Первые SSD , или твердотельные накопители, использующие флэш-память , появились в 1995 году, и использовались исключительно в военной и аэрокосмической сферах. Огромная на тот момент стоимость компенсировалась уникальными характеристиками, позволяющими эксплуатацию таких дисков в агрессивных средах при широком диапазоне температур.

В масс-маркете накопители SSD появились не так давно, но быстро стали популярны, так как являются современной альтернативой стандартному жёсткому диску (HDD ). Разберёмся, по каким параметрам нужно выбирать твердотельный накопитель, и что он из себя вообще представляет.

Устройство

По привычке, SSD называют «диском», но его скорее можно назвать «твердотельным параллелепипедом », поскольку движущихся частей в нём нет, и ничего по форме похожего на диск – тоже. Память в нём основана на физических свойствах проводимости полупроводников, так что SSD – полупроводниковое (или твердотельное) устройство, тогда как обычный жёсткий диск можно назвать электро-механическим устройством.

Аббревиатура SSD как раз и означает «solid-state drive », то есть, буквально, «твердотельный накопитель ». Он состоит из контроллера и чипов памяти.

Контроллер – наиболее важная часть устройства, которая связывает память с компьютером. Основные характеристики SSD – скорость обмена данных, энергопотребление, и т.п., зависят именно от него. Контроллер имеет свой микропроцессор, работающий по предустановленной программе, и может выполнять функции исправления ошибок кода, предотвращения износа, чистки от мусора.

Память в накопителях может быть как энергонезависимой (NAND ), так и энергозависимой (RAM ).

NAND-память поначалу выигрывала у HDD только в скорости доступа к произвольным блокам памяти, и только с 2012 года скорость чтения/записи также многократно выросла. Сейчас в масс-маркете накопители SSD представлены моделями именно с энергонезависимой NAND -памятью.

RAM память отличается сверхбыстрыми скоростями чтения и записи, и построена по принципы оперативной памяти компьютера. Такая память энергозависима – при отсутствии питания данные пропадают. Используется как правило в специфичных сферах, вроде ускорения работы с базами данных, в продаже встретить трудно.

Отличия SSD от HDD

SSD отличает от HDD в первую очередь, физическое устройство. Благодаря этому он может похвастаться некоторыми преимуществами, но имеет и ряд серьёзных недостатков.

Основные преимущества:

· Быстродействие. Даже по техническим характеристикам видно, что скорость чтения/записи у SSD выше в несколько раз, но на практике быстродействие может различаться в 50-100 раз.
· Отсутствие движущихся частей, а соответственно, шума. Также это означает высокую стойкость к механическим воздействиям.
· Скорость произвольного доступа к памяти гораздо выше. В результате скорость работы не зависит от расположения файлов и их фрагментации.
· Гораздо меньшая уязвимость к электромагнитным полям.
· Малые габариты и вес, низкое энергопотребление.

Недостатки:

· Ограничение ресурса по циклам перезаписи. Означает, что перезаписать отдельную ячейку можно определённое количество раз – в среднем, этот показатель варьируется от 1 000 до 100 000 раз.
· Стоимость гигабайта объёма пока достаточно высока, и превосходит стоимость обычного HDD в несколько раз. Однако, этот недостаток со временем исчезнет.
· Сложность или даже невозможность восстановления удалённых или утерянных данных, связанная с применяемой накопителем аппаратной командой TRIM , и с высокой чувствительностью к перепадам напряжения питания: при таком повреждении чипов памяти информация с них теряется безвозвратно.

В целом, у твердотельных накопителей есть ряд преимуществ, которыми стандартные жёсткие диски не обладают – в случаях, когда главную роль играют быстродействие, скорость доступа, размеры и устойчивость к механическим нагрузкам, SDD настойчиво вытесняет HDD .

Какой объём SSD понадобится?

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе SSD – его объём. В продаже есть модели с ёмкостью от 32 до 2000 Гб.

Решение зависит от варианта использования – вы можете установить на накопитель только операционную систему, и ограничиться объёмом SSD в 60-128 Гб , что будет вполне достаточно для Windows и установки основных программ.

Второй вариант – использовать SSD как основную медиа-библиотеку, но тогда вам понадобится диск объёмом в 500-1000 Гб , что выйдет довольно дорого. Это имеет смысл, только если вы работаете с большим количеством файлов, к которым нужно обеспечить действительно быстрый доступ. Применительно к рядовому пользователю – не очень рациональное соотношение цена/скорость.

Но есть и ещё одно свойство твердотельных накопителей – в зависимости от объёма скорость записи может сильно отличаться. Чем больше объём диска, тем, как правило, больше скорость записи. Это связано с тем, что SSD способен параллельно использовать сразу несколько кристаллов памяти, а количество кристаллов растёт вместе с объёмом. То есть в одинаковых моделях SSD с разной ёмкостью в 128 и 480 Гб разница в скорости может различаться примерно в 3 раза.

Учитывая данную особенность, можно сказать, что сейчас наиболее оптимальным по цене/скорости выбором можно назвать 120-240 гигабайтные модели SSD , их хватит для установки системы и наиболее важного софта, а может быть, и для нескольких игр.

