении с классическими жесткими дисками — HDD?
Что такое твердотельный накопитель
Что за странное слово такое? Твердотельный? Название происходит от английского слова «Solid», что в переводе означает «Твердое состояние». Под твердым состоянием подразумевается электронная схема, полностью построенная из полупроводников и представляющая из себя, по сути, обычную микросхему (зелененькая такая, с кучей непонятных «дорожек» на ней).
полупроводниковая микросхема
«М-да, но ведь так было всегда и во всех устройствах, которые мы ломали в детстве» — подумали некоторые, а может и многие. Но нет, вернее — да, но нет. То есть, да, в тех устройствах, что вы и я ломали в детстве, действительно, уже были сплошь и рядом одни зеленые микросхемы, но до этого, давным-давно, большинство устройств состояло из вакуумных трубок, различных проводов, переключателей и кучи других всевозможных деталей. Хорошим примером такого устройства является транзисторное радио, экземпляры которых могут помнить меломаны времен СССР и начала 90-х..
Так вот, Solid-state drive — это твердотельный накопитель, устройство для хранения цифровых данных, основанное на полупроводниковой микросхеме памяти. Углубляться в тонкости не буду (да я особо этих тонкостей и не знаю — хе-хе), дабы не засорять ваш мозг лишней, никому ненужной фигней.
Времена винтажных транзисторов давно канули в лету, и в наше время почти все электронные устройства сделаны на основе полупроводников, включая то самое радио.
Но, если говорить о такой нише рынка как «носители данных», то, до недавнего времени, балом правили хорошо нам известные жесткие диски, чей принцип работы основан на взаимодействии магнитных дисков, а не полупроводников, как в SSD.
Сейчас вы можете возразить, мол, такие хранилища данных существуют уже давно в виде flash-накопителей, подключаемых к USB-разъему. И вы, по большому счету, будете правы, ведь SSD и flash используют один и тот же тип энергосберегающих схем памяти, которые сохраняют свою информацию даже при отсутствии питания. Разница заключается в форм-факторе и емкости накопителей, а так же в том, что flash-накопитель предназначен для внешнего использования в компьютерной системе, а SSD для размещения внутри компьютера, вместо традиционного жесткого диска, или рядом с ним.
Большинство SSD внешне очень похожи на классические HDD, разница лишь в форм-факторе (грубо говоря, в размере посадочного места). Жесткие диски, как правило, имеют форм-фактор 3,5’’ и именно такими посадочными местами оснащены системные блоки последних лет. У SSD размеры более компактные, соответственно, форм-фактор поменьше — 1,8’’ и 2,5’’. Но, это не значит, что такие SSD нельзя установить в старые корпуса, ведь проблема совместимости решается с помощью специальной каретки, либо с помощью подручных средств и фантазии.
Некоторые SSD внешне больше похожи на микросхемы карт памяти, чем на HDD, потому что представляют из себя попросту микросхему, имеющую разъем для подключения. К таким твердотельным накопителям относятся модели с форм-фактором M.2 и PCI-Express.
Существуют еще , которые совмещают в себе выгодные стороны HDD и твердотельных накопителей. Форм-фактор и объем памяти у них такой же, как и у жестких дисков, но при этом они имеют некоторые приятные способности SSD.
Зачем использовать SSD
Твердотельные накопители имеют ряд преимуществ по сравнению с магнитными жесткими дисками и они обусловлены тем, что в SSD нет движущихся частей, в то время как в HDD есть двигатели для вращения магнитных пластин и приводных головок. Все хранилища на твердотельном накопителе обрабатываются микросхемами flash-памяти, и это дает три очевидных преимущества:
- Меньший расход питания — это ключевой фактор, почему использование SSD в портативных компьютерах стал так востребован, ведь в отличие от жестких дисков, в SSD не требуется питание для двигателей, соответственно, существенно уменьшено энергопотребление;
- Более быстрый доступ к данным — поскольку накопителю не надо раскручивать диск и перемещать головки, данные читаются и записываются с невероятно быстрой скоростью, что добавляет очень много приятных ощущений в использовании ПК или ноутбука;
- Высокая надежность — жесткие диски являются очень хрупкими и чувствительными к различным внешним факторам устройствами. Даже небольшой встряски или падения достаточно для того, чтобы вызвать проблемы в работе HDD. Поскольку в SSD нет движущихся частей, а данные хранятся в микросхеме, вероятность повреждения диска от случайного падения или от перевозки в автомобиле, гораздо меньше.
В совокупности, эти факторы делают то, что происходит сейчас — постепенное вытеснение с рынка магнитных жестких дисков. Но, так как стоимость на SSD еще довольно велика, полная миграция пользователей с HDD на SSD будет проходить не один год, а то и десятки лет. Кстати, об этом.
Почему SSD не используется на всех ПК
Основным ограничивающим фактором использования твердотельных накопителей в портативных и настольных компьютерах является их высокая стоимость. За последнее время SSD, конечно, стали более доступны, поскольку цена на устройства снизилась до разумных значений, но один мегабайт на SSD по-прежнему стоит примерно в три раза дороже, чем тот же мегабайт на HDD. А то и больше, ведь чем выше емкость диска, тем более сильной становится разница в цене.
Емкость также является важным фактором в принятии твердотельных накопителей как единственной безальтернативной технологией для хранения данных. Средний портативный компьютер, оснащенный SSD, будет иметь объем памяти от 128 до 256 Гб. Это примерно эквивалентно тому, что еще несколько лет назад ставили в ноутбуки — сегодня большинство ноутов оснащены HDD емкостью 500 Гб и более. Настольные системы имеют еще больший дисбаланс между SSD и жесткими дисками, поскольку средний ПК оснащен HDD объемом от 1 Тб.
Поэтому, в данный момент полный переход пользователей на SSD не является целесообразным, ввиду большой стоимости и небольшого объема. Но, на самом деле, дело даже скорее в первом, чем во втором, ведь есть SSD и на 4 Гб, но они стоят достаточно серьезных вложений средств. В связи с этим, вторая причина скорее вытекает из первой — очень высокая цена на устройства.
Преимущества и недостатки твердотельных накопителей перед HDD... Какие они?! Твердотельные накопители, или SSD, появившись на рынке относительно недавно, несмотря на высокую стоимость, успели приобрести популярность у пользователей, которым важна скорость работы.
Твердотельный накопитель представляет собой запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. Также в состав SSD входит управляющий контроллер. Память, на основе которой работают твердотельные накопители, подразделяется на два вида: flash и RAM.
Чаще всего SSD используются в небольших устройствах (коммуникаторах, ноутбуках, смартфонах), где значимым требованием является стойкость накопителя к ударам и вибрации, а также небольшой размер. Использование твердотельных накопителей в ПК способствует заметному увеличению производительности.
Популярность SSD растет очень быстро: их стоимость, хотя в данный момент и заметно выше HDD, постепенно снижается; некоторые компании, к числу которых относится, к примеру, продавшая бизнес по изготовлению жёстких дисков компании Seagate Samsung, уже полностью отказались от производства HDD, переключившись на разработку и создание твердых накопителей.
История возникновения и дальнейшего развития SSD
Несмотря на то, что широкое распространение твердотельные накопители получили совсем недавно, первый прототип подобного носителя информации был создан еще в 1978 году. Первый полупроводниковый накопитель, работающий на основе RAM-памяти, был разработан компанией StorageTek (США). Через четыре года другая американская компания Cray начала использование SSD на основе RAM-памяти в своих суперкомпьютерах Cray-1 и Cray X-MP.
Первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти был разработан в 1995 году компанией M-Systems (Израиль).
Начиная с 2005 года, на рынке все чаще стали появляться ноутбуки и нетбуки, в состав которых входил SSD. Первой компанией, выпустившей устройство с твердотельным накопителем размером 4 Гб, была ASUS. Постепенно скорость и объем устройств увеличивались. В 2008 году разработчики Mtron Storage Technology (Южная Корея) представили на выставке в Сеуле 128-гигабайтный твердотельный диск с параметрами записи и чтения 240 МБ/с и 260 МБ/с соответственно. В 2009 году компания OCZ разработала SSD объёмом 1 терабайт.
Преимущества SSD
Плюсы твердотельных накопителей очевидны. Отсутствие движущихся частей привело к их высокой механической стойкости, быстрого считывания файлов, независимо от расположения их фрагментов, а также абсолютно бесшумной работе. Скорость чтения и записи во много раз превосходит пропускную способность лучших интерфейсов HDD, включая SATA II, SATA III и другие.
Отсутствие магнитных дисков позволило значительно уменьшить размер SSD, а также снизить влияние на него внешних электромагнитных полей, которые легко способны причинить вред жестким дискам и хранящейся на них информации.
Также SSD характеризует более широкий диапазон температур и низкое электропотребление.
Недостатки современных SSD
Ключевым недостатком твердотельных накопителей, из-за которого установить их в ПК могут позволить себе не многие, является их высокая стоимость, прямо пропорциональная их емкости. Цена более распространенных сегодня HDD зависит исключительно от входящих в их состав пластин и возрастает по мере повышения их объема гораздо медленнее.
Основной недостаток NAND SSD (накопителей, основанных на использовании энергонезависимой памяти) – это, в первую очередь, ограниченное число циклов перезаписи: десять тысяч для обычной флеш-памяти (MLC, Multi-level cell) и сто тысяч для более дорогого вида (SLC, Single-level cell). Для того чтобы предупредить неравномерный износ, в SSD встраивается специальные схемы: контроллер сохраняет информацию о том, какие блоки являются наименее перезаписываемыми и при необходимости начинает более активно их использовать. Количество циклов у RAM SSD и у новейшей технологии FRAM практически безгранично, их вполне хватит для 40 лет непрерывного использования.
Невозможность восстановления информации
Твердотельные накопители не позволяют восстановить информацию вследствие использования команды TRIM, поэтому все recovery-утилиты становятся бесполезными. Кроме того, информация на SSD становится безвозвратно потерянной, если при превышении или перепаде напряжения. Если в жестких дисках чаще всего сгорает только плата контроллера, твердотельный носитель сгорает полностью. Аппаратный сбой SSD, произошедший из-за выхода из строя чипа контроллера или flash-памяти, приведет к тому, что информация будет утрачена без возможности восстановления.
SSD и выбор операционной системы Windows
На ускорение износа SSD влияет и использование устаревших и даже ряда актуальных операционных систем, в которых не учитывается их специфика. Уменьшение срока эксплуатации твердотельных накопителей вследствие работы некоторых служб ОС связано с тем, что они рассчитаны только на работу с HDD,
Потому применяют на SSD технологии, которые ускоряют работу жестких дисков, но не оказывают никакого положительного влияния на быстродействие твердотельных накопителей, а напротив, уменьшают их срок эксплуатации.
В семействе ОС Windows оптимизация работы с SSD была внедрена лишь, начиная с седьмой версии. На твердых накопителях Windows 7 не использует дефрагментацию, а также технологии Superfetch и ReadyBoost, необходимые для ускорения чтения и записи на жестких дисках. Предыдущие версии Windows, включая относительно недавно появившуюся ОС Vista, требуют дополнительных настроек для снижения износа SSD. В первую очередь, необходимо отключить дефрагментацию, которая все равно не оказывает на быстродействие твердотельных накопителей никакого влияния.
Настройка Windows 7 для работы с SSD
Для того чтобы предупредить быстрое изнашивание SSD, следует отключить в системе некоторые службы и операции.
Прежде всего, следует отключить использование в системе файла подкачки, который предназначен для хранения временных данных, необходимое при недостатке объема ОЗУ. Однако столь часта запись и перезапись на SSD приведет к тому, что ячейки памяти быстро износятся. Поэтому если объем вашей памяти превышает 4 Гб, лучшим решением будет отключить файл подкачки. Если объем памяти меньше 4 Гб, то проще всего будет перенести файл подкачки на жесткий диск или нарастить объем ОЗУ.
Индексирование и кэширование SSD является абсолютно не нужными операциями, так как твердотельный накопитель и так работает очень быстро.
Вследствие того, что прямой доступ SSD к файлам осуществляется весьма быстро, дефрагментация является ненужной, более того, она только вредит ячейкам SSD.
Еще одни компоненты операционной системы, которые стали ненужными после установки ее на SSD, это Prefetch и SuperPrefetch, предназначенные для ускорения начальной загрузки и запуска программ.
Чтобы отключить эти службы, откройте реестр Windows и измените параметры EnablePrefetcher и EnableSuperfetch значения на ноль.
SSD и альтернативные операционные системы
TRIM-поддержка твердотельной памяти появилась в Mac OS X в версии 10.7 (Lion). В 2010 году компания Apple запустила в продажу компьютеры Air, в комплектацию которых входила твердотельная память. Первоначально, по желанию покупателя, SSD можно было заменить на обычный жесткий диск, однако, начиная с 2010 года, компания полностью отказалась от использования в этой линейке HDD для уменьшения размера корпуса компьютера, а также снижения его веса. Объем памяти в линейке Air составляет от 64 Гб до 512 Гб.
В 2012 году в продаже появился новый MacBook Pro, работающий на основе флеш-памяти. Опционально в компьютер можно инсталлировать до 768 Гб флеш-памяти.
TRIM-поддержка SSD в операционных системах Linux появилась, начиная с версии ядра 2.6.33. В настройках монтирования накопителя следует указать опцию «discard».
SSD или HDD: что выбрать?
В настоящее время твердотельные накопители все более уверенно отвоевывают у жестких дисков долю рынка. И хотя говорить о наступлении периода окончательного перехода на SSD и снятия с продажи HDD еще рано, становится ясно, что в какой-то момент это станет неизбежным. Те, кто установил твердотельный накопитель в качестве системного диска, уже успели увидеть разницу в быстродействии, которая заметна даже без использования специальных тестов.
Накопители на flash-памяти отличает быстрое время доступа, высокая скорость передачи информации и улучшенная производительность, что позволяет сделать работу с операционной системой и установленными приложениями намного более быстрой. Помимо этого, SSD характеризует абсолютно бесшумная работа, надежность и низкое потребление энергии.
На данный момент на рынке комплектующих имеется множество твердотельных накопителей от различных производителей, поэтому выбрать среди них наилучший вариант не так просто. Однако скорость любой модели SSD, даже самой медленной и дешевой, во много раз превосходит аналогичный параметр жесткого диска.
Сравним каждый из технических параметров твердотельных накопителей и жестких дисков отдельно.
Производительность
Практически каждый SSD в два или три раза превышает традиционный жесткий диск по скорости взаимодействия. Запуск программ и операционной системы, выход из спящего или ждущего режима, установка приложений, работа с файлами (копирования, архивация, разархивация) происходит на твердотельных накопителях заметно быстрее.
Чтобы определить более высокую производительность SSD, можно даже не делать никаких измерений, так как ее легко заметить даже «на глаз». Запуск программного обеспечения становится намного более быстрым, операционная система также работает без задержек. Особенно заметной является скорость ухода в ждущий или спящий режим, а также выхода из него.
SSD являются прекрасным выбором для пользователей, которым важна именно скорость работы.
Сравнение производительности HDD и SDD
Если протестировать с целью сравнения один из лучших в настоящее время HDD Seagate Barracuda XT с объемом 3 Тб и скоростью 7200 об/мин и SSD Samsung 470 Series предыдущего поколения, становится ясно, насколько заметно отличается быстродействие жестких дисков и твердотельных накопителей.
Futuremark PCMark 7, имитируя стандартную работу компьютера, демонстрирует, что практически при любых видах работ SSD выполняет задачу в три-четыре раза быстрее жесткого диска. При этом, данный тест учитывает производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты, что позволяет увидеть картину, практически аналогичную той, что создается при обычном использовании.
К единственным исключениям, когда результаты HDD и SDD оказываются почти равными, относится работа с видео в Windows Movie Maker и загрузка Windows Media Center.
Наиболее яркий пример, когда пользователь может увидеть и оценить быстроту носителя информации, - это перенос и копирование данных. На старых компьютерах это время может занимать такой большой период, что пользователь вынужден сидеть перед экраном и ожидать, когда операции с файлами будут закончены.
Сравнение трех носителей: SSD, HDD со скоростью 7200 оборотов и HDD со скоростью 5400 оборотов показывает, насколько более быстрыми являются твердотельные накопители. При данном тестировании файлы копировались и переносились с одного логического диска на другой, что привело к тому, что носитель одновременно и читал, и записывал данные.
Как видим, скорость SSD при работе с файлами и архивами в несколько раз превышает возможности жесткого диска.
Данный тест позволяет определить то, насколько заметным будет быстродействие SSD при решении ежедневных задач, с которыми постоянно сталкивается пользователь. Для тестирования было подобрано два типа программ: 1) те, что наиболее часто используются пользователями, 2) большие пакеты, инсталляция которых обычно является весьма длительной.
Тестирование показало, что скорость установки приложений на SSD в два или три раза выше, по сравнению с HDD. Исключениями являются лишь программы Acronis и Office 2007.
Сохраняется преимущество SSD и при запуске приложений, хотя в этом случае временной период настолько мал, что вряд ли будет сильно заметен пользователю.
Объем и возможность хранения файлов
Если вам требуется носитель для хранения больших объемов информации, таких как видеозаписи или фильмы, то гораздо лучше будет остановить свой выбор на жестком диске. Приобретение SSD для хранения на нем файлов – это ненужная роскошь, так как стоимость твердотельных накопителей заметно выше и, к тому же, напрямую зависит от его объема. Даже самая небольшая модель объемом 128 Гб отличается весьма высокой стоимостью, тогда как жесткий диск с объемом 500 Гб можно приобрести по весьма невысокой цене.
Однако если вы планируете использовать SSD в качестве системного, то вам вполне хватит минимального на сегодняшний день объема в 128 Гб. Этого объема вполне достаточно для создания рабочей системы, где будет установлена ОС Windows 7, необходимые программы и даже несколько игр. А для хранения мультимедийных файлов и архивов можно установить дополнительный HDD. Если вы собираетесь установить SSD в ноутбук, то для хранения файлов можно приобрести внешний жесткий диск.
Надежность и стойкость к ударам и вибрации
Значимый параметр SSD, выгодно отличающий его от жестких дисков, - это надежность в использовании, которая обеспечивается, благодаря тому, что твердотельный накопитель абсолютно не чувствителен к ударам и вибрации. Особенно это актуально для ноутбуков, которые часто приходится носить с собой. Такие устройства нередко подвергаются ударам, и порой только встроенный акселерометр, отключающий HDD при падении, спасает его от потери данных или поломки.
Использование SDD позволяет забыть о том, что вам нужно стараться не трясти ноутбук. К примеру, когда устройство едва начинает переходить в спящий режим (а в это время оно весьма активно записывает данные на носитель), вы можете уже укладывать его в сумку. Если сделать это с ноутбуком со встроенным HDD, то жесткий диск будет легко вывести из строя.
Долговечность SSD и HDD
В тоже время SDD все еще проигрывают жестким дискам по их долговечности. Недорогие SSD первого поколения, установленные, к примеру, на EEE PC, уже начали постепенно выходить из строя. И если спрогнозировать механический износ HDD практически невозможно, то у твердотельных накопителей есть ограниченное число циклов перезаписи, которое в настоящее время является его основным недостатком.
Предполагается, что развитие технологий приведет к тому, что энергонезависимая память будет изготавливаться из других материалов, таких как, к примеру, FeRam, однако пока таких накопителей еще нет в продаже. В 2014 году компания HP планирует начать продажу накопителей на основе технологии ReRAM.
Физические размеры обоих носителей
Для некоторых пользователей значительным преимуществом SSD является их небольшой вес и размер. Твердотельные носители заметно меньше жестких дисков, что, во-первых, дает возможность значительно снизить размер устройства (это особенно актуально для ноутбуков и нетбуков), а во-вторых, позволяет разместить в стойке корпуса ПК большее количество накопителей.
Стоимость SDD и HDD в сравнении
Цена – это тот параметр, по которому SSD безнадежно проигрывают жестким дискам. Современные твердотельные накопители стоят в три-четыре раза дороже HDD, емкость которого в три раза больше.
Стоит ли тратить деньги за быстродействие и скорость, решать вам. На наш взгляд, это имеет смысл только в том случае, если ваша работа с ПК или ноутбуком является постоянно и активной. В этом случае вы сбережете не только время, но и нервы, избавившись от раздражения, связанного с тем, что система и приложения сильно тормозят.
На чем же остановить свой выбор?
Хотя технологии создания SSD весьма активно развиваются, говорить о том времени, когда они полностью заменят жесткие диски, еще рано. Твердотельным накопителям нет равных в обеспечении более высокой производительности и скорости при использовании их в качестве системных дисков, однако они заметно уступают HDD в случае, если речь идет о хранении файлов.
Для большинства задач, с которыми сталкиваются пользователи домашних ПК, прекрасно подойдет комплектация с двумя носителями: SSD, где следует разместить операционную систему, а также исполняемые файлы и кэши программ, и HDD большого объема для хранения фильмов, музыки, фотографий и документов.
Бюджетный вариант комплектации может прекрасно обойтись и без использования твердотельных накопителей, компьютеры же, работающие исключительно с SSD, в силу своей неоправданно высокой стоимости, встречаются крайне редко.
