###
  • Интернет
  • Программы
  • Игры
  • Проблемы
  • Windows
  • Социальные сети
  • Android
  • Ios

    • Твердотельные накопители (SSD) - преимущества и недостатки. Что выбрать: жесткий диск или твердотельный накопитель

    01.10.2019 Роутеры и модемы

    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.

    Все больше пользователей приобретают SSD диски для установки в ПК. Они используются параллельно с HDD или вместо них. Чаще всего на SSD диск ставится оперативная система, а на HDD хранятся файлы. Именно при таком размещении можно прочувствовать многократный прирост скорости и быстродействия вашего компьютера.

    Твердотельные накопители имеют много преимуществ по сравнению с жесткими дисками. Поэтому нужно знать, как выбрать SSD диск для компьютера правильно.

    Что собой представляет?

    Жёсткий диск (HDD) - это то устройство в Вашем компьютере, которое хранит все данные (программы, фильмы, изображения, музыку… саму операционную систему Windows, Mac OS, Linux и тд) и выглядит он следующим образом…

    Информация на жесткий диск записывается (и считывается) путём перемагничивания ячеек на магнитных пластинах, которые вращаются с дикой скоростью. Над пластинами (и между ними) носится, как перепуганная, специальная каретка со считывающей головкой.

    Так как HDD-диск находится в постоянном вращение, то и работает он с определенным шумом(жужанием, потрескиванием), особенно это заметно при копировании файлов большого размера и запуске программ и системы,когда на жесткий диск приходится максимальная нагрузка. Вдобавок это очень «тонкое» устройство и боится даже простого колыхания во время своей работы, не говоря уже о падении на пол, например (считывающие головки встретятся с вращающимися дисками, что приведет к потере хранящейся информации на диске).

    А теперь рассмотрим твёрдотельный накопитель (SSD-диск). Это тоже самое устройство для хранения информации, но основанное не на вращающихся магнитных дисках, а на микросхемах памяти, как говорилось выше. По устройству схожее на большую флешку.

    Ничего вращающегося, двигающегося и жужжащего — работает SSD-диск абсолютно бесшумно! Плюс - просто сумасшедшая скорость записии чтения данных!

    Преимущества и недостатки

    Преимущества:

    • высокая скорость чтения и записи данных и производительность работы;
    • низкое тепловыделение и потребление электроэнергии;
    • нет шума ввиду отсутствия движущихся деталей;
    • небольшие габариты;
    • высокая стойкость к механическим повреждениям (перегрузки до 1500g), магнитным полям, температурным перепадам;
    • стабильность времени считывания данных независимо от фрагментации памяти.

    Недостатки:

    • ограниченное количество циклов перезаписи (1 000 – 100 000 раз);
    • высокая стоимость;
    • незащищенность перед электрическими повреждениями;
    • риск полной потери информации без возможности ее восстановления.

    А теперь подробнее:

    Преимущества SSD диска

    1. Скорость работы

    Это самое главное преимущество SSD-дисков! После замены старого жесткого диска на флэш-накопитель, компьютер приобретает многократное ускорение, за счет высокой скорости передаваемых данных.

    До появления SSD-дисков, самым медленным устройством в компьютере был как-раз жёсткий диск. Он, со своей древней технологией из прошлого века, невероятно тормозил энтузиазм быстрого процессора и шустрой оперативной памяти.

    2. Уровень шума=0 Дб

    Логично - нет движущихся деталей. Вдобавок, эти диски не греются при своей работе, поэтому охлаждающие кулеры реже включаются и работают не так интенсивно (создавая шум).

    3. Ударо- и вибропрочность

    Это подтверждают многочисленные ролики с испытаниями этих устройств - подключенный и работающий SSD-диск трясли, роняли на пол, стучали по нему… , а он продолжал спокойно работать! Если вы приобретаете SSD диск для себя, а не для испытаний, советуем этих эксперементов не повторять, а ограничиться просмотром роликов на Youtube.

    4. Малый вес

    Не выдающийся фактор, конечно, но всё-таки - жёсткие диски тяжелее своих современных конкурентов.

    5. Низкое энергопотребление

    Обойдусь без цифр - длительность работы от батареи моего старенького ноутбука увеличилась более чем на один час.

    Недостатки SSD диска

    1. Высокая стоимость

    Это одновременно и самый сдерживающий пользователей недостаток, но и очень временный - цены на подобные накопители постоянно и стремительно падают.

    2. Ограниченное число циклов перезаписи

    Обычный, средний SSD-диск на основе флеш-памяти с технологией MLC способен произвести примерно 10 000 циклов чтения\записи информации. А вот более дорогой тип памяти SLC уже может в 10 раз дольше прожить (100 000 циклов перезаписи).

    В обоих случаях флеш-накопитель сможет легко отработать не менее 3 лет! Это как-раз средний жизненный цикл домашнего компьютера, после которого идёт обновление конфигурации, замена комплектующих на более современные.

    Прогресс не стоит на месте и головастики из фирм-производителей уже придумали новые технологии, которые существенно увеличивают время жизни SSD-дисков. Например, RAM SSD или технология FRAM, где ресурс хоть и ограничен, но практически недостижим в реальной жизни (до 40 лет в режиме непрерывного чтения/записи).

    3. Невозможность восстановления удалённой информации

    Удалённую информацию с SSD-накопителя не сможет восстановить ни одна специальная утилита. Таких программ просто нет.

    Если при большом скачке напряжения в обычном жёстком диске сгорает в 80% случаев только контроллер, то в SSD-дисках этот контроллер находится на самой плате, вместе с микросхемами памяти и сгорает весь накопитель целиком - привет семейному фотоальбому.

    Эта опасность практически сведена к нулю в ноутбуках и при использовании бесперебойного блока питания.

    Главные характеристики

    Если вы покупаете SSD для установки на компьютер, обратите внимание на его основные характеристики.

    Объем

    При покупке SSD диска в первую очередь обратите внимание на объем и цели использования. Если вы приобретаете его только для установки ОС, выберите устройство с объемом памяти не менее 60 Гб.

    Современные геймеры предпочитают устанавливать игры на твердотельные накопители, чтобы увеличить производительность. Если вы – один из них, тогда вам нужен вариант с объемом памяти от 120 Гб.

    Если вы приобретаете твердотельный накопитель вместо жесткого диска, исходите из расчета, какой объем информации хранится на компьютере. Но в этом случае емкость SSD диска не должна быть меньше 250 Гб.

    Важно! Стоимость твердотельного накопителя напрямую зависит от объема. Поэтому, если ваш бюджет ограничен, используйте SSD для установки операционной системы, а HDD для хранения данных.

    Форм-фактор

    Большая часть современных моделей SSD дисков продается в форм-факторе 2,5 дюйма и встроена в защитный короб. Из-за этого они похожи на классические жесткие диски такого же размера.

    Полезно знать! Для установки 2,5-дюймового SSD диска в стандартное 3,5-дюймовое крепление внутри корпуса ПК используются специальные переходники. В некоторых моделях корпусов предусмотрены гнезда под форм-фактор 2,5 дюйма.

    На рынке встречаются 1,8-дюймовые и меньшие твердотельные накопители, которые используются в компактных устройствах.

    Интерфейс подключения

    Твердотельные накопители имеют несколько вариантов интерфейсов подключения:

    • SATA II;
    • SATA III;
    • PCIe;
    • mSATA;
    • PCIe + M.2.

    Самый распространенный вариант – это подключение с помощью SATA разъема. На рынке еще встречаются SATA II модели. Они уже не актуальны, но даже если вы приобретете такое устройство, благодаря обратной совместимости интерфейса SATA оно будет работать с материнской платой, поддерживающей SATA III.

    При использовании твердотельного накопителя с интерфейсом PCIe может понадобиться установка драйверов, но скорость передачи данных при этом будет выше по сравнению с SATA подключением. Но не всегда есть драйвера под Mac OS, Linux и подобные — при выборе стоит обращать на это внимание.

    Модели mSATA используются на компактных устройствах, но работают по тому же принципу, что и стандартный интерфейс SATA.

    Модели M.2 или NGFF (Next Generation Form Factor) – это продолжение развития линейки mSATA. Они имеют меньшие габариты и большие возможности для компоновки производителями цифровой техники.

    Скорость чтения/записи

    Чем этот выше, тем производительней компьютер. Средние показатели скорости:

    • чтение 450-550 Мб/с;
    • запись 350-550 Мб/с.