Интерфейс и форм-фактор

2.5" SSD

Самым распространённым форм-фактором SSD является формат 2,5 дюйма. Представляет собой «брусок» размерами примерно 100х70х7мм, у разных производителей они могут слегка различаться (±1мм). Интерфейс у 2.5” накопителей, как правило, SATA3 (6 Гбит/с ).

Преимущества формата 2.5":

• Распространённость на рынке, доступен любой объём
• Удобство и простота использования, совместим с любыми материнскими платами
• Демократичная цена

Недостатки формата:

• Относительно низкая скорость среди ssd - максимально до 600 Мб/с на один канал, против, например 1 Гб/с у интерфейса PCIe
• Контроллеры AHCI, которые были разработаны для классических жёстких дисков

Если вам нужен накопитель, который удобно и легко монтировать в корпус ПК, а ваша материнская плата имеет только разъёмы SATA2 или SATA3 , то 2.5” SSD накопитель – это ваш выбор. Система и офисные программы будет загружаться очевидно быстрее по сравнению с HDD, а большой разницы с более скоростными решениями обычный пользователь не заметит.

mSATA SSD

Существует более компактный форм-фактор - mSATA , размерами 30х51х4 мм. Имеет смысл использовать в ноутбуках и любых других компактных устройствах, где установка обычного 2.5” накопителя нецелесообразна. Если у них, конечно, есть разъём mSATA . По скорости - это всё та же спецификация SATA3 (6 Гбит/с ), и не отличается от 2.5".

M.2 SSD

Есть ещё один, самый компактный форм-фактор M.2 , постепенно сменяющий mSATA . Предназначен, главным образом, для ноутбуков. Размеры - 3.5х22х42(60,80) мм. Есть три разных длины планок - 42, 60 и 80 мм, обратите внимание на совместимость при установке в свою систему. Современные материнские платы предлагают, по крайней мере, один слот U.2 под формат M.2.

M.2 может быть как с интерфейсом SATA , так и PCIe . Разница между этими вариантами интерфейса в скорости, и при том довольно большая - SATA накопители могут похвастаться скоростью в среднем 550 Мб/с, тогда как PCIe, в зависимости от поколения, может предложить 500 Мб/с на одну линию для PCI-E 2.0 , и скорость до 985 Мб/с на одну линию PCI-E 3.0 . Таким образом, твердотельный накопитель, установленный в слот PCIe x4 (с четырьмя линиями), может обмениваться данными на скорости до 2 Гб/с в случае PCI Express 2.0 и до почти 4 Гб/с – при использовании PCI Express третьего поколения.

Различия в цене при этом существенны, диск форм-фактора M.2 с интерфейсом PCIe обойдётся в среднем в два раза дороже интерфейса SATA при одинаковом объёме.

Форм-фактор имеет разъём U.2, который может иметь коннекторы, отличающиеся друг от друга ключами – специальными «вырезами» в них. Существуют ключи B и , а также B&M . Отличаются скоростью по шине PCIe : ключ М обеспечит скорость до PCIe х4 , ключ M скорость до PCIe х2 , как и совмещённый ключ B&M .

B -коннектор несовместим с M -разъёмом, M -коннектор соответственно, с B -разъёмом, а B&M коннектор совместим с любым. Будьте внимательны, приобретая формата M.2 , так как материнская плата, ноутбук или планшет должны иметь подходящий разъём.

PCI-E SSD

Наконец, последний существующий форм-фактор – , как плата расширения PCI-E . Монтируется, соответственно в слот PCI-E , обладают самой высокой скоростью, порядка 2000 Мбайт/с на чтение, и 1000 Мбайт/с на запись . Такие скорости встанут вам очень дорого: очевидно, что выбирать такой накопитель стоит для профессиональных задач.

NVM Express

Существуют также SSD , имеющие новый логический интерфейс NVM Express , разработанный специально для твердотельных накопителей. От старого AHCI он отличается ещё более низкими задержками доступа и высокой параллельностью работы чипов памяти за счёт нового набора аппаратных алгоритмов.
На рынке есть модели как c разъёмом M.2 , так и в PCIe . Минус PCIe тут только в том, что он займёт важный слот, который может пригодиться и под другую плату.

Поскольку стандарт NVMe предназначен именно для флэш-памяти, он учитывает её особенности, тогда как AHCI всё же только компромисс. Поэтому, NVMe - будущее твердотельных накопителей, и со временем он будет только оптимизироваться.

Какой тип памяти в SSD лучше?

Разберёмся в типах памяти SSD . Это одна из главных характеристик SSD, определяющая ресурс перезаписи ячеек и скорость.

MLC (Multi-Level Cell) - наиболее популярный тип памяти. Ячейки содержат 2 бита, в отличии от 1-го бита в старом типе SLC , который уже почти не продаётся. Благодаря этому – больший объём, а значит, меньшая стоимость. Ресурс записи от 2000 до 5000 циклов перезаписи. При этом «перезапись» означает перезапись каждой ячейки диска. Следовательно, для модели в 240 Гб, например, можно записать как минимум 480 Тб информации. Так что, ресурса такого SSD даже при постоянном интенсивном использовании должно хватить лет эдак на 5-10 (за которые он уже всё равно сильно устареет). А при домашнем использовании его хватит и вовсе на 20 лет, так что ограниченность циклов перезаписи можно вообще не брать во внимание. MLC – это лучшