Твердотельные накопители SSD: что это такое и зачем нужен? SSD-диск что это и зачем он нужен.

Твердотельные накопители SSD появились на рынке достаточно давно, но все большей и большей популярности они набирают в последнее время. SSD диски стоят достаточно дорого, но при этом они очень сильно улучшают производительность системы, благодаря очень высокой скорости считывания и записи данных.

В отличие от обычных жестких дисков здесь вместо магнитных дорожек используется новая технология - флеш память. Но кроме большого преимущества в производительности здесь появляется еще несколько недостатков - это строк службы, небольшой объем и высокая цена. В этой статье мы попытаемся разобраться как выбрать SSD диск для компьютера, а также рассмотрим какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Но сначала нужно выяснить что же такое SSD диски.

SSD или Solid State Drive - это запоминающее устройство без движущихся элементов на основе микросхем памяти или другими словами, твердотельный накопитель.

Обычный жесткий диск состоит из вращающегося на большой скорости магнитного диска и головки для считывания и записи данных. Запоминание данных выполняется путем намагничивания и размагничивания нужных ячеек. Но на работу с ячейкой, изменение скорости вращения диска, а главное, на перемещение записывающей головки уходит слишком много времени. Поэтому жесткий диск не может быть очень быстрым.

Но эту проблему решает SSD диск. Здесь, вместо всего этого сложного механизма используется флеш память. Благодаря этому больше нет необходимости перемещать записывающую головку, запись в любую точку диска выполняется мгновенно.

Но технология памяти на основе микросхем дороже, чем обычные жесткие диски. К тому же флеш память имеет одно очень нежелательное свойство - это ограниченное количество перезаписей. Поэтому производителям приходится придумывать различные способы размещения ячеек и компенсации, чтобы их диски работали максимально долго.

Чтобы вы смогли правильно выбрать ssd диск для своего компьютера сначала нужно рассмотреть какие типы дисков существуют.

Типы SSD дисков

За время развития этой технологии появилось несколько типов SSD дисков, они отличаются размером, способом подключения к компьютеру, скоростью работы и способом размещения ячеек памяти.

Размеры и способы подключения

Размер, способ подключения SSD диска к материнской плате и скорость работы связаны между собой, потому что эти характеристики зависят именно от интерфейса подключения. Рассмотрим самые распространенные способы подключения SSD чтобы вы знали какой ssd выбрать:

• SATA - эти SSD диски подключаются к тому же самому интерфейсу, что и привычные HDD диски. Для совместимости с местом для установки эти диски имеют корпус размером 9х7х2,5 сантиметров, что соответствует размеру HDD. В наше время они используются чаще всего, поскольку могут быть легко установлены в любой компьютер или ноутбук вместо обычного жесткого диска. Но у такого варианта есть ограничение - максимальная скорость передачи данных - 6 Гб/секунду. Для HDD это очень большая цифра, но некоторые SSD могут развить и больше.
• mSATA - точно такой же интерфейс подключения, как и у SATA, а поэтому та же скорость работы. Только здесь нет такого большого корпуса. Такой вид SSD часто применяется для ноутбуков. Отличие этого типа дисков только в размере.
• PCIe - эти диски имеют вид обычной карты PCI и благодаря использованию этого интерфейса могут развивать скорость передачи данных до 30 Гб/сек. Но они могут использоваться только в персональных компьютерах из-за своего размера, а также стоят в два, а то и три раза дороже обычных SATA SSD.
• NVMe - модификация PCIe SSD дисков, которая дает еще большую производительность благодаря специальным оптимизациям, но на данный момент она совместима только с новыми материнскими платами. Корпус выглядит точно так же как и у PCIe.
• M.2. - это уменьшенный вариант SSD диска для PCI. Он работает по тому же протоколу и позволяет развивать такую же скорость работы с данными, но вместо большого корпуса выполнен в форме одной небольшой платы. Большинство современных плат уже поддерживают слоты такого типа, но также они могут быть подключены просто через PCI.

Способы организации ячеек памяти

По способу организации ячеек памяти SSD накопители делятся различаются количеством бит, которые хранятся в одной ячейке. Фактически, чем меньше, тем больше ресурс перезаписей и скорость работы, но в то же время и выше цена. Поэтому производители пытаются удешевить производство путем увеличения количества данных в одной ячейке. На данный момент существуют такие типы памяти:

• SLC NAND - этот тип памяти разработан достаточно давно. В одной ячейке размещается один бит данных. Он гарантирует максимальную производительность и до десяти тысяч перезаписей данных, но стоит очень дорого и поэтому не выпускается.
• MLC NAND - это следующее поколение флеш памяти, в которой на одну ячейку припадает два бита. Количество возможных перезаписей снижается до трех тысяч раз, и скорость работы падает вдвое. Но зато цена таких устройств уже более-менее приемлемая.
• TLC NAND - в этом стандарте в одной ячейке уже размещается 3 бита данных и ресурс перезаписи падает до 1000. Но они еще дешевле. Производители нашли выход из ситуации, добавляя различные контроллеры балансировки, которые подменяют вышедшие ячейки на резерв, а также пытаются дать одинаковую нагрузку на все ячейки. Также используется кэш из памяти типа SLC. Все это позволяет гарантировать работу SSD до 3 лет и больше.

Сейчас чаще всего используется TLC и MLC с различными оптимизациями.

Как выбрать SSD диск?

Теперь, когда вы уже знаете какими бывают SSD диски давайте рассмотрим как выбрать SSD диск для компьютера. Новые пользователи обращают внимание только на объем, цену и размер. Но нужно еще учитывать тип размещения памяти, способ подключения и производителя контроллера.

Объем памяти SSD

Чем больше размер тем больше цена устройства, но в то же время больше ресурс перезаписи, потому что контроллер имеет больше пространства чтобы перераспределить нагрузку между всеми ячейками. Чаще всего SSD диски имеют размер 128, 256 Гб и 1 Тб. Чаще всего, под систему пользователи берут SSD размером 128 Гб под систему.

Способ подключения

Фактически существует только два способа подключения: с помощью интерфейса SATA и PCI. SATA более распространенный и универсальный. Такой SSD диск может быть установлен как в компьютер, так и в ноутбук. Но если вы хотите очень большой скорости лучше выбрать интерфейс PCI.