    Производители могут указывать не фактическую, а максимальную скорость чтения/записи. Чтобы узнать реальные цифры, просмотрите в интернете отзывы и обзоры модели, которой вы заинтересовались.

    Помимо этого, обратите внимание на время доступа. Это время, за которое диск находит требуемую программой или ОС информацию. Стандартный показатель – 10-19 мс. Но поскольку у твердотельных накопителей нет движущихся частей, это значительно быстрее, чем у жестких дисков.

    Тип памяти и время работы до отказа

    Есть несколько типов используемых в SSD дисках ячеек памяти:

    • MLC (Multi Level Cell);
    • SLC (Single Level Cell);
    • TLC (Three Level Cell);
    • 3D V-NAND.

    MLC – самый распространенный тип, который позволяет хранить в одной ячейке два бита информации. Он имеет относительно небольшой ресурс циклов перезаписи (3 000 – 5 000), но меньшую себестоимость, за счет чего этот тип ячеек применяется для массового производства твердотельных накопителей.

    SLC-тип хранит в одной ячейке только один бит данных. Эти микросхемы отличаются длительным временем жизни (до 100 000 циклов перезаписи), высокой скоростью передачи данных, и минимальным временем доступа. Но из-за большой стоимости и небольших объемов хранения данных они используются для серверных и индустриальных решений.

    Тип TLC хранит три бита данных. Главное преимущество – низкая стоимость производства. Среди недостатков: количество циклов перезаписи 1 000 – 5 000 повторов, а скорость чтения/записи существенно ниже первых двух типов микросхем.

    Полезно! В последнее время производителям удалось увеличить время жизни TLC дисков до 3 000 циклов перезаписи.

    В 3D V-NAND моделях используется вместо стандартных MLC или TLC чипов 32-слойная флеш-память. Микрочип имеет трехмерную структуру, благодаря чему объем записываемых данных на единицу площади значительно выше. При этом увеличивается надежность хранения информации в 2-10 раз.

    Показатель IOPS

    Немаловажный фактор IOPS (количество операций ввода/вывода в секунду), чем выше данный показатель, тем быстрее накопитель будет работать, с большим объемом файлов.

    Чип памяти

    Чипы памяти делятся на два основных типа MLC и SLC. Стоимость SLC чипов намного выше и ресурс работы в среднем в 10 раз больше, чем у MLC чипов памяти, но при правильной эксплуатации, срок службы накопителей на MLC чипах памяти, составляет не менее 3 лет.

    Контроллер

    Это самая важная деталь SSD-дисков. Контроллер управляет работой всего накопителя, распределяет данные, следит за износом ячеек памяти и равномерно распределяет нагрузку. Рекомендую отдавать предпочтение проверенным временем и хорошо зарекомендовавшим себя контроллерам SandForce, Intel, Indilinx, Marvell.

    Объем памяти SSD

    Практичнее всего будет использовать SSD только под размещение операционной системы, а все данные (фильмы, музыку и т.д.) лучше хранить на втором, жестком диске. При таком варианте достаточно купить диск размером ~ 60 Гб. Таким образом Вы сможете очень сильно сэкономить и получить тоже самое ускорение работы компьютера (вдобавок, увеличится срок службы накопителя).

    Опять же приведу в пример своё решение - в сети продаются (очень за недорого) специальные контейнеры для жёстких дисков, которые за 2 минуты вставляются в ноутбук вместо оптического CD-привода (которым я пользовался пару раз за четыре года). Вот Вам и великолепное решение - старый диск на место дисковода, а новенький SSD - на место штатного жёсткого диска. Лучше и придумать невозможно было.

    И напоследок, парочка интересных фактов:

    Почему жесткий диск часто называют винчестером? Ещё в начале 1960-х годов компания IBM выпустила один из первых жёстких дисков и номер этой разработки был 30 - 30, что совпало с обозначением популярного нарезного оружия Winchester (винчестер), вот и прижилось такое жаргонное название ко всем жёстким дискам.

    Почему именно жёсткий диск? Основными элементами этих устройств являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков (дискет) их нельзя согнуть, вот и назвали - жёсткий диск.

