Что такое SSD – преимущества и недостатки

Многие не раз слышали, что в современных компьютерах чаще используются SSD, нежели HDD, но не всё при этом чётко понимают, о чём именно идёт речь. В этом материале мы подробно расскажем о том, что такое SSD, раскроем его характеристики, а также плюсы и минусы использования.

SSD-накопитель в ноутбуке: что это значит

Для начала разберёмся с самой аббревиатурой. SSD означает Solid State Drive, что на русский переводят как «твердотельный накопитель». Говоря простым языком, можно сказать, что накопитель для ноутбука – это то место, где хранится вся информация на нём: папки, файлы, ПО и сама операционная система. В отличие от жёсткого диска HDD, который ему часто противопоставляют, SSD имеет другое внутреннее устройство. В частности, в нём отсутствуют движущиеся элементы, что само по себе даёт определённые плюсы.9_big-1024x681.jpg

Так, SSD-диски гораздо более устойчивы к вибрации и падениям, потребляют меньше энергии, чем HDD, но главное – они работают гораздо быстрее. Некоторые продавцы современных ноутбуков с HDD уже в открытую говорят, что в первую очередь после покупки в «ноуте» лучше заменить на SSD самый слабый его элемент – жёсткий диск.

Справка. Ещё не так давно твердотельные накопители SSD не были так популярны ввиду того, что работали в среднем меньше HDD и к тому же гораздо больше стоили. Со временем развитие технологий выровняло два типа «дисков» в средней цене и позволило повысить долговечность работы SSD.

Характеристики SSD

Перед тем как отправиться за покупкой твердотельного накопителя для своего ноутбука, нелишним будет разобраться с основными его техническими характеристиками. Важен не только доступный объём диска, но и ряд других факторов, среди которых можно назвать интерфейс и тип контроллера.

С интерфейсом всё достаточно просто: если первые «ноуты» поддерживали только так называемый SATA 1, то среднестатистический бюджетный ноутбук сегодня поддерживает уже SATA 3, способный передавать данные на скорости до 6 Гбит/с, что куда выше, чем фактически у любого HDD. Информацию о том, какой тип разъёма под установку жёсткого диска имеется в компьютере, можно найти в технической документации к нему. Если же там вы встретили надпись вроде mini SATA или mSATA, то волноваться не стоит – данный формат лишь подразумевает более компактный физический размер для установки в ноутбуках с небольшим корпусом, а по скорости он аналогичен SATA 3.img_12782472_high_1501679106_5795_26570-1024x698.jpg

Важно! Лучшим вариантом будет, если в вашем ноутбуке имеется разъём М.2, позволяющий передавать данные со скоростью до 4 ГБ/с. Данный интерфейс способен по-настоящему раскрыть потенциал современных SSD, однако стоит понимать, что цена на подобные диски будет соответствующей.

Впрочем, «проблем» при подключении SSD с модернизированным интерфейсом тоже бывает достаточно. К примеру, если на шине «ноута» и в самом SSD будут использоваться разные протоколы, устройство просто не сможет «увидеть» диск после подключения.

Стоит отметить, что любые операции по разбору ноутбука, проверке интерфейса под накопитель, контактов разъёма и т. д. лучше не проводить, не имея соответствующих навыков в этой области. Особенно это утверждение справедливо в том случае, если гарантийный срок техники ещё не вышел: любое внешнее вмешательство в данном случае аннулирует гарантию.

Справка. Всю информацию об имеющихся в той или иной модели лэптопа разъёмах можно найти в технической документации к ней либо на официальном сайте производителя.

Когда все данные уточнены и нужная модель Solid State Drive приобретена, стоит озаботиться тем, как будут копироваться нужные данные с одного диска на другой. Многие производители твердотельных накопителей снабжают свою продукцию специальным программным обеспечением, при помощи которого можно провести так называемую миграцию данных с одного источника на другой. Впрочем, в любое время можно просто скопировать файлы и папки вручную, хоть это и займёт много времени.

Справка. Старый жёсткий диск после замены многие юзеры используют как «гигантскую флешку», поместив его в специальный корпус. Впрочем, надёжность такой «флешки» остаётся под вопросом: сильно уж восприимчивы HDD к тряске и падениям.

SSD не требуют регулярной дефрагментации, но это не значит, что за их «здоровьем» пользователю следить вовсе не нужно. Нелишним будет время от времени скачивать официальные обновления для прошивки диска с сайта производителя и «мониторить» состояние накопителя при помощи специального софта.

Плюсы и минусы SSD

Если подытожить всё вышесказанное, то SSD-накопители перед HDD имеют следующие преимущества:

  1. Более высокая скорость обработки данных. При этом SSD сам по себе не способен повлиять, к примеру, на качество графики в видеоиграх, но обеспечивает более резвую их загрузку и ускоряет систему.
  2. Отсутствие какого-либо шума при работе. Слышали когда-нибудь, как «скрипит» старый жёсткий диск при нагрузке на память компьютера? С SSD такого просто не будет ввиду того, что в нём фактически отсутствуют механические детали.
  3. Отсутствие снижения производительности при невыполнении дефрагментации. Как мы уже упоминали выше, дефрагментации такие диски не требуют вовсе.
  4. Сниженное энергопотребление.
  5. Компактность.

Что касается недостатков SSD, то большинство из них весьма условны. Среди минусов использования SSD стоит выделить:

  1. Возможность подключения современных моделей SSD далеко не ко всем ноутбукам, особенно если речь идёт об устаревшей технике.
  2. Низкая устойчивость к перепадам напряжения и электромагнитному излучению.
  3. Ограниченное количество циклов перезаписи данных.

Справка. Если на компьютере планируется хранить постоянно заменяемые и перезаписываемые объёмы данных, то в данном случае HDD действительно может стать лучшим вариантом.

Чтобы не «перегружать» твердотельный накопитель излишним количеством информации, производители рекомендуют пользователям по возможности прибегать к «облачному» хранению данных, а также регулярно отслеживать состояние диска при помощи специального ПО.

Еще до недавнего времени при покупке нового компьютера и выборе устанавливаемого накопителя, у пользователя был единственный выбор — жесткий диск HDD. И тогда нас интересовало всего два параметра: скорость вращения шпинделя (5400 или 7200 RPM), емкость диска и объема кэша.

В 2009 году на рынок выходит новая категория накопителей Solid State Drive (SSD), которые сразу зарекомендовали себя как более надежные и быстрые альтернативы HDD.

Давайте разберемся в плюсах и минусах обоих типов накопителей и проведем наглядное сравнение HDD и SSD.

Принцип работы

Традиционный накопитель или как его принято называть ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) необходим для хранения данных даже после полного отключения питания. В отличие от ОЗУ (оперативного запоминающего устройства) или RAM, хранящиеся в памяти данные не стираются после выключения компьютера.

Классический жесткий диск состоит из нескольких металлических «блинов» с магнитным покрытием, а считывание и запись данных происходит с помощью специальной головки, которая перемещается над поверхностью вращающегося на высокой скорости диска.

У твердотельных накопителей совершенно иной принцип работы. В SSD напрочь отсутствуют какие-либо движимые компоненты, а его «внутренности» выглядят как набор микросхем флэш-памяти, размещенных на одной плате.

Такие чипы могут устанавливаться как на материнскую плату системы (для особо компактных моделей ноутбуков и ультрабуков), на карту PCI Express для стационарных компьютеров или специальный слот ноутбука. Используемые в SSD-чипы отличаются от тех, что мы видим во флешке. Они значительно надежнее, быстрее и долговечнее.

История дисков

Жесткие магнитные диски имеют весьма продолжительную (разумеется, по меркам развития компьютерных технологий) историю. В 1956 году компания IBM выпустила малоизвестный компьютер IBM 350 RAMAC, который был оснащен огромным по тем меркам накопителем информации в 3,75 МБ.

В этих шкафах можно было хранить целых 7,5 МБ данных

Для построения такого жесткого диска пришлось установить 50 круглых металлических пластин. Диаметр каждой составлял 61 сантиметр. И вся эта исполинская конструкция могла хранить… всего одну MP3-композицию с низким битрейтом в 128 Кб/с.

Вплоть до 1969 года этот компьютер использовался правительством и научно-исследовательскими институтами. Еще каких-то 50 лет назад жесткий диск такого объема вполне устраивал человечество. Но стандарты кардинально изменились в начале 80-х.

На рынке появились дискеты формата 5,25-дюймов (13,3 сантиметра), а чуть позднее и 3,5- и 2,5-дюймовые (ноутбучные) варианты. Хранить такие дискеты могли до 1,44 МБ-данных, а ряд компьютеров и того времени поставлялись без встроенного жесткого диска. Т.е. для запуска операционной системы или программной оболочки нужно было вставить дискету, после чего ввести несколько команд и только потом приступать к работе.

За всю историю развития винчестеров было сменено несколько протоколов: IDE (ATA, PATA), SCSI, который позднее трансформировался в ныне известный SATA, но все они выполняли единственную функцию «соединительного моста» между материнской платой и винчестером.

От 2,5 и 3,5-дюймовых флоппи-дисков емкостью в полторы тысячи килобайт, компьютерная индустрия перешла на жесткие диски такого же размера, но в тысячи раз большим объемом памяти. Сегодня объем топовых 3.5-дюймовых HDD-накопителей достигает 10 ТБ (10 240 ГБ); 2.5-дюймовых — до 4 ТБ.

История твердотельных SSD-накопителей значительно короче. О выпуске устройства для хранения памяти, которое было бы лишено движущихся элементов, инженеры задумались еще в начале 80-х. Появление в эту эпоху так называемой пузырьковой памяти было встречено весьма враждебно и идея, предложенная французским физиком Пьером Вейссом еще в 1907 году в компьютерной индустрии не прижилась.

Суть пузырьковой памяти заключалась в разбиении намагниченного пермаллоя на макроскопические области, которые бы обладали спонтанной намагниченностью. Единицей измерения такого накопителя являлись пузырьки. Но самое главное — в таком накопителе не было аппаратно движущихся элементов.

О пузырьковой памяти очень быстро забыли, а вспомнили лишь во время разработки накопителей нового класса — SSD.

В ноутбуках SSD появились только в конце 2000-х. В 2007 году на рынок вышел бюджетный ноутбук OLPC XO–1, оснащенный 256 МБ оперативной памяти, процессором AMD Geode LX–700 с частотой в 433 МГц и главной изюминкой — NAND флеш-памятью на 1 ГБ.

OLPC XO–1 стал первым ноутбук, который использовал твердотельный накопитель. А вскоре к нему присоединилась и легендарная линейка нетбуков от Asus EEE PC с моделью 700, куда производитель установил 2-гигабайтный SSD-диск.

В обоих ноутбуках память устанавливалась прямо на материнскую плату. Но вскоре производители пересмотрели принцип организации накопителей и утвердили 2,5-дюймовый формат, подключаемый по протоколу SATA.

Емкость современных SSD-накопителей может достигать 16 ТБ. Совсем недавно компания Samsung представила именно такой SSD, правда, в серверном исполнении и с космической для обычного обывателя ценой.

Плюсы и минусы SSD и HDD

Задачи накопителей каждого класса сводятся к одному: обеспечить пользователя работающей операционной системой и позволить хранить ему персональные данные. Но и у SSD, и у HDD есть свои характерные особенности.

Цена

SSD намного дороже традиционных HDD. Для определения разницы используется простая формула: цена накопителя делится на его емкость. В результате, получается стоимость 1 ГБ емкости в валюте.

Итак, стандартный HDD на 1 ТБ в среднем обходится в $50 (3300 руб). Стоимость одного гигабайта составляет $50/1024 ГБ = $0,05, т.е. 5 центов (3,2 рубля). В мире SSD все намного дороже. SSD емкостью в 1 ТБ в среднем обойдется в $220, а цена за 1 ГБ по нашей несложной формуле составит 22 цента (14,5 рублей), что в 4.4 раза дороже HDD.

Радует то, что стоимость SSD стремительно снижается: производители находят более дешевые решения для производства накопителей и ценовой разрыв между HDD и SSD сокращается.

Средняя и максимальная емкость SSD и HDD

Всего несколько лет назад между максимальной емкостью HDD и SSD стояла не только числовая, но и технологическая пропасть. Найти SSD, который бы по количеству хранимой информации мог соперничать с HDD было невозможно, но сегодня рынок готов предоставить пользователю и такое решение. Правда, за внушительные деньги.

Максимальная емкость SSD, которые предлагаются для потребительского рынка, составляет 4 ТБ. Подобный вариант в начале июля 2016 года представила компания Samsung. И за 4 ТБ пространства придется выложить $1499.

Базовый объем HDD-памяти для ноутбуков и компьютеров, выпускаемых во второй половине 2016 года составляет от 500 ГБ до 1 ТБ. Аналогичные по мощности и характеристикам модели, но с установленным SSD-накопителем, довольствуются лишь 128 ГБ.

Скорость SSD и HDD

Да, именно за этот показатель переплачивает пользователь, когда отдает предпочтение SSD-хранилищу. Его скорость многократно превосходят показатели, которыми может похвастать HDD. Система способна загружаться всего за несколько секунд, на запуск тяжеловесных приложений и игр уходит значительно меньше времени, а копирование больших объемов данных из многочасового процесса превращается в 5–10 минутный.

Единственное «но» — данные с SSD накопителя удаляются настолько же быстро, насколько копируются. Поэтому при работе с SSD вы можете просто не успеть нажать кнопку отмена, если однажды внезапно удалите важные файлы.

Фрагментация

Любимое «лакомство» любого HDD-винчестера — большие файлы: фильмы в формате MKV, большие архивы и образы BlueRay-дисков. Но стоит вам загрузить винчестер сотней-другой мелких файлов, фотографий или MP3-композиций, как считывающая головка и металлические блины приходят в замешательство, в результате чего значительно падает скорость записи.

После заполнения HDD, многократного удаления/копирования файлов, жесткий диск начинает работать медленнее. Это связано с тем, что по всей поверхности магнитного диска разбросаны части файла и когда вы дважды щелкаете мышкой по какому-либо файлу, считывающая головка вынуждена искать эти фрагменты из разных секторов. Так тратится время. Это явление и называется фрагментацией, а в качестве профилактических мер, позволяющих ускорить HDD, предусмотрен программно-аппаратный процесс дефрагментации или упорядочивания таких блоков/частей файлов в единую цепочку.

Дефрагментацию периодически рекомендуется выполнять на всех типах HDD-накопителей, тем самым поддерживая их оптимальную скорость.

Принцип работы SSD кардинально отличается от HDD, а любые данные могут записываться в любой сектор памяти с дальнейшим моментальным считыванием. Именно поэтому для накопителей SSD дефрагментация не нужна.

Надежность и срок службы

Помните главное преимущество SSD-накопителей? Верно, отсутствие движущихся элементов. Именно поэтому вы можете использовать ноутбук с SSD в транспорте, по бездорожью или условиях, неизбежно связанных с внешними вибрациями. На стабильности работы системы и самого накопителя это не скажется. Хранящиеся на SSD данные не пострадают даже в случае падения ноутбука.

У HDD все с точностью наоборот. Считывающая головка располагается всего в нескольких микрометрах от намагниченных болванок, и поэтому любая вибрация может привести к появлению «битых секторов» — областей, которые становятся непригодными для работы. Регулярные толчки и неосторожное обращение с компьютером, который работает на базе HDD, приведет к тому, что рано или поздно такой винчестер попросту, говоря на компьютерном жаргоне, «посыпется» или перестанет работать.

Несмотря на все преимущества SSD, у них есть тоже весьма существенный недостаток — ограниченный цикл использования. Он напрямую зависит от количество циклов перезаписи блоков памяти. Другими словами, если вы ежедневно будете копировать/удалять/вновь копировать гигабайты информации, то очень скоро вызовите клиническую смерть своего SSD.

Современные SSD-накопители оснащены специальным контроллером, который заботится о равномерном распределении данных по всем блокам SSD. Так удалось значительно повысить максимальное время работы до 3000 – 5000 циклов.

Насколько долговечен SSD? Просто взгляните на эту картинку:

А потом сравните с гарантийным сроком эксплуатации, который обещает производитель конкретно вашего SSD. 8 – 13 лет для хранения, поверьте, не так и плохо. Да и не стоит забывать о том прогрессе, который приводит к постоянному увеличению емкости SSD при неизменно снижающейся их стоимости. Думаю, через несколько лет ваш SSD на 128 ГБ можно будет отнести к музейному экспонату.

Форм-фактор

Битва размеров накопителей всегда была вызвана типом устройств, в которых они устанавливаются. Так, для стационарного компьютера абсолютно некритична установка как 3.5-дюймового, так и 2.5-дюймового диска, а вот для портативных устройств, вроде ноутбуков, плееров и планшетов нужен более компактный вариант.

Самым миниатюрным серийным вариантом HDD считался 1.8-дюймовый формат. Именно такой диск использовался в уже снятом с производства плеере iPod Classic.

И как не старались инженеры, построить миниатюрный HDD-винчестер емкостью более 320 ГБ им так и не удалось. Нарушить законы физики невозможно.

В мире SSD все намного перспективнее. Общепринятый формат в 2,5-дюйма стал таковым не из-за каких-либо физических ограничений с которыми сталкиваются технологии, а лишь в силу совместимости. В новом поколении ультрабуков от формата 2.5‘’ постепенно отказываются, делая накопители все более компактными, а корпуса самих устройств более тонкими.

Шум

Вращение дисков даже в самом продвинутом HDD-винчестере нераздельно связано с возникновение шума. Считывание и запись данных приводят в движение головку диска, которая с безумной скоростью мечется по всей поверхности устройства, что также вызывает характерное потрескивание.

SSD-накопители абсолютно бесшумны, а все происходящие внутри чипов процессы проходят без какого-либо сопутствующего звука.

Итог

Подводя итог сравнения HDD и SSD, хочется четко определить основные преимущества каждого типа накопителей.

Достоинства HDD: емкие, недорогие, доступные.

Недостатки HDD: медленные, боятся механических воздействий, шумные.

Достоинства SSD: абсолютно бесшумные, износоустойчивые, очень быстрые, не имеют фрагментации.

Недостатки SSD: дорогие, теоретически имеют ограниченный ресурс эксплуатации.

Без преувеличения можно сказать, что одним из самых эффективных методов апгрейда старенького ноутбука или компьютера остается установка SSD-накопителя вместо HDD. Даже при самой свежей версии SATA можно добиться троекратного прироста производительности.

Отвечая на вопрос, кому нужен тот или иной накопитель, приведу несколько аргументов в пользу каждого типа:

Им нужен HDD:

  • Хранят огромные коллекции фильмов, музыки и программ
  • Мечтают о покупке хорошего ноутбука до $400–500
  • Рядовые пользователи, которые используют компьютер для серфинга, мультимедиа-развлечений и социальных сетей
  • Те, кто работают с видео и фото (для хранения)

Им нужен SSD:

  • Любители путешествовать и те, кто не сидят на месте
  • Те, кому нравится наблюдать за мгновенным запуском приложений и самой системы
  • Те, кто работают с видео и фото (для самой обработки)
  • Музыканты и звукорежиссеры (вспоминаем пункт о шуме)

И если вы чувствуете, что ваш компьютер явно не справляется с рядовыми задачами, а от шума постоянно щелкающего и гудящего винчестера откровенно болит голова, пришло время для установки SSD. А идеальная таблетка на все случаи жизни: SSD — для приложений, системы и работы, HDD — для хранения данных.

Дискового пространства не бывает много. Внешние USB-накопители могут стать отличным решением, ведь их максимальный объем в среднем ценовом сегменте может достигать 4 ТБ, а этого вполне хватит для хранения золотой коллекции фильмов в качестве Full HD.

Как вариант:

Привет! Расскажу вам сегодня о том, что такое SSD накопители и нужно ли их покупать. Какие плюсы и минусы имеют SSD накопители. Помните те времена, когда жесткий диск на 40 Гб считался большим и это было очень круто? Сейчас уже нормальный размер жесткого диска 1 Тб и больше.

Что такое SSD?

SSD (Solid state drive) – это накопитель, в котором нет движущихся элементов, таких как в обычном жестком диске. Для хранении памяти в SSD используется флеш-память. Простыми словами, это такая большая флешка. Основные преимущества SSD накопителей, это скорость работы, устойчивость к механичным повреждениям, малое энергопотребление. Из минусов, высокая цена и небольшое время работы на отказ.

Преимущества SSD накопителей

Скорость чтения и записи информации. По сравнению с обычными жесткими дисками, SSD работают на большой скорости. Для примера, накопитель подключенный по интерфейсу SATAIII работает на скорости 500 МБ/с. Это впечатляет, и это не придел и не весь потенциал SSD . Операционная система на таких накопителях загружается за считанные секунды.

Устойчивость к механичным повреждениям. Вы наверное знаете, что жесткие диски очень не любят разных удавов, сильных вибрация и т. д. Особенно в ноутбуках, HDD очень часто начинают “сыпаться”. Как я уже писал, в SSD нет активных элементов, поэтому он не боится механических повреждений, конечно же в разумных пределах. Мне это очень нравится, установив такой накопитель в ноутбук, можно не боятся переносить ноутбук включенными и т. д.

Это интересно:   Как защитить флешку от вирусов

Бесшумная работа. При работе SSD накопитель не издает никаких звуков. Вы наверное знаете, что обычные жесткие диски во время работы издают шум.

Низкое энергопотребление. По сравнению с HDD, SSD использует меньше электроэнергии, для ноутбуков это очень актуально.

Недостатки SSD

Небольшое время работы на износ. Это значит, что SSD накопитель, будет работать определенное время. Это ограничение на перезапись, почему-то я всегда встречал разные цифры, обычно это 10000 раз. Но в описании накопителей еще указывают время работы, вот например в SSD OCZ Vertex 4 SSD 128GB указано время работы 2 млн. часов, это очень много.

Цена. Да, SSD накопители сейчас не очень дешевые. Например тот же SSD OCZ Vertex 4 SSD на 128GB стоит примерно 1000 грн. (4000 рублей).

Работа с разными ОС. Сейчас с SSD отлично работают только Windows 8 и Windows 7. Они поддерживают эти накопители, и сами умеют отключать такие службы как индексация и т. д. Включение подобных служб, уменьшает время работы SSD накопителя. Поэтому я советую использовать эти системы.

Вот такие они SSD. На самом деле, это очень достойные устройства, которые откроют вашему компьютеру второе дыхание. Радуют комментарии такого типа: “Замена HDD на SSD, это как замена пропеллера на турбину” :). И это правда, плюсов очень много, и не смотря на минусы, твердотельные накопители набирают популярность с каждым днем. Тем более, что цена на них только падает.

HDD еще долгое время будут служить для хранения большого количества информации, они не очень дорогие по сравнению с SSD, да и объемы памяти там больше чем в твердотельных накопителей. Это вроде бы все, что я хотел рассказать вам о SSD накопителях. Удачи!

Запрос «SSD» перенаправляется сюда; см. также другие значения.2,5″ SSD-накопитель 2010 года с интерфейсом SATA II, использовавшийся в ноутбуках и компьютерахSSD ADATA IM2S3138E-128GM-B с интерфейсом M.2 (ключи B и M)SSD с интерфейсом SATA III с переходником для установки в 3,5″-й отсек системного блокаВнешний жёсткий диск с SSD mSATA в комплекте с адаптером на USB 3.0 и корпусомHGST SN150 1,6 ТБ, твёрдотельный NVMe-совместимый накопитель в форм-факторе платы PCI-E

Твердотельный накопитель (англ. Solid-State Drive, SSD) — компьютерное энергонезависимое немеханическоезапоминающее устройство на основе микросхем памяти, альтернатива HDD. Кроме микросхем памяти, SSD содержит управляющий контроллер. Наиболее распространённый вид твердотельных накопителей использует для хранения информации флеш-память типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создаётся на базе DRAM-памяти, снабжённой дополнительным источником питания — аккумулятором[1].

В настоящее время твердотельные накопители используются как в носимых (ноутбуках, нетбуках, планшетах), так и в стационарных компьютерах для повышения производительности. На 2016 год наиболее производительными выступали SSD формата M.2 с интерфейсом NVMe, у которых при подходящем подключении скорость записи/чтения данных могла достигать 3800 мегабайт в секунду[2].

По сравнению с традиционными жёсткими дисками (HDD) твердотельные накопители имеют меньший размер и вес, являются беззвучными, а также многократно более устойчивы к повреждениям (например, к падению) и имеют гораздо бóльшую скорость произвольных операций. В то же время, они имеют в несколько раз бóльшую стоимость в расчёте на гигабайт и меньшую износостойкость (ресурс записи).

Описание

SSD представляют собой устройства, хранящие данные в микросхемах вместо вращающихся металлических дисков или магнитных лент. Причина их появления отражает тот факт, что скорость обработки данных в процессоре намного превышает скорость записи данных в HDD. Магнитные диски на протяжении десятилетий доминировали в корпоративном сегменте хранения данных, за это время (с 1950-х) ёмкость носителей выросла в двести тысяч раз, скорость работы процессоров тоже сильно возросла, но скорость доступа к данным изменилась значительно меньше и диски стали «узким местом». Проблему решают твердотельные накопители — они обеспечивают намного большие скорости работы с данными по сравнению с жёсткими дисками[3].

SSD за счёт использования микросхем флеш-памяти по своим характеристикам существенно отличаются от жёстких дисков с магнитными пластинами. С целью оптимизации использования SSD в 2011 году был разработан логический интерфейс NVMe — англ. Non-Volatile Memory Express, поддержка которого была добавлена в Windows, начиная только с версии 8.1. В Windows 7 поддержку протокола обеспечивает исправление (hotfix) KB2990941. К тому же не все материнские платы поддерживают протокол NVMe. Поэтому некоторые модели SSD выпускаются в двух версиях — AHCI и NVMe[4].

Существуют также гибридные жёсткие диски (англ. SSHD, solid-state hybrid drive), в которых память NAND используется совместно с магнитными пластинами[5][6]. Подобное объединение позволяет воспользоваться частью преимуществ флеш-памяти (быстрый произвольный доступ) при сохранении небольшой стоимости хранения больших объёмов данных. Флеш-память в них используется в качестве буфера (кэша) небольшого объёма (к примеру, в Seagate Momentus XT от 4 до 8 Гбайт)[7] либо (реже) может быть доступной как отдельный накопитель (англ. dual-drive hybrid systems).

Технология Intel Smart Response позволяет совместно использовать SSD и HDD с целью кеширования часто используемых данных (файлов) на SSD, плюс к тому более эффективно использует SSHD[8][9]. У других производителей так же есть свои технологии для использования SSD для кеширования данных, хранящихся в HDD: Marvell HyperDuo (в контроллере Marvell 88SE9130), Adaptec MaxIQ (MaxCache), LSI CacheCade. Из них только HyperDuo предназначена для домашнего использования[10][11][12][13].

Основные характеристики твердотельных накопителей[14]:

  • наименьшее время доступа к данным: от 100 до 1000 раз быстрее, чем у механических дисков;
  • высокая скорость, вплоть до нескольких гигабайт в секунду для произвольно расположенных данных;
  • высокие значения IOPS благодаря высокой скорости и низкому времени доступа;
  • низкая цена производительности, лучшее соотношение цены к производительности среди всех устройств хранения;
  • высокая надёжность, SSD дают уровень сохранности данных такой же, как другие полупроводниковые устройства.

В отличие от жестких дисков, цена SSD очень сильно зависит от доступной емкости, это связано с ограниченной плотностью размещения ячеек памяти и ограничением размера кристалла в микросхеме[15].

Название

К твердотельным накопителям относятся только накопители на полупроводниках. Жёсткие и оптические диски к ним не относятся, хотя они, строго говоря, являются твёрдыми телами. Эта терминология противоположна используемой в лазерах. Твердотельными лазерами называют лазеры на основе любых твёрдых тел, за исключением полупроводников.

Первоначально твердотельные накопители называли «твердотельными дисками» (англ. Solid-State Disk), хотя ни один из твердотельных накопителей не является диском. Сейчас это название становится малоупотребительным.

История развития

Прочее</th>

  • ТВ-тюнер
  • Корпус компьютера (Системный блок)

</td> Эта страница в последний раз была отредактирована 23 марта 2021 в 10:27. Автор оригинала: Nick Evanson

  • Перевод

6c8026843e315919d12ccaddc8487d56.jpgЧасть 1. Анатомия накопителей: жёсткие диски

Твёрдый, как камень

Точно так же, как транзисторы совершили революцию в компьютерной области, увеличив скорость переключения и выполнения математических операций, использование полупроводниковых устройств в качестве накопителей привело к такому же результату. Первые шаги на этом пути были сделаны компанией Toshiba, предложившей в 1980 году концепцию флеш-памяти. Четыре года спустя она создала NOR-память, а в 1987 году — NAND-память. Первый коммерческий накопитель с использованием флеш-памяти (solid state drive, или SSD) был выпущен SunDisk (позже переименованной в SanDisk) в 1991 году. Большинство людей начало своё знакомство с твердотельными накопителями с так называемых USB-флешек. Даже сегодня их структура в целом напоминает конструкцию большинства SSD.ff0758e4904cbddcc7f96cbb6d96f580.jpg Слева показан один чип NAND-памяти SanDisk. Как и SRAM, он используется в кэшах ЦП и GPU. Он заполнен миллионами «ячеек», созданных из модифицированных транзисторов с плавающим затвором. В них используется высокое напряжение для записи и стирания заряда в отдельных участках транзистора. При считывании ячейки на участок подается пониженное напряжение. Если ячейка не заряжена, то при подаче пониженного напряжения ток течёт. Это даёт системе понять, что ячейка имеет состояние 0; в противоположном случае она имеет состояние 1 (т.е. при подаче напряжения ток не течёт). Благодаря этому чтение из NAND-памяти выполняется очень быстро, но запись и удаление данных не так быстры. Самые лучшие ячейки памяти, называаемые одноуровневыми ячейками (single level cells, SLC), имеют только одну величину заряда, создаваемого на участке транзистора; однако существуют и ячейки памяти, способные иметь несколько уровней заряда. В общем случае всех их называют многоуровневыми ячейками (multi-level cells, MLC), но в отрасли производства NAND-памяти аббревиатурой MLC обозначают 4 уровня заряда. Другие типы имеют похожие названия: трёхуровневые (triple level, TLC) и четырёхуровневые (quad level, QLC) имеют, соответственно, 8 и 16 различных уровней заряда. Это влияет на то, сколько данных можно хранить в каждой ячейке:

  • SLC — 1 уровень = 1 бит
  • MLC — 4 уровня = 2 бита
  • TLC — 8 уровней = 3 бита
  • QLC — 16 уровней = 4 бита

И так далее. Кажется, что QLC — самые лучшие ячейки, правда? К сожалению, это не так. Токи очень малы и чувствительны к электрическому шуму, поэтому для определения разных уровней заряда ячейки нужно считывать значение несколько раз, чтобы подтвердить его. Если вкратце, то SLC — самые быстрые ячейки, но занимают больше всего физического пространства, а QLC — самые медленные, но за свои деньги вы получаете больше бит. В отличие от SRAM и DRAM, при отключении питания заряд в флеш-памяти сохраняется и его утечка происходит очень медленно. В случае системной памяти ячейки разряжаются за наносекунды, а поэтому постоянно должны обновляться. К сожалению, использование напряжения и подача заряда повреждают ячейки, и поэтому SSD со временем изнашиваются. Чтобы бороться с этим, используются хитрые процедуры, минимизирующие скорость износа; обычно они делают так, чтобы использование ячеек было наиболее равномерным. Эту функцию контролирует управляющий чип, показанный справа. Ещё он выполняет те же задачи, что и чип LSI, используемый в HDD. Однако в приводах с вращающимися дисками есть отдельные чипы для DRAM-кэша и встроенного ПО Serial Flash, а в USB-флешке оба контроллера встроены. И поскольку они проектируются так, чтобы быть дешёвыми, особой функциональности вы от них не получите. Но благодаря отсутствию подвижных частей можно с уверенностью ожидать, что производительность флеш-памяти будет выше, чем у HDD. Давайте посмотрим на показатели с помощью CrystalDiskMark:3be85e59704b5a1b91f71f2cf89f7b7b.png Поначалу результаты разочаровывают. Скорость последовательного чтения/записи и случайной записи гораздо хуже, чем у протестированного HDD; однако произвольное чтение намного лучше, и это то преимущество, которое обеспечивает флеш-память. Запись и удаление данных выполняются довольно медленно, зато считывание обычно производится мгновенно. Однако у этого теста есть ещё одна незаметная особенность. Тест USB-памяти обеспечивает подключение только по стандарту USB 2.0, который имеет максимальную скорость передачи всего 60 МБ/с, а HDD использовал порт SATA 3.3, обеспечивающий пропускную способность в 10 раз больше. К тому же использованная технология флеш-памяти довольно проста: ячейки имеют тип TLC и выстроены в длинные параллельные полосы; такая компоновка называется плоской (planar) или двухмерной (2D). Флеш-память, используемая в лучших современных SSD, имеет тип SLC или MLC, то есть она работает чуть быстрее и изнашивается чуть медленнее, а полосы согнуты пополам и выстроены стоймя, образуя вертикальную или трёхмерную структуру ячеек. Также в них используется интерфейс SATA 3.0, хотя всё чаще применяется более быстрая система PCI Express через интерфейс NVMe. Давайте взглянем на один такой пример: Samsung 850 Pro, в котором использованы эти хитрости с вертикальным расположением.f9ee0959fde92c90f5aa4ccb148b1f7c.jpg В отличие от тяжёлого 3,5-дюймового привода Seagate, этот SSD имеет размер всего 2,5 дюйма и намного тоньше и легче. Откроем его (спасибо Samsung за использование таких дешёвых болтов Torx, которые чуть не развалились при демонтаже…) и увидим, почему:2fec533bf67915f24155ed25a55e7701.jpg В нём почти ничего нет! Ни дисков, ни рычагов, ни магнитов — просто одна печатная плата, состоящая из нескольких чипов.227ebb72e3bfe8f07e160397a0c8874d.jpg Так что же мы тут видим? Небольшие чёрные чипы — это регуляторы напряжения, а остальные выполняют следующие функции:

  • Samsung S4LN045X01-8030: трёхъядерный процессор на основе ARM Cortex R4, занимающийся обработкой инструкций, данными, коррекцией ошибок, шифрованием и управлением износом
  • Samsung K4P4G324EQ-FGC2: 512 МБ памяти DDR2 SDRAM, используемой для кэша
  • Samsung K9PRGY8S7M: каждый чип — это 64 ГБ 32-слойной вертикальной флеш-памяти NAND типа MLC (в сумме 4 чипа, два расположены на другой стороне платы)

У нас есть 2-битные ячейки флеш-памяти, несколько чипов памяти и много кэша, что должно обеспечить повышенную производительность. Почему? Вспомним, что запись данных во флеш-память — довольно медленный процесс, но наличие нескольких флеш-чипов позволяет выполнять запись параллельно. У USB-флешки нет много DRAM для хранения данных, готовых к записи, поэтому отдельный чип тоже в этом поможет. Вернёмся в CrystalDiskMark…2a2a565363ee0d19c8160cfb9da256ae.png Улучшение оказалось огромным. Скорость и чтения, и записи стала значительно выше, а задержки намного меньше. Что ещё нужно для счастья? Меньше и легче, нет подвижных деталей; к тому же SSD потребляют меньше энергии, чем механические дисковые накопители. Разумеется, за все эти преимущества имеют свою цену, и здесь слово «цена» используется в буквальном смысле: вы же помните, что за 350 долларов можно купить HDD на 14 ТБ? Если брать SSD, то за эту сумму удастся приобрести только 1 или 2 ТБ. Если вы хотите накопитель такого же уровня, то пока лучшее, что вы можете сделать — это потратить 4 300 долларов на один SSD корпоративного уровня ёмкостью 15,36 ТБ! Некоторые производители изготавливали гибридные HDD — стандартные жёсткие диски, на печатных платах которых было размещено немного флеш-памяти; она используется для хранения данных на дисках, к которым часто осуществляется доступ. Ниже показана плата из гибридного накопителя Samsung ёмкостью 1 ТБ (иногда называемого SSHD).4ee87630c80ded96c8f67723af80e59e.jpg В правом верхнем углу платы находятся чип NAND и его контроллер. Всё остальное примерно такое же, как и в модели Seagate, которую мы рассматривали в предыдущем посте. Мы можем в последний раз воспользоваться CrystalDiskMark, чтобы посмотреть, есть ли какая-то ощутимая выгода от использования флеш-памяти в качестве кэша, но сравнение будет нечестным, так как диски этого накопителя вращаются со скоростью 7200 rpm (а у HDD WD, который мы использовали для аутопсии — всего с 5400 rpm): Показатели немного лучше, но причиной этого, вероятно, является повышенная скорость вращения — чем быстрее диск перемещается под головками чтения-записи, тем быстрее можно передавать данные. Стоит также заметить, что файлы, сгенерированные тестом бенчмарка, не будут распознаны алгоритмом как активно считываемые, а значит, контроллер скорее всего не сможет правильно использовать флеш-память. Несмотря на это, более качественное тестирование показало улучшение производительности HDD с встроенным SSD. Однако дешёвая флеш-память, скорее всего, выйдет из строя намного быстрее, чем качественный HDD, поэтому гибридные накопители, вероятно, не стоят нашего внимания — индустрия производства накопителей гораздо сильнее заинтересована в SSD. Прежде чем мы двинемся дальше, стоит упомянуть, что флеш-память — не единственная технология, используемая в твёрдотельных накопителях. Intel и Micron совместно изобрели систему под названием 3D XPoint. Вместо записи и стирания зарядов зарядов в ячейках для создания состояний 0 и 1, для генерации битов в этой системе ячейки изменяют своё электрическое сопротивление. Intel рекламировала эту новую память под брендом Optane, и когда мы протестировали её, производительность оказалась выдающейся. Как и цена системы, но в плохом смысле. Накопитель Optane всего на 1 ТБ сегодня стоит более 1 200 долларов — в четыре раза больше, чем SSD такого же объёма на основе флеш-памяти. Третьим и последним накопителем, который мы исследуем в следующей статье, будут оптические приводы.Используемые источники:

  • https://reedr.ru/elektronika/noutbuk/ssd-chto-eto-takoe-v-noutbuke/
  • https://www.iphones.ru/inotes/599758
  • https://f1comp.ru/zhelezo/chto-takoe-ssd-i-nuzhen-li-on/
  • https://wiki2.org/ru/твердотельный_накопитель
  • https://habr.com/ru/post/491890/

</tr>

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
7th-studio.ru
Добавить комментарий