Тип памяти

Чтобы узнать какой ssd лучше выбрать 2016 для компьютера нужно обратить внимание на тип памяти. Первый тип памяти, SLC - сейчас уже не выпускается. На рынке распространены два типа - MLC и TLC. Первый дороже, но имеет ресурс записи 3000 тысяч раз, а скорость работы с данными 50 миллисекунд. Такие диски при обычном использовании могут служить 5-7 лет, но стоят дороже.

Диски, использующие память TLC, имеют ресурс записи 1000 раз, 75 миллисекунд время чтения и около трех лет-пяти лет срок службы. Для домашнего компьютера вполне можно выбирать память TLC. Но если вы очень часто копируете большие файлы, то лучше выбрать MLC.

Производитель чипа

Есть еще один очень важный параметр, на который стоит обратить внимание. Это производитель чипа контроллера. С одной стороны, может показаться что это не имеет значения, но у каждого производителя есть свои особенности и недостатки.

• SandForce - это один из самых популярных контроллеров. Он достаточно дешев и имеет хорошую производительность. Главная особенность - использование сжатия при записи данных на носитель. Но есть недостаток - при заполнении диска скорость записи существенно падает;
• Marvel - похожий на SandForce, имеет отличную скорость работы, но она уже не зависит от процента заполнения диска. Недостаток - слишком дорогой;
• Samsung - тоже достаточно популярные контроллеры. Имеют поддержку шифрования AES на аппаратном уровне, но иногда можно наблюдать снижение скорости из-за проблем с алгоритмом сборки мусора;
• Fizon - имеет отличную производительность, небольшая цена и отсутствие каких-либо проблем, которые бы снижали скорость. Но тут есть свой недостаток. Он плохо себя показал в операциях с произвольной записью и чтением;
• Intel - лучше Fizon, но намного дороже.

Основные производители плат памяти - это Samsung, SanDisk, Intel и Toshiba. Но платы памяти не настолько отличаются, поэтому большого значения выбор производителя платы не имеет.

Практически каждый пользователь уже слышал о твердотельных накопителях, а некоторые даже пользуются ими. Однако, не многие задумывались чем же отличаются эти диски друг от друга и почему SSD лучше HDD. Сегодня мы расскажем в чем различие и проведем небольшой сравнительный анализ.

Область применения твердотельных накопителей с каждым годом расширяется. Сейчас SSD можно встретить практически везде, начиная от ноутбуков и заканчивая серверами. Причиной тому высокая скорость и надежность. Но, давайте поговорим обо всем по порядку, поэтому для начала посмотрим в чем заключается разница между магнитным накопителем и твердотельным.

По большому счету, основное различие заключается в способе хранения данных. Так в HDD используется магнитный способ, то есть, данные записываются на диск путем намагничивания его областей. В SSD вся информация записывается в специальный тип памяти, который представлен в виде микросхем.

Особенности устройства HDD

Если взглянуть на магнитный жесткий диск (МЖД) изнутри, то он представляет собой устройство, которое состоит из нескольких дисков, головок для чтения/записи и электропривода, который вращает диски и перемещает головки. То есть, МЖД во многом похож на проигрыватель виниловых пластинок. Скорость чтения/записи подобных современных устройств может достигать от 60 до 100 МБ/с (в зависимости от модели и производителя). А скорость вращения дисков варьируется как правило от 5 до 7 тыс. оборотов в минуту, а в некоторых моделях скорость вращения достигает 10 тыс. Исходя из особенной устройства, здесь можно выделить три главных недостатка и всего два преимущества перед SSD.

• Шум, который исходит от электродвигателей и вращения дисков;
• Скорость чтения и записи сравнительно низкая, поскольку определенное время тратиться на позиционирование головок;
• Высокая вероятность механических поломок.

• Относительно низкая цена за 1 ГБ;
• Большой объем хранения данных.

Особенности устройства SSD

Устройство твердотельного накопителя в корне отличается от магнитных накопителей. Здесь отсутствуют движущиеся элементы, то есть, в нем нет электродвигателей, перемещающихся головок и вращающихся дисков. И все это благодаря абсолютно новому способу хранения данных. В настоящее время существуют несколько видов памяти, которая применяется в SSD. Также они имеют два интерфейса подключения к компьютеру — SATA и ePCI. Для типа SATA скорость чтения/записи может достигать до 600 МБ/с, то в случае с ePCI она может колебаться от 600 МБ/с до 1 ГБ/с. SSD накопитель нужен в компьютере именно для более быстрого считывания и записи информации с диска и обратно.

Благодаря своему устройству, ССД имеют гораздо больше преимуществ перед МЖД, но и без минусов не обошлось.

• Отсутствие шума;
• Высокая скорость чтения/записи;
• Меньше подвержены механическим поломкам.

• Высокая стоимость за 1 Гб.

Еще немного сравнения

Теперь, когда мы разобрались с основными особенностями дисков, продолжим наш сравнительный анализ дальше. Внешне ССД и МЖД также отличаются. Опять же, благодаря своим особенностям магнитные накопители гораздо больше и толще (если не брать в расчет таковые для ноутбуков), в то время как SSD по размеру как раз-таки сопоставимы с жесткими для ноутбуков. Также, твердотельные накопители потребляют в несколько раз меньше энергии.

Подводя итог нашему сравнению, ниже приводим таблицу, где можно посмотреть отличия дисков в цифрах.

Заключение

Несмотря на то, что ССД практически по всем параметрам лучше МЖД, у них есть и пару недостатков. А именно, это объем и стоимость. Если говорить об объеме, то в настоящее время твердотельные накопители значительно проигрывают магнитным. В стоимости также выигрывают магнитные диски, поскольку являются более дешевыми.

Что ж, теперь вы узнали в чем основные отличия между разными типами накопителей, поэтому остается только решить, что лучше и рациональнее использовать — HDD или SSD.

Твердотельные накопители (SSD) являются новыми и быстрыми и хорошая альтернатива для жёстких дисков HDD, но нужен ли он Вам? Читайте дальше, как мы демистифицировали твердотельный накопитель. Последние несколько лет наблюдается заметное увеличение объема выпуска SSD и снижение цен (хотя конечно нельзя таким образом сравнивать цены между SSD и традиционными жёсткими дисками).

Что такое SSD? Какими способами вы выиграете от приобретения SSD диска? Что нужно делать по-другому с SSD? Читайте дальше, чтобы узнать всё о твёрдотельных накопителях.

Что такое твердотельный накопитель?

Вам может быть трудно поверить, но твердотельные накопители являются на самом деле довольно старой технологией. Твердотельные накопители были в течение многих десятилетий в различных формах, самыми первыми были на основе оперативной памяти и были довольно дорогими, и устанавливались только появляются в ультра-высокого класса и супер компьютерах. В 1990-х годах на базе флэш-накопителей сделали первый SSD, но они были опять таки слишком дорогими для потребительского рынка и были едва заметными за пределами специализированных компьютерных кругов. На протяжении 2000-х годов цены на флэш-память продолжали падать, и к концу десятилетия потребительские твердотельные накопители появились на рынке персональных компьютеров.

Итак, что же представляет собой твердотельный накопитель? Здесь необходимо сначала выделить то, что из себя представляет традиционный жёсткий диск (HDD). Жесткий диск - это набор металлических пластин с покрытием из ферромагнитного материала, которые вращаются на шпинделе. Запись на поверхность магнитных пластин осуществляется крошечной механической рукояткой (рычаг привода) с очень тонким жалом (головка). Данные сохраняются при изменении полярности магнитных битов на поверхности пластин. Это, конечно, немного сложнее, но достаточно сказать, что здесь всё сделано по аналогии автоматического проигрывателя пластинок его рука ищет дорожку на записи, также и рукоятка привода и головки жесткого диска ищут данные. Когда вы хотите записать или прочитать данные с магнитных жестких дисков пластины вращаются, рука ищет, и находит данные. Это такой же механический процесс, так как он цифровой.

Твердотельные накопители, напротив, не имеют движущихся частей. Хотя масштабы разные, и площадь для хранения на HDD значительно больше, и у твердотельного накопителя гораздо больше общего с простым портативным флэш-накопителем, чем с механическим жёстким диском (и, конечно, гораздо больше, чем когда бы то ни было, с магнитофоном!) Подавляющее большинство твердотельных накопителей на рынке -это флэш-память NAND, тип энергонезависимой памяти, которой не требуется электричество для сохранения данных (в отличие от оперативной памяти в вашем компьютере, которая теряет свои сохраненные данные, как только питание отключается). Память NAND также обеспечивает существенное увеличение скорости намного больше чем механические жесткие диски, так как время, потраченное впустую когда пластины крутятся и не ищут данные удаляется из уравнения.

Сравнение твердотельных накопителей с традиционными жесткими дисками

Всегда хорошо знать, что такое твердотельные накопители, но это ещё более полезно, чтобы сравнить их с традиционными жесткими дисками которыми вы пользуетесь уже много лет. Давайте посмотрим на несколько ключевых различий в поточечном сравнении.

Спин-время: SSD-накопители не имеют «спин» время; накопитель не имеет движущихся частей. Жесткие диски имеют различное спиновое время (обычно несколько секунд); когда вы услышите щелчок-whirrrrrr на минуту или две при загрузке компьютера или при доступе к редко используемым файлам, вы всегда слышите вращение жесткого диска.

Время доступа и задержки к данным: твердотельные накопители очень быстро находят данные и, как правило, быстрее на порядок в 80-100 раз, чем жесткие диски; пропуская механические крутящиеся пластины и поиск данных, поэтому они могут получить доступ к данным почти мгновенно. Быстрому поиску данных на жёстких дисках препятствует физическое перемещение якоря и вращение пластин.

Шум: SSD-накопители молчат; отсутствие движущихся частей означает отсутствие шума. Жесткие диски варьируются от довольно тихих, до очень сильного уровня звука.

Надежность: отдельные производственные вопросы в стороне (плохие диски, прошивка, вопросы и т. д.) SSD-диски вышли вперед в плане физической надёжности. Подавляющее большинство сбоев жесткого диска в результате механических повреждений; в какой-то момент после х десятков тысяч часов работы, механический привод просто изнашивается. В смысле цикл чтения/записи жестких дисков ограничен.

С другой стороны, твердотельные накопители имеют ограниченное количество циклов записи. Это ограниченное количество циклов записи является главным вопросом для осуждения твёрдотельных накопителей, но реальность такова, что средний пользователь компьютера вряд ли сможет сделать много циклов чтения и записи на SSD. Компании Intel Х25-М, например, может обрабатывать 20 ГБ данных в течение 5 лет без сбоев. Как часто Вы стираете и записываете 20ГБ данных на основном диске на ежедневной основе?

Кроме того, SSD-диски можно использовать и дальше; когда модули NAND дошли до конца своих циклов записи они становятся только для чтения. Диск затем считывает данные с поврежденного сектора и переписывает её на новую часть диска. Не считая молнии или катастрофический недостаток конструкции, отказ SSD больше похож на “старость, почему ломит в моих костях!”, а не на резкое “бум! подшипников в HDD!” и его остановка. У вас будет достаточно времени для резервного копирования ваших данных и чтобы приобрести новый диск.

Потребляемая мощность: SSD-диски потребляют на 30-60% меньше энергии, чем традиционные жесткие диски. Экономия в 6 или 10 ватт вроде бы и не много, но в течение года или двух на сильно подержанной машине всё сходится.

Стоимость: SSD стоят не дешево. Традиционные цены на жесткий диск упали примерно на пять центов за гигабайт данных. Твёрдотельные накопители намного дешевле, чем они были 10-20 лет назад (когда они были ограничены специальными компьютерными системами), но они всё ещё довольно дорогие. В зависимости от размера и модели, вы можете ожидать, чтобы заплатите где-то между $1.25-$2,00 за ГБ.

Уход за твёрдотельным SSD накопителем

В управлении операционной системы, сохранение данных, и взаимодействие с вашим компьютером единственное отличие которое Вы заметите, как конечный пользователь, во время работы SSD диска, является повышение скорости. Когда дело доходит до заботы о вашем диске, есть несколько правил, имеющие решающее значение.

Не дефрагментируйте диск. Дефрагментация бесполезна для SSD и уменьшает продолжительность его жизни. Дефрагментация - это техника, которая находит куски файлов и оптимизирует их размещая на пластинах жестких дисков, чтобы уменьшить время поиска и износ на диске. SSD не имеют пластин и имеют почти мгновенное время поиска. Их дефрагментация съедают больше циклов записи. По умолчанию в Windows 7 дефрагментация отключена для SSD.

Отключить службы индексирования: если ваша ОС имеет любой поиск - добавлен инструмент такой как служба индексирования, выключите его. Время чтения на SSD быстрое, которое вам на самом деле не нужно, чтобы создать индекс файла и сам процесс индексирования диска и записи индекса будут медленными на SSD.

Ваша ОС должна поддерживать обрезки. Команда TRIM позволяет вашей ОС, чтобы общаться с SSD-диском и сообщать ему, какие блоки больше не используются. С этой командой производительность на SSD будет стремительно деградировать. В этой публикации для Windows 7, Мак ОС х 10.6.6+ и Linux с ядром 2.6.33+, поддерживают команду TRIM. А хаки реестра и дополнительные программы существуют для изменения более ранних версий ОС, таких как Windows XP, чтобы полу-поддерживать команду TRIM. Ваш SSD диск должен быть в паре с современной ОС для максимальной производительности.

Оставить часть диска пустой. Проверьте спецификации для вашего устройства, большинство производителей рекомендуют держать 10-20% пустыми. Это пустое пространство помогает алгоритму выравнивания (они передают данные через память NAND модулей, чтобы свести к минимуму суммарный износ на диске и обеспечивают длительный срок службы и оптимальные характеристики привода). Если вы оставите слишком мало пространства, то алгоритмы выравнивания со временем приведут к преждевременному износу на диске.

Media на второй диск: SSD-накопители дорогие, поэтому нет смысла хранить свои массивные медиа-файлы на вашем дорогом SSD-накопителе. Вы можете подобрать традиционные жесткие диски 1 ТБ, и использовать большой дополнительный диск (если это возможно) для хранения крупных и статичных файлов (например, фильмов, музыкальных коллекций и других мультимедийных файлов).

Инвестировать в память: по сравнению с затратами на твердотельные накопители, ОЗУ дешевое. Чем больше оперативной памяти у вас будет установлено, тем меньше будет циклов записи на диск. Вы сможете продлить жизнь вашему дорогому SSD-накопителю, гарантируя, что в вашей системе установлена адекватная оперативная память.

Твёрдотельный накопитель для меня?

На данный момент у вас есть урок истории, поточечное сравнение, и некоторые советы для поддержания вашего SSD в отличной форме, но нужен ли SSD диск Вам? Отметьте все подходящие варианты и подготовьтесь к следующему:

• Почти мгновенное время загрузки: Вы можете перейти от холодной загрузки для просмотра веб-страниц в считанные секунды с SSD; в это же окно часто вы могли попасть больше чем через минуту с традиционным жестким диском.
• Вы хотите быстрый доступ для общих приложений и игр: мы много раз это уже говорили, но твердотельные накопители являются сверхскоростными.
• Вы хотите более тихий и менее прожорливый компьютер: как подчеркивалось выше, SSD-накопители молчат и потребляют значительно меньше энергии.
• Вы сможете использовать два диска: один для ОС и один для файлов: если Вы храните лишь несколько семейных фотографий и CD-Rip или два, вам потребуется более доступный традиционный HDD для хранения больших файлов.
• Вы готовы заплатить значительную сумму за SSD-накопитель: это самая большая на сегодняшний день сумма за гигабайт, но тоже время прирост производительности огромен в 3000% .
• Если ваш список выглядит более полным, чем пустым, и вы хотите получить скорость при работе, то SSD - это для вас!

SSD (solid state drive, накопитель на твёрдотельной памяти, твёрдотельный накопитель — рус.) — накопитель информации, основанный на чипах энергонезависимой памяти, которые сохраняют данные после отключения питания. Являются относительно новым видом носителей информации, а первое проявление и развитие, чипы энергонезависимой памяти получили от Flash накопителей и обычной RAM памяти.

Содержит такие же интерфейсы ввода-вывода как и современные . В SSD не используются движущиеся части и элементы как в электромеханических устройствах (жёсткие диски, дискеты), что исключает вероятность износа механическим путём.

Большинство современных твёрдотельных накопителей основаны на энергонезависимой NAND памяти. Существуют накопители корпоративного класса, которые используют RAM память вкупе с резервными системами питания. Это даёт очень большие скорости передачи данных, но и цена одного гигабайта очень высока по меркам рынка.

Существуют гибридные версии SSD и HDD накопителей.

Они включают магнитные пластины для большого объёма хранимой информации и небольшой по объёму SSD накопитель в одном корпусе. Самые часто использующиеся данные хранятся в SSD накопителе и обновляются по мере их актуальности из блока HDD . При обращении за этими данными, они считываются с высокой скоростью из твёрдотельной памяти не обращаясь к более медленным магнитным пластинам.

Из чего состоят SSD накопители .

* на примере NAND памяти

Твёрдотельный накопитель состоит из самих чипов NAND , управляющего привносящего все функции, чипа энергозависимой и печатной платы на которой всё это распаяно.

Иногда в SSD накопителях используется небольшая батарея , чтобы при отключении питания, все данные из кэша можно было бы переписать в энергонезависимую память и сохранить все данные в целостности. Есть прецеденты, что в накопителях с MLC памятью при отключении питания, пропадала часть или все данные. С SLC памятью, таких проблем замечено не было.

Память.

Практически все твёрдотельные накопители высокого, среднего и бюджетного класса используют энергонезависимую NAND (flash ) память из-за её относительно низкой стоимости , способности сохранять данные без постоянного поддержания питания и возможность реализации технологии сохранения данных при неожиданном отключении питания.

Благодаря компактной компоновке чипов, производители могут выпускать SSD накопители в формфакторе 1.8 ; 2.5 ; 3.5 и меньше, если речь идёт о устройствах без защитных упаковок. Например для ноутбуков или внутреннего размещения в компьютере.

В большинстве SSD накопителей используется дешёвая — память, которая может вмещать в одну ячейку более одного бита . Это очень результативно сказывается на цене готового изделия и способствует популяризации данных накопителей. Но есть у MLC памяти и большие недостатки. Это низкая долговечность ячеек и более низкая скорость записи и чтения, чем у накопителей на основе .

SLC записывают только один бит в ячейку и это обеспечивает до 10 раз лучшую долговечность и до 2-х раз более высокую скорость в сравнении с MLC . Есть и один недостаток — цена накопителей на SLC памяти примерно в два раза выше чем цена накопителей на MLC памяти. Это обусловлено большими затратами на производство, а в особенности потому, что чипов SLC того же объёма, требуется в среднем в два раза больше для достижения того же объёма в сравнении с MLC .

Контроллёр SSD.

Практически все показатели SSD накопителя зависят от управляющего контроллёра. Он включает в себя микропроцессор , который управляет всеми процессами памяти с помощью специальной прошивки ; и моста между сигналами чипов памяти и шины компьютера (SATA, ).

Функции современного SSD контроллёра:

• TRIM .
• Чтение запись и кеширование.
• Коррекция ошибок (ECC ).
• Шифрование (AES).
• Возможность S.M.A.R.T мониторинга.
• Пометка и запись о нерабочих блоках для добавления их в чёрный список.
• Сжатие данных (Sandforce контроллёры например).

Все контроллёры памяти нацелены на параллельно подключенную NAND память. Так как шина памяти одного чипа очень мала (максимум 16 бит ), используются шины многих чипов подключенных параллельно (аналогия RAID 0 ). К тому же, отдельно взятый чип отнюдь не обладает отличными характеристиками, а наоборот. Например высокую задержку ввода-вывода. Когда чипы памяти параллельно объединены, эти задержки скрываются, распределяясь между ними. Да и шина растёт пропорционально каждому добавленному чипу, вплоть до максимальной пропускной способности контроллёра.

Многие контроллёры, умеют использовать 6 Гбит/c , что в купе с контроллёрами поддерживающими скорость обмена данными 500мб/c , даёт ощутимый прирост производительности в чтении/записи и полное раскрытие потенциала SSD накопителя.

Кэш память.

В SSD накопителях применяется кэш память в виде энергозависимой DRAM микросхемы, наподобие как в жёстких дисках.

Но в твёрдотельных накопителях она несёт ещё одну важную функцию . Часть прошивки и самые часто изменяющиеся данные находятся в ней, сокращая износ энергозависимой NAND памяти. В некоторых контроллёрах, не предусмотрено использование кеш памяти, но тем не менее они достигают высоких показателей в скорости ().

Интерфейсы для подключения SSD.

Самыми распространёнными интерфейсами для SSD потребительского класса являются SATA 6 Гбит/c , и USB 3.0 . Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя.

В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA ).

Преимущества и недостатки SSD накопителей в сравнении с HDD.

Плюсы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками):

• Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.
• Значительно более высокая скорость произвольного доступа.
• Значительно более высокая скорость доступа.
• Скорость передачи данных значительно выше.
• Не требуется дефрагментация.
• Беззвучны, так как не имеют механических частей.
• Не создают вибраций.
• Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций.
• Немного меньшее энергопотребление.

Минусы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками).

• Износ ячеек. Хоть в SSD накопителях и отсутствуют механические части, чипы памяти изнашиваются (mlc ~10000 перезаписей, slc ~100000 ).
• Ёмкость значительно меньше.
• Цена значительно выше по соотношению ГБ/$
• Невозможность восстановить утерянные данные после команды или просто после форматирования.

В твёрдотельных накопителях применяется команда (инструкция) TRIM для увеличения скорости записи. Совместно с некоторыми микроконтроллёрами, TRIM позволяет добиться и небольшого увеличения скорости чтения. Все твурдотельные накопители, которые выпускаются с 2012 года имеют поддержку TRIM . В более ранних, для включения данной инструкции может потребоваться прошивка новой микропрограммой. В большинстве случаев, при прошивке все данные безвозвратно удаляются.

SSD накопители ещё совсем новое поколение накопителей информации и они не являются сбалансированными во всех отношениях продуктами. Тем не менее, для энтузиастов, клиентов корпоративного класса и использования в серверных системах они выгодно отличаются по показателю производительности, что может быть решающим фактором к покупке. Новый виток эволюции , твёрдотельные накопители получат с массовым производством чипов памяти Ferroelectric RAM (FRAM , FeRAM ). Это позволит повысить уровень долговечности ячеек SSD накопителей.

Но не факт что за SSD накопителями будущее. Каждый новый техпроцесс, как показала практика, уменьшает скорость чтения/записи и увеличивает количество возникающих ошибок, которые тоже нужно убирать с помощью системы коррекции ошибок в ущерб производительности. Причём для SLC этот показатель приемлем, но вот с MLC и TLC (triple level cell ) всё очень и очень печально. С каждым новым поколением, без значительных новых прорывов, скорость будет падать. А к 4 нм, опустится практически до уровня HDD 2012 года.

Жёсткие диски против SSD

Выбор очевиден. Компьютерные энтузиасты, которые уже опробовали в работе SSD-накопители, почувствовали разницу и не хотят возвращаться обратно к использованию механического диска в качестве системного. Минусы SSD - значительно более высокая цена, небольшая ёмкость - по мере развития технологии, постепенно исчезают.

Достоинства накопителей на флэш-памяти невозможно игнорировать: незначительное время доступа, высокая скорость передачи данных, превосходная производительность операций ввода/вывода. Отметим также механическую надёжность, низкое потребление энергии и бесшумную работу.

В данный момент, столь много производителей предлагают SSD-накопители, что отделить зёрна от плевел не так уж просто. Если вы сразу перейдёте на страницу с тестовыми графиками, то сможете убедиться, насколько SSD превосходят жёсткие диски. Даже если не искать самый быстрый твердотельный накопитель, а взять за точку отсчёта производительность самой недорогой модели, даже такой накопитель окажется во много раз быстрее любого жёсткого диска!

Плюсы и минусы SSD

Сложно оценить преимущества SSD на основе тестов, которые предназначены для сравнения разных накопителей между собой, относительно других способов апгрейда (новый процессор, графическая карта).

В результате рядовым пользователям, стремящимся собрать современный производительный ПК, можно посоветовать купить небольшой SSD-диск и хранить большую часть файлов на жёстком диске, потратив основную часть средств на обновление других компонентов ПК.

Если опросить несколько обычных пользователей, какой компьютер они хотели бы иметь, то ответы, скорее всего, будут похожи. Процессор на архитектуре Sandy Bridge, не менее 4 Гбайт оперативной памяти, хорошая графическая карта. Набор "по умолчанию" включает жёсткий диск, но про SSD-накопители обычно речи не идёт. Это не правильно.

Было бы уместно пожертвовать парой сотен гигагерц тактовой частоты процессора, дополнив жёсткий диск системным SSD-накопителем объёмом около 60 Гбайт. Так вы сможете получить практически все преимущества SSD-технологии, не разорившись на преобритении твердотельного диска большого объёма.

Поверхностный взгляд не всегда верен

Наше мнение, как правило, основывается на реальных, сравнимых данных. Накопитель объёмом 2 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин смотрится, без сомнения, более привлекательно, чем старая модель 120 Гбайт и 5400 об/мин. Если раньше пропускная способность интерфейса SATA составляла 300 Мбайт/с, то сейчас она достигла 600 Мбайт/с. Как видим, эволюция налицо, но для многих подобные цифры значат больше, чем реальные результаты.

В данном случае, мы имеем сразу две проблемы. Во-первых, слишком мало пользователей знает, что использование твердотельного диска действительно может значительно ускорить работу приложений. Вторая проблема - небольшой объём и высокая стоимость SSD.

Но стоит вновь повторить: любой современный SSD, независимо от модели, на порядок быстрее любого жёсткого диска. Проиллюстрируем данный факт, сравнив простенький SSD с одним из самых мощных накопителей на магнитных пластинах.

Samsung 470 Series vs. Seagate Barracuda XT

HDD: Seagate Barracuda XT, 3 Тбайта

Мы остановили свой выбор на жёстком диске класса hi-end, который сочетает высокую для HDD производительность и большую ёмкость. Накопителю Seagate вполне по силам представлять в данном сравнении HDD как класс. Это современный жёсткий диск объёмом 3 Тбайт - не максимально на сегодняшний день, но такого объёма достаточно почти для любого ПК.

Скорость вращения шпинделя – 7200 об/мин. Как накопитель последнего поколения, Seagate Barracuda XT сочетает высокую скорость последовательного чтения и записи данных, достойное - для жёсткого диска - время отклика, относительно высокую производительность операций ввода/вывода. Диск оснащён новейшим интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Впрочем, учитывая реальную пиковую производительность 160 Мбайт/с, это явно лишь рекламный ход: достаточно было ограничиться предыдущей версией интерфейса SATA.

Seagate XT относится к верхней ценовой планке (около $250). Он придётся по душе тем пользователям, которые предпочитают современное "железо", но пока с опаской поглядывают в сторону SSD. На диск распространяется пятилетняя гарантия Seagate.

В качестве альтернативы выступают винчестеры Hitachi Deskstar 7K2000 и 7K3000 (оба по 3 Тбайта), Western Digital Black Edition 2 Тбайт. Подробнее о современных "тяжеловесах" из мира HDD вы можете узнать в материале на нашем сайте "Четыре HDD объёмом 3 Тбайт" .

SSD: Samsung 470 Series, 128 Гбайт

Представители данной линейки Samsung ранее неоднократно использовались нами как референсные в различных тестах, но сегодня эти диски уже не являются самыми новыми и лучшими (см. наш материал Samsung SSD 830-й серии , посвящённый новой линейке корейских твердотельных накопителей).

470-я серия представлена дисками объёмом 64, 128 и 256 Гбайт, оснащённых морально устаревающим интерфейсом SATA 3 Гбит/с. Если сравнить накопитель Samsung 470-й серии с последними моделями Crucial, Intel и многочисленным дискам на базе контроллера SandForce второго поколения, то он не выглядит столь современно.

В конечном итоге, твердотельный диск Samsung 470-й серии обеспечивает скорость передачи данных до 260 Мбайт/с. Некоторые же новейшие модели SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с в операциях на последовательную передачу данных способны перейти рубеж 500 Мбайт/с. Разница значительна. Наша же позиция в данном случае состоит в том, что даже предыдущее поколение твердотельных накопителей значительно опережает любые жёсткие диски, включая самые современные модели.

Samsung, Intel и Toshiba разрабатывают и производят компоненты SSD на собственных предприятиях (единственное исключение - серия Intel SSD 510, в которой используется контроллер Marvell). Все три вендора выпустили достаточное количество прошивок для устранения проблем с firmware, так что ни один из них не совершенен. Суть в том, что даже если диск Samsung 470-серии - это не совсем то, о чём мечтают компьютерные энтузиасты, данный накопитель вполне соответствует по характеристикам стандартному SSD "среднего класса", и в данном смысле его выбор обоснован с учётом задачи данного обзора. Если же вас заинтересовал вопрос сравнения производительности более свежих моделей SSD, можно ознакомиться с результатами соответствующих тестов на страницах нашего сайта.

Сравнение характеристик

Производительность

Как вы сможете видеть в видеоролике в конце данной статьи, SSD-накопитель может заметно ускорить современный компьютер - идёт ли речь о скорости запуска приложений, загрузке уровней в играх или импорте большого объёма данных. Почему так происходит?

Прежде всего, успех SSD связан со значительно более высокой скоростью передачи данных. Жёсткие диски 2,5” достигают 60-100 Мбайт/с, 3,5” - 100-150 Мбайт/с. Причём, эти показатели отражают производительность HDD в самых благоприятных для них условиях. Характеристики, которые любят приводить вендоры в спецификациях к той или иной модели HDD, относятся к операциям последовательного чтения/записи данных - здесь отставание жёстких дисков проявляется в наименьшей степени. Когда головка жёсткого диска переходит на другой раздел/сектор диска, скорость операций стремительно снижается.

Режимы использования диска, в которых на первый план выходит производительность ввода/вывода, не относятся к благоприятным для HDD. Примером является загрузка Windows, предполагающая считывание огромного количества мелких блоков данных. Здесь при сравнении жёсткого диска с SSD картина ещё более печальна.

Скорость передачи данных в таких режимах падает до нескольких Мбайт/с. Это касается даже самых новых и производительных моделей HDD. Таким образом, жёсткие диски неплохо справляются с последовательным копированием файлов большого объёма, но их применение в качестве системного накопителя не оптимально.

SSD для хранения данных использует флэш-память. Такие накопители состоят из множества ячеек памяти, которые используются параллельно друг другу и взаимодействуют с контроллером через несколько каналов передачи данных. Подобная архитектура способна обеспечить скорость последовательного чтения от пары сотен Мбайт/с до рекордных значений – более 550 Мбайт/с. Впрочем, как мы уже отметили, в последовательной передаче данных жёсткие диски также проявляют себя неплохо.

Критичный режим для SSD – операции записи данных, так как записаны могут быть только блоки данных определённого размера. Если нужно записать на диск всего нескольких бит, потребуется целая серия операций - чтение, стирание и финальная перезапись одного-двух блоков.

Таким образом, нередка ситуация, когда сотни Мбайт/с на практике оборачиваются всего лишь несколькими десятками. Но пока мы говорим о блоках размером около 4 кбайт, которые используются современными файловыми системами, SSD всё же остаются в 10-20 раз быстрее HDD, обеспечивая производительность на уровне десятков Мбайт/с, в то время как в случае жёстких дисков она падает до кбайт/с из-за задержек при позиционировании головки. В реальной работе такая разница не просто заметна, а бросается в глаза.

Расход энергии и нагрев

SSD потребляют, максимум, несколько ватт. Жёсткие диски могут израсходовать 10 Вт в час или даже больше в случае активного копирования файлов. Современные SSD вообще не греются. Жёсткие диски, напротив, нередко нуждаются в охлаждении. Обычной циркуляции воздуха внутри корпуса вашего компьютера, скорее всего, хватит, однако вопрос грамотного охлаждения дисковой системы всё же стоит учитывать при самостоятельной сборке ПК.

Конструктивные особенности и надёжность

SSD не имеют подвижных элементов, что делает их весьма надёжными. Теоретически, существует вариант, что вы подвергнете твердотельный диск чрезвычайно высокой вибрации или удару, так что пайка микросхем нарушится. На практике такая ситуация маловероятна.

Точно такой же мизерный шанс нарушить пайку существует и применительно к жёстким дискам, однако реальная опасность заключается в наличии движущихся элементов - магнитных пластин, которые вращаются на высокой скорости, и головок чтения/записи. Принцип работы современного HDD напоминает старомодный патефон.

Механические детали имеют определённый ресурс и в целом надёжность жёсткого диска ниже. Любая сильная встряска может превратить работающий жёсткий диск в кусок бесполезного "железа". Современные HDD имеют определённый "запас прочности" в отношении ударных нагрузок (что особенно касается 2,5” дисков для ноутбуков), но с точки зрения механической надёжности они всё-таки значительно уступают SSD.

Переживёт ли SSD-накопитель жёсткий диск - сказать с точностью нельзя. Известно, что HDD более склонны к поломкам, так как их конструкция сочетает электронику и механические элементы. С другой стороны, SSD более чувствительны к прошивке и мы знаем случаи, когда вследствие сбоя firmware твердотельный диск приходил в негодность. Потенциальные проблемы в плане надёжности для SSD и HDD различны, но имеют место в обоих случаях. В деталях ознакомиться с вопросом сравнения надёжности SSD и накопителей на магнитных пластинах вы можете в статье "Что надёжнее: SSD или HDD?" .

Конфигурация тестового стенда

Результаты данных тестов показательны для большинства моделей SSD и жёстких дисков. Тестируемые компоненты выбраны из расчёта получить наилучшее сравнение для обоих вариантов конфигурации. Диски тестируются на очень похожих системах. Цель данного обзора заключается в оценке преимущества от использования SSD в качестве системного диска. Мы не стремимся доказать, что твердотельные накопители имеют преимущества во всех ипостасях (более того, мы не рекомендуем использовать их для хранения данных).

Результаты тестов

Последовательное чтение/запись

CrystalDiskMark и Iometer ясно показывают значительно более высокие скорости передачи данных по сравнению с жёстким диском класса high-end. Если вы регулярно читаете обзоры , данный факт вряд ли станет новостью для вас.

Случайное чтение/запись

Следующие результаты весьма показательны с точки зрения загрузки операционной системы Windows. Когда дело доходит до реальной разницы в повседневном использовании, возможно, отрыв SSD от жёсткого диска не будет столь значителен, но в синтетическом тесте разница бросается в глаза.

Согласно CrystalDiskMark, жёсткий диск работает с блоками по 4 кбайт в режиме случайного чтения на скорости 1,6 Мбайт/с, записи - 0,7 Мбайт/с. Аналогичные показатели для SSD выше на порядок: 19,7 Мбайт/с - для операций записи, 70,6 Мбайт/с - для чтения.

С увеличением глубины очереди производительность SSD ещё более увеличивается, что объясняется более полным использованием его многоканальной архитектуры: 129,4 Мбайт/с для операций записи и 70,5 для чтения. Для HDD мы также видим увеличение в три раза скорости случайной записи (до 2,1 Мбайт/с) благодаря поддержке NCQ. Тем не менее, отставание от твердотельного накопителя ещё более увеличивается.

В случае блоков большего размера (в данном тесте - 512 кбайт) жёсткий диск может обеспечить намного лучшую скорость, чем мы только что видели. Впрочем, SSD и здесь сохраняет лидерство. Современный твердотельный накопитель с интерфейсом 6 Гбит/с обеспечил бы более серьёзный отрыв от HDD.

Расклад сил очевиден: в тесте на случайный поиск при использовании блоков по 4 кбайт HDD обеспечил результат около 700 кбайт/с, SSD - 18,4 Мбайт/с.

На большой глубине очереди (64 команды) SSD превосходит жёсткий диск в тесте на случайный поиск в 40-50 раз.

В тесте Iometer на производительность чтения Samsung 470 128 Гбайт обеспечивает производительность на уровне 28 000 операций ввода/вывода в секунду. Жёсткий диск показывает результат 102 операции в секунду.

При записи SSD оперирует с блоками данных: запись даже лишь нескольких байт требует полного цикла перезаписи всего блока. Поэтому в операциях записи отрыв SSD не столь вопиющий, но по-прежнему речь идёт о разнице на порядок. Iometer показывает результат 1343,5 операций ввода/вывода для SSD и 132,5 для HDD.

Производительность ввода/вывода и время доступа

Сценарий загрузки "Базы данных" рисует ясную картину: SSD в 12 раз быстрее, чем жёсткий диск.

В сценарии "Веб-сервер" превосходство твердотельного диска ещё более значительно, так как операции чтения в этом тесте составляют основную часть нагрузки.

В тесте на производительность рабочей станции расклад сил не меняется.

Время доступа

В отличие от жёсткого диска, время доступа на SSD едва ли поддаётся измерению.

PCMark 7

Futuremark PCMark 7 имитирует типичную работу на ПК. За редкими исключениями, SSD опережает жёсткий диск в 2-4 раза. Отметим, что в данных тестах изменяется общая производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты. Таким образом, здесь мы видим картину, близкую к той, что имеет место при повседневном использовании ПК.

К исключениям относится обработка видео в Windows Movie Maker, а также сценарий загрузки Windows Media Center. В этих тестах SSD и жёсткий диск обеспечивают близкие результаты.

Расход энергии

Наименьшая разница между SSD и жёстким диском с точки зрения потребления энергии наблюдается в стресс-тесте на потоковую запись. Но даже в этом тесте один жёсткий диск потребляет примерно столько же энергии, как три SSD.

Энергоэффективность: производительность на ватт

В приложениях для работы с базами данных Samsung 470 превосходит жёсткий диск Seagate в 476 раз (из расчёта количества операций ввода/вывода на ватт).

В тесте на эффективность потоковой записи твердотельный накопитель опередил жёсткий диск в 7 раз.

Здесь необходимо кратко осветить вопрос измерения "ёмкости на ватт", так как по этому показателю SSD уступают жёстким дискам. Чтобы обеспечить объём дискового пространства, соответствующий Seagate Barracuda XT 3 Тбайт, вам потребуется собрать массив из полутора десятков SSD. В данном контексте обсуждать "ёмкость в расчёте на ватт" можно только в теории. Если вам требуется много места для хранения данных, HDD в данный момент не имеют альтернативы.

SYSmark 2012

Бенчмарк, разработанный компанией BARCo, не часто используется в тестах . Дело в том, что некоторые компании, включая AMD и nVidia, не доверяют данному тестовому пакету, что объясняется специфическим составом пакета: он фокусируется на сценариях загрузки, имеющих мало общего с повседневным использованием ПК. Значительный процент в общем рейтинге производительности отводится операциям распознавания текста или архивирования. Стоит отметить, что AMD указывает на наличие в SYSMark неких оптимизаций под архитектуру Intel.

Обратите внимание, что в тестах из пакета SYSMark SSD очень незначительно опережает жёсткий диск. Можно сказать, результаты совпадают. Причина в том, что в данном случае не представляется возможным изолировать воздействие других подсистем компьютера на конечный результат.

Скорость загрузки Windows

Выключается компьютер с системным SSD-накопителем также быстрее - за пять секунд вместо восьми в случае с HDD.

Запуск приложений

Мы используем скрипт, который одновременно открывает четыре приложения. Как и в случае с загрузкой ОС, преимущество по скорости запуска приложений на системе с SSD-диском весьма существенно. Как это выглядит на практике, можно посмотреть на видео.

Запуск приложений на SSD и на жёстком диске

Итак, мы использовали скрипт, который одновременно открывает несколько приложений и фиксирует разницу в виде короткого видеоролика. Скрипт запускается непосредственно после загрузки Windows, после чего ждёт 30 секунд для завершения всех процессов. Скрипт запускает Internet Explorer 9 (offline-версия сайта THG), Microsoft Outlook (тот же набор пользовательских папок, как в SYSmark 2012), "тяжёлую" презентацию PowerPoint и изображение большого размера в Adobe Photoshop.

Мы пропустили данный тест четыре раза подряд. Кэширование файлов немного снижает время загрузки для четвёртого "прогона", но это можно заметить лишь применительно к HDD. Посмотрим видеоролик:

Наш тест имитирует сценарий работы, когда вы включаете компьютер и сразу открываете несколько приложений - например, офисную программу, веб-браузер, мессенджер, редактор изображений. Пока в системе имеется достаточное количество оперативной памяти (то есть не менее 4 Гбайт на данный момент), производительность CPU находится на втором месте после дисковой подсистемы. Иными словами, плюс-минус 500 МГц частоты процессора - не столь существенно, но замена жёсткого диска на SSD, напротив, основательно влияет на результат.

Здесь возникает вопрос - важен ли выбор конкретной модели SSD? На наш взгляд, этот вопрос не столь принципиален. Даже если вы остановите свой выбор на новейшем накопителе с контроллером SandForce SF-2200, который при последовательном чтении переходит рубеж 500 Мбайт/с, то разница по сравнению с не самой новой моделью SSD, которую мы использовали в данном тесте, не будет слишком заметна. Если же вы впервые попробуете использовать в качестве системного диска SSD, то вам, определённо, уже не захочется возвращаться к жёстким дискам.

Любой современный SSD повышает отзывчивость системы

Тем компьютерным энтузиастам, которые ещё не пробовали использовать SSD, можно смело посоветовать такой вариант апгрейда. Несомненно, игра стоит свеч. Хотя преимущества использования SSD в качестве системного накопителя отражает не каждый бенчмарк (в частности, в SYSMark мы не видим значительного отрыва), реальная разница в производительности бросается в глаза.

Мы провели сравнение одного из самых ёмких, быстрых и дорогих жёстких дисков на рынке - Seagate Barracuda XT - со скромным, не самым новым твердотельным диском Samsung 470. Конечно, вы можете остановить свой выбор на более "продвинутой" модели, но даже в случае выбора относительно бюджетной модели можно получить все преимущества SSD.

Вместе с тем, мы вовсе не стремимся отправить жёсткие диски на пенсию. Когда речь идёт о хранении файлов, данному типу накопителей нет альтернативы. SSD стоит использовать для установки операционной системы, разместить на нём исполняемые файлы программ, кэши приложений.

Для большинства случаев идеальная конфигурация современного ПК включает системный SSD-диск и жёсткий диск большого объёма, на котором хранятся фильмы, музыка, изображения, документы. Системы без SSD относятся к бюджетным вариантам конфигурации, а компьютеры только с твердотельным диском почти не встречаются в природе.