    Функция TRIM

    Наиболее важная дополнительная функция для твердотельного накопителя – это TRIM (уборка мусора). Она заключается в следующем.

    Информация на SSD сначала записывается в свободные ячейки. Если диск записывает данные в ячейку, которая ранее использовалась, он сначала очищает ее (в отличие от HDD, где запись данных происходит поверх имеющейся информации). Если модель не поддерживает TRIM, она очищает ячейку непосредственно перед записью новой информации, из-за чего скорость этой операции падает.

    Если твердотельный накопитель поддерживает TRIM, он получает от ОС команду об удалении данных в ячейке и очищает их не перед перезаписью, а во время «простоя» диска. Делается это в фоновом режиме. Это поддерживает скорость записи на указанном производителем уровне.

    Важно! Функцию TRIM должна поддерживать операционная система.

    Скрытая область

    Эта область не доступна пользователю и используется взамен вышедших из строя ячеек. В качественных твердотельных накопителях она составляет до 30% от объема устройства. Но некоторые производители, чтобы снизить себестоимость SSD диска, уменьшают ее до 10%, увеличивая тем самым объем хранилища, доступный пользователю.

    Обратная сторона медали такого подвоха состоит в том, что скрытая область используется функцией TRIM. Если ее объем небольшой, его не хватит для фонового переноса данных, из-за чего при уровне «загрузки» SSD 80-90% скорость записи резко упадет.

    Пропускная способность шины

    Так вот при выборе флеш-диска первостепенное значение имеет тоже скорость чтения и записи данных. Чем выше эта скорость - тем лучше. Но следует помнить и о пропускной способности шины Вашего компьютера, вернее, материнской платы.

    Если Ваш ноутбук или стационарный компьютер совсем уж старенький - смысла покупать дорогой и быстрый SSD-диск нет. Он просто не сможет работать даже в половину своих возможностей.

    Чтоб было понятнее, озвучу пропускную способность различных шин (интерфейс передачи данных):

    IDE (PATA) - 1000 Mbit/s. Это очень древний интерфейс подключения устройств к материнской плате. Чтоб подключить SSD-диск к такой шине нужен специальный переходник. Смысл использования описываемых дисков в этом случае абсолютный ноль.

    SATA - 1 500 Mbit/s. Уже веселее, но не слишком уж.

    SATA2 - 3 000 Mbit/s. Самая распространённая на данный момент времени шина. С такой шиной, например, мой накопитель работает в половину своих возможностей. Ему нужна…

    SATA3 - 6 000 Mbit/s. Это уже совсем другое дело! Вот тут SSD-диск и покажет себя во всей красе.

    Так что перед покупкой узнайте какая у Вас шина на материнской плате, а также, какую поддерживает сам накопитель и принимайте решение о целесообразности покупки.

    Вот, для примера, как я выбирал (и чем руководствовался) себе свой HyperX 3K 120 ГБ. Скорость чтения - 555 Мбайт/с, а скорость записи данных - 510 Мбайт/с. Этот диск работает в моём ноутбуке сейчас ровно в половину своих возможностей (SATA2), но ровно в два раза быстрее штатного жёсткого диска.

    Со временем он перекочует в игровой компьютер детей, где есть SATA3 и он будет демонстрировать там всю свою мощь и всю скорость работы без сдерживающих факторов (устаревшие, медленные интерфейсы передачи данных).

    Делаем вывод: если у Вас в компьютере шина SATA2 и не планируется использование диска в другом (более мощном и современном) компьютере - покупайте диск с пропускной способностью не выше 300 Мбайт/с, что будет существенно дешевле и в тоже время быстрее в два раза Вашего нынешнего жёсткого диска.

    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:

      Intel/Micron ;

    • Toshiba/SanDisk ;

      Samsung .

    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.

    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.

    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 . 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.

    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.

    Вероятно, не будет ошибкой утверждать, что компьютерный мир вступает в эру твердотельных накопителей. Действительно, в сравнении с ними жесткие диски значительно проигрывают в мощности. Например, удвоив оперативную память компьютера, можно увеличить его производительность не более чем на 10%. Другое дело, если оснастить компьютер SSD.

    Так, твердотельный накопитель для ноутбука, купленного года три назад, способен увеличить его мощность почти в 3 раза. Это значит, что у «модернизированного» за счет SSD ноутбука, во-первых, производительность становится практически равной современной модели в той же ценовой категории. Во-вторых, запуск всех программ происходит быстрее, включая конвертацию видеоматериалов.

    Таким образом, на вопрос для чего нужен твердотельный накопитель, можно ответить кратко – для увеличения производительности вашего компьютера или ноутбука. Однако SSD обладают и прочими немаловажными плюсами.

    Плюс первый : устойчивость. Жесткие диски с движущимися головками и вращающимися магнитными пластинами чувствительны к повреждениям и ударам, в отличие от твердотельных накопителей. Микросхемы памяти SSD, из-за отсутствия в них подвижных деталей, не чувствительны к внешним воздействиям. Поэтому даже после падения вашего ноутбука с небольшой высоты все данные будут сохранены и не пострадают.

    Плюс второй : бесшумная работа. В твердотельных накопителях используется флеш-память, которая отвечает на высокоскоростную передачу данных. Кроме того, благодаря флеш-памяти SSD работают практически бесшумно. Правда, вентилятор системы охлаждения компьютера делает этот плюс мало заметным.

    Как установить твердотельный накопитель? У большинства современных ПК имеется отсек, где можно установить SSD, и таким образом параллельно использовать твердотельный накопитель и жесткий диск. Но чтобы производительность компьютера действительно возросла, потребуется перенести операционную систему с жесткого диска на SSD.

    Для упрощения этой процедуры существуют специальные программы, выпускаемые компаниями-производителям, а также внешние контейнеры стоимостью от 300 рублей. Контейнеры дают возможность использовать твердотельный накопитель в качестве съемного носителя. Перенеся при помощи USB-кабеля данные на SSD, накопитель извлекается из внешнего контейнера и устанавливается в компьютер. При этом данные на жестком диске сохраняются.

    Но что, если в ПК или ноутбуке отсутствует дополнительный отсек, где можно установить твердотельный накопитель? В таком случае придется заменять им жесткий диск. Для этого вначале необходимо перенести информационную систему на внешний жесткий диск, используя SSD с внешним контейнером, а затем произвести замену.

    Как выбрать твердотельный накопитель? Главными ориентирами служат емкость SSD, хорошее сочетание памяти и контроллера, а также подходящий разъем. Именно эти факторы играют существенную роль в увеличении производительности компьютера после установки SSD. Флеш-память и контроллер влияют на скорость передачи данных твердотельным накопителем, например от них зависит будет ли фильм скопирован за 45 секунд или за 75.

    Когда твердотельный накопитель подключается к ноутбуку или ПК, данные передаются через разъем SATA. Лучше выбирать SSD с интерфейсом SATA 3, он обеспечивает большую скорость передачи, впрочем, SATA 2, хотя имеет показатели вдвое меньше, все равно значительно опережает по скорости жесткий диск. На быстроту работы оказывает влияние и емкость твердотельного накопителя. Производительность компьютеров оснащенных SSD с емкостью 500 ГБ, гораздо выше, чем тех, у которых установлен накопитель в 250 ГБ и, тем более 120 ГБ.

    Разумеется, емкость SSD напрямую сказывается на его цене: чем больше емкость, тем дороже стоит накопитель. Однако способность сохранять полную работоспособность в течение многих лет в перспективе окупит сделанные вложения. Итак, разобравшись с вопросом, зачем нужен твердотельный накопитель (SSD), осталось упомянуть наиболее скоростные модели различной емкости.


    Для этого воспользуемся результатами независимого тестирования. Журнал Computer Bild провел сравнение твердотельных накопителей по скорости передачи данных, энергопотреблению, тепловыделению и показателям эксплуатации. В результате среди моделей емкостью 120 ГБ первое место занял SSD Samsung 840 Pro, а твердотельные накопители компании OCZ из серии Vector показали самую высокую производительность среди SSD емкостью 250 и 500 ГБ.

    Чего не следует ожидать от твердотельных накопителей? Во-первых, низкого энергопотребления, во-вторых, увеличения автономной работы. Оба эти показателя остаются неизменными при замене жесткого диска на твердотельный накопитель. Тем не менее уже сейчас ясно – будущее за SSD, и, надеемся, наш обзор поможет вам сделать хороший выбор.