Твердотельный накопитель SSD: Описание, настройка, оптимизация, плюсы и минусы. Что такое SSD диск, какие они бывают, описание, характеристика

В последнее время все большей популярностью стали пользоваться SSD или твердотельные накопители. Как работают твердотельные накопители, какими достоинствами они обладают, и всегда ли SSD лучше, чем накопитель на жестких магнитных дисках?

Устройство SSD

SSD - это энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. По своему внутреннему устройству твердотельный накопитель не многим отличается от обычной флешки. Информация в нем хранится в нескольких блоках флеш-памяти, для кеш-памяти используется микросхема DDR DRAM, а управляет процессом чтения записи и структурой размещения данных SSD-контроллер.

Как работает SSD

Принцип работы твердотельного накопителя несколько иной, чем у накопителя на жестких магнитных дисках, то есть HDD. При считывании информации в винчестере сначала происходит вычисление местонахождения блока данных, потом блок магнитных головок перемещается к нужной дорожке, а затем уже происходит собственно сам процесс считывания. А если запрашиваемые файлы фрагментированы и находятся в разных секторах винчестера, то процесс считывания данных сильно замедляется. В SSD-накопителях за счет отсутствия движущихся частей считывание информации происходит значительно быстрее – после вычисления контроллером адреса нужного блока доступ к данным предоставляется практически моментально.

Преимущества SSD

Популярность SSD на современном рынке объясняется рядом весомых преимуществ, которым обладают данные накопители.

• Высокая скорость чтения и записи, которая в разы превышает средние показатели большинства HDD-накопителей.
• Лучшая, чем у HDD, производительность. Показатель IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду) у SSD значительно выше, чем у накопителей на жестких магнитных дисках.
• Относительно низкое энергопотребление.
• В твердотельных накопителях нет никаких движущихся деталей, за счет чего достигается полное отсутствие шума и вибрации.
• SSD менее чувствительны к механическим воздействиям и внешним электромагнитным полям (благодаря отсутствию магнитных дисков).
• Твердотельные накопители обладают более широким диапазоном рабочих температур.
• У SSD сравнительно низкое тепловыделение, что способствует улучшению производительности как самого накопителя, так и системы в целом.

Недостатки SSD

К сожалению, при всех своих достоинствах, твердотельные накопители не лишены и недостатков, некоторые из которых могут показаться весьма существенными.

• Главная проблема SSD-накопителей – это ограниченное количество циклов перезаписи, от 10 000 в недорогих моделях SSD до 100 000 циклов в SSD с более дорогостоящим типом памяти. И хотя производители твердотельных накопителей пытаются бороться с данным недостатком, например, применяя схемы балансировки нагрузки и заменяя DRAM-память кеш-памятью, сделанной по технологии FRAM, однако проблема износа SSD по-прежнему остается актуальной.
• Второй недостаток SSD-дисков – высокая стоимость. Из-за применения инновационных технологий цена на твердотельный накопитель значительно превышает цену HDD-диска с таким же объемом и сходными характеристиками. Кроме того, стоимость SSD прямо пропорционально зависит от его емкости, тогда как цена жесткого диска далеко не всегда напрямую зависит от объема его памяти.
• После очистки SSD-накопителя с применением команды TRIM восстановление удаленных данных не представляется возможным, даже с применением специализированных утилит. Впрочем, для тех, кому нужно удалить с диска конфиденциальную информацию, данная особенность является скорее преимуществом.
• Также невозможно восстановить данные с твердотельного диска после резкого скачка напряжения. Поскольку в SSD-дисках микросхемы памяти находятся на одной плате с контроллером, то при перепадах в сети, как правило, сгорает и контроллер и память, тогда как в HDD в аналогичных ситуациях сгорает лишь плата контроллера диска.

Оптимизация SSD

Для того, чтобы твердотельный накопитель прослужил дольше, необходимо соблюдать некоторые рекомендации:

• Желательно отключить все функции, которые подразумевают в своей работе частое обращение к данным на диске. Сюда относится дефрагментация (на SSD она вообще не нужна), индексирование файлов Windows и функция Prefetch. Также можно отключить гибернацию, что освободит немного места на диске и поможет уменьшить число обращений к памяти SSD.
• Лучше всего иметь в компьютере два диска: HDD и SSD. На SSD можно хранить системные и программные файлы, а также игровые приложения (для прироста производительности, разумеется), а HDD – использовать для хранения пользовательских данных (документов, фильмов, фотографий и так далее). При этом папки с временными файлами и кешем браузера лучше перенести на HDD. Туда же можно поместить и файл hiberfil.sys.
• По возможности следует избегать полного заполнения пространства раздела твердотельного накопителя. Последние 10-20% свободного места SSD рекомендуется оставлять пустыми, так как функции TRIM необходимо пространство для перегруппировки данных, и полное заполнение диска может отрицательно сказаться на его производительности.

Твердотельные накопители (SSD) - преимущества и недостатки

Для начала давайте разберёмся в определениях. Жёсткий и твёрдотелый - в чём разница?

Что же такое жёсткий диск , который также очень часто называют HDD, винчестер, хард, винт и т. д.?

HDD (англ. hard disk drive) - устройство хранения данных, основанное на принципе магнитной записи. Информация записывается на пластины, покрытые слоем ферромагнетика. Диски закрепляются на шпинделе, который вращается с очень высокой скоростью (до 15 000 оборотов в минуту). Помимо механической части присутствует также и блок электроники, собственно, который и управляет всей механикой устройства.

Первый серийный жёсткий диск был произведён компанией IBM в 1956 году, весил 971 кг, имел общий объём памяти около 3,5 мегабайта. История стремительно развивалась, и к 2011 году нормой для винчестера стал 1 терабайт. На данный момент существуют двух- и даже трёхтерабайтные накопители.

Принцип работы жёсткого диска базируется на регистрации изменений магнитного поля вблизи головки диска.
Основными игроками на рынке жёстких дисков являются компании Fujitsu , Seagate , Western Digital , Samsung , Hitachi .

Чем больше становился объём жёстких дисков, тем больше становился объём передаваемой информации. В общей механической структуре жёсткого диска и кроется основной его недостаток - относительно невысокий объём передаваемых данных в секунду (средние модели производителей на данный момент обладают установившейся скоростью передачи данных около 100-150 Мб/с). Кроме того, чем выше скорость передачи данных, тем сильнее греется жёсткий диск.

Для многих задач, а также повседневного использования компьютера этих скоростей вполне хватает, однако при специализированном использовании (графические станции, профессиональные игровые компьютеры, вычислительные центры и др.) именно жёсткий диск накладывает существенные ограничения на общую производительность системы.

Первые разработки по изобретению принципиально нового носителя были начаты в 1970-х годах. В 1978 году компания StorageTek представила первый полупроводниковый накопитель современного типа, тем самым заложив фундамент в разработку твёрдотелых накопителей SSD. И только в 2008 году южнокорейской компании удалось создать первый SSD объёмом 128 Гб, похожий на современные аналоги, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле.

Массовое производство было организовано только в 2009 году. На данный момент существуют накопители объёмом 720 Гб, стоимость которых начинается от 60 000 рублей, например модель IBIS OCZ 3HSD1IBS1-720G от компании OCZ.

Итак, что такое SSD

В переводе с английского solid-state drive, значит, «диск без движущихся частей». Твёрдотелый накопитель - это запоминающее устройство, принцип работы которого основан на использовании перезаписываемых микросхем и контроллера. Часто пользователи путают терминологию и называют SSD жестким диском. Это неправильно -ввиду технических особенностей твердотелых дисков. Отличительной особенностью носителя данного типа от HDD является то, что при чтении данных с SSD нет необходимости в совершении механических операций, всё время уходит только на передачу адреса и непосредственно самого блока. Соответственно, чем быстрее сама память устройства и контроллера, тем быстрее осуществляется общий доступ к данным.

Однако с процессом изменения или стирания данных у SSD-накопителей не всё так просто. Это связано с тем, что память пишется блоками по 4 Кб, а стирается по 512 Кб.

При модификации блоков происходит следующая последовательность действий:

1. Во внутренний буфер считывается блок, который содержит изменения.
2. Производится необходимая модификация байт.
3. Блок стирается из флеш-памяти.
4. Вычисляется новое местоположение данного блока.
5. Блок записывается на новое место.

Во время удаления файлов физически они не удаляются, а только помечаются системой как удаленные, однако SSD не знает, какие именно данные являются пользовательскими, а какие удалёнными, и фактически приходится все блоки обрабатывать по вышеупомянутой схеме. Данная система приводит к тому, что при большом количестве данных на диске общее время работы значительно увеличивается, что тормозит всю работу.

Безопасность и надежность SSD

Если говорить о возможности восстановления данных с SSD, то можно отметить следующие моменты:

• Данные не удаляются сразу, как и в HDD, даже если перезаписать файл по верху другими данными.
• Процесс восстановления данных достаточно трудоёмок, в связи с тем что необходимо правильно подобрать порядок, объединить результаты, а также выбрать необходимый алгоритм, эмулирующий работу контроллера носителя.

Надёжность SSD напрямую зависит от надёжности контроллера и его прошивки, поскольку именно контроллер располагается между интерфейсом и микросхемами памяти и вероятность его повреждения, в случае неполадок с питанием, очень велика.

Правила работы с твёрдотелыми носителями для продления их цикла жизни и повышения общей скорости:

• Все данные, которые часто меняются (различные временные данные, swop-файлы и т. п.), перенести на обычный HDD.
• Отключить дефрагментацию диска.
• Периодически обновлять прошивку контроллера.
• Оставлять около 20 % раздела диска постоянно свободными, это повысит общую производительность.

Преимущества SSD перед жёсткими дисками:

• Очень высокая скорость чтения блоков данных, которая фактически ограничивается только пропускной способностью интерфейса контроллеров.
• Низкое энергопотребление.
• Бесшумность.
• Отсутствие механических частей, что ведёт к меньшему числу возможных поломок.
• Малые габаритные размеры.
• Высокая температуростойкость.

Недостатки SSD:

• Ограниченное число циклов перезаписи ячеек памяти (от 10 000 до 100 000 раз). По достижении лимита ваш накопитель просто перестанет работать.
• Высокая цена. По сравнению с ценой HDD за 1 Гб (около 1,6 руб/Гб у HDD объёмом 1 Тб против 48 руб/Гб у SSD объёмом 128 Гб).
• Невысокий объём диска по сравнению с HDD.
• Проблема совместимости с некоторыми версиями операционных систем (некоторые ОС попросту не учитывают специфику твёрдотелых носителей, что приводит к очень быстрому износу носителя).

Компании и производители SSD, которым смело можно доверять:

Примеры моделей:

Средняя стоимость - 15 000 руб.

Отличный представитель семейства твёрдотелых, обладающий скоростью чтения до 355 Мб/с и скоростью записи до 215 Мб/с, подключается через интерфейс класса SATA 6 Гб/с.

128Gb Kingston SV100S2/128G SATA 2.5" V100-Series

Средняя цена - 6000 руб.

Хороший SSD-носитель, имеющий интерфейс подключения типа SATA-2. По техническим характеристикам от производителя - скорость записи до 230 Мб/с, скорость чтения до 250 Мб/с.

SSD Corsair CSSD-V64GB2-BRKT

Более дешёвый накопитель, меньшего объёма, с интерфейсом подключения SATA.

Средняя стоимость - 3700 р. Обладает скоростью записи до 130 Мб/с и чтения до 215 Мб/с.

Выводы

На данном этапе развития технологий, когда твёрдотелые носители практически в 30 раз дороже жёстких дисков по цене за 1 гигабайт, целесообразность использования SSD в повседневной жизни обычного пользователя спорна, однако если вы хотите ускорить время загрузки операционной системы и похвастаться этим перед друзьями, то SSD точно для вас. Оправданно использование SSD в мобильных устройствах, серверах, имеющих высокую нагрузку на дисковую систему, а также в тех случаях, когда используются профессиональные приложения, требующие высокой скорости доступа к данным.

Мы уже давно привыкли к жестким дискам, на которых хранятся наши файлы, документы, видео, изображения, да вообще все. Жесткие диски появились очень давно. Еще в 1956 году компанией IBM был создан накопитель, по праву носящий название жесткого диска. Но более глубокое и стандартизированное внедрение этих хранителей информации произошло, разумеется, в связи с нарастающей популярностью персональных компьютеров.

Поначалу жесткие диски были громоздки, крайне шумны и обладали доступным пространством всего порядка 5-50 Мб, чего, к слову, хватало в то время для установки операционной системы и всех рабочих приложений, а также набора личных файлов.

Впоследствии диски приобрели популярный и по сей день форм-фактор для настольных систем, составляющий 3.5”, число вендоров, выпускающих эту продукцию сократилось, а объем накопителей рос год от года и насчитывал сотни мегабайт, гигабайты, их десятки и теперь уже тысячи гигабайт на одно устройство.

Жесткие диски используются повсеместно, практически во всех компьютерах, одно время была попытка использовать их даже в мобильных телефонах, так как на то время, микросхемы Flash-памяти были слишком дороги, ненадежны и значительно проигрывали по своему объему.

Принцип работы не менялся, по сути, вот уже десятки лет. Внутри любого HDD находится двигатель, считывающие головки и магнитные пластины. Другими словами механика, контролируемая электроникой. Причем все это должно находиться в стерильных условиях, а сохранность информации, зависит от сотни различных факторов, из-за чего эти устройства чувствительны ко многим внешним проявлениям воздействия.

Эволюция систем хранения и приход SSD.

Со временем росли не только объем, но и скорость жестких дисков, выходили новые интерфейсы связи, пока, наконец, не достигли логического «тупика» развития в своих скоростных показателях. Как бы нам не хотелось, но создать очень быстрый жесткий диск практически невозможно. Конечно, есть отдельные «ускоренные» накопители (применяемые, как правило, в серверах), но и они не всемогущи, к тому же значительно дороже в производстве.

В то же время, параллельно начало развиваться другое направление систем хранения информации, получившее аббревиатуру SSD (Solid-State Drive), то есть, твердотельный (или полупроводниковый) накопитель. SSD имеет массу отличий от своего оппонента, главным является отсутствие всей механической части работы устройства, вместо которой используются цифровые системы записи/считывания информации.

Другими словами, твердотельный накопитель состоит из контроллера, который управляет работой микросхем памяти с информацией, что значительно повышает как отказоустойчивость при физическом воздействии, так и скорость работы. Первые опыты с SSD проходили еще в 1978 году, тогда использовалась память на подобии оперативной (энергозависимая), она способна хранить информацию только непосредственно во время работы, а после полностью обнуляется, что, разумеется, неудобно для системы хранения.

Намного позднее с приходом Flash-памяти, то есть энергонезависимых микросхем, способных хранить информацию все время, SSD начали расцветать, а первые производители выпускать новинки. Сегодня многие компании занимаются выпуском исключительно устройств SSD, чаще всего это те компании, которые так или иначе связаны с производством микросхем памяти, например Samsung, Micron, Kingston и другие. Существует также ряд вендоров, выпускающих SSD под своей маркой, однако, используя уже готовые продукты и «полуфабрикаты» других производителей, для сбора собственной продукции.

SSD состоит из цифровой схемы и не содержит движущий частей. На представленном выше фото отмечены основные узлы накопителя:

1. Микросхемы памяти устройства . (обычно размещаются с двух сторон печатной платы). От них зависит объем, надежность и скорость работы SSD.
2. Микросхема с буферной памятью . Разработчики используют разные микросхемы памяти, но прямой зависимости относительно общей скорости работы накопителя замечено не было.
3. Разъемы интерфейса и питания . В современных SSD используется интерфейс SATA в различных его версиях (SATA-300, SATA-600). SATA совместимы друг с другом, но последние версии данного интерфейса позволяют раскрывать потенциал накопителей с высокими скоростными показателями.
4. Контроллер (процессор) SSD . Контроллер SSD - это одна из самых важных частей устройства. Именно от контроллера зависит, насколько эффективен будет SSD, будет ли он поддерживать технологии очистки и как у него обстоят дела с надежностью.

Преимущества и недостатки SSD.

Основные преимущества:

1) Как уже было сказано ранее, в SSD нет никаких движущихся частей, отсюда повышенная надежность при физическом воздействии. То есть, если уронить жесткий диск, то он с большой долей вероятности начнет работать со сбоями, либо перестанет работать вовсе, особенно это касается воздействия во время работы устройства. Твердотельный накопитель сродни «флешке» может выдержать легкие удары, сотрясения, вибрацию.

2) Вторым и основным достоинством SSD является скорость работы. Причем, многие пользователи немного путают понятия и считают, что высокие линейные скорости чтения/записи устройства (превышающие таковые на жестких дисках) являются гарантом высокой производительности, но это не совсем так. Главной «фишкой» SSD было и остается высокая скорость доступа и отклика, это первостепенно для операций чтения и именно из-за него на твердотельных накопителях практически мгновенно открываются файлы и приложения. Пока контроллер традиционного HDD вынужден дожидаться операций, производимых механикой устройства, контроллер SSD уже обрабатывает эту информацию считывая ее из микросхем памяти. Причем, чем выше нагрузка (чем больше различных обращений к логическому диску), тем большее преимущество покажет SSD.

3) Механика внутри HDD также влияет на энергопотребление устройство, которое значительно ниже на твердотельных накопителях.

4) Отсутствие движущих частей влияет на шумовые показатели. SSD не производит никаких звуков, вообще.

5) «Иммунитет» к фрагментации файлов. HDD со временем теряет доли производительности из-за фрагментации записанных файлов, когда они «разбросаны» по всей пластине и устройству необходимо больше времени для чтения этих файлов. Именно для этого была придумана процедура дефрагментации. Для SSD неважна фрагментация, равно как место расположения файла (которое опять-таки важно для HDD).

Основные недостатки:

1) Ограниченное число перезаписи ячеек информации. В пример можно снова привести обычные карты памяти, все они имеют лишь ограниченное число циклов работы, что теоритически понижает надежность устройства в целом, практически это означает, что свой срок службы при обычном использовании в домашнем компьютере/ноутбуке накопитель отработает. Разработчики учитывают эту особенность накопителей, и поэтому рекомендуют не «забивать» их полностью, оставляя свободное место. Впрочем, SSD часто имеют дополнительный резерв памяти, как раз созданный для этого. Это нужно для продолжительности жизни SSD, так как его внутренний контроллер старается избежать того, чтобы какая-то ячейка получила критический уровень циклов перезаписи и постоянно работает над тем, чтобы увеличить продолжительность работы устройства, выбирая наименее изношенные ячейки.

2) Цена за 1 Гб. По показателю цены за 1 Гб информации SSD пока проигрывают своим «братьям» жестким дискам, но учитывая, что каждый год, объемы устройств растут, а цены постоянно снижаются, мы можем смело говорить о том, что рано или поздно твердотельная память сравняется по своим ценовым характеристикам с жесткими дисками (либо заменит ее полностью).

3) человеческий фактор. Для работы с SSD желательно соблюдать несколько простых правил. Если же ими пренебречь, то устройство может «состариться» быстрее отведенного ему срока, что скажется на снижении скорости работы, а в последствии на отказоустойчивости SSD.

SSD или HDD?

SSD развиваются просто безумными темпами. Постоянно улучшаются контроллеры и микросхемы памяти, объемы производства наращиваются, и уже даже корпорации переходят на использование твердотельных накопителей. Вопрос о том, «что выбрать сейчас» стоит довольно просто: ? Но скоро наступит то время, когда HDD в той или иной степени начнут сдавать позиции на рынке, как это происходит, фактически, уже сейчас. И в итоге, этот вопрос отпадет сам собой. Задумайтесь, не так давно у всех людей на столах стояли ЭЛТ-мониторы, а люди спорили о дорогих и менее качественных ЖК устройствах. Точно также мы ходили покупать пленку для фотоаппаратов. Но найдете ли вы сейчас в магазине новые модели ЭЛТ мониторов, или может для съемки отдыха вы приобретёте что-то отличное от цифрового фотоаппарата?

Share On

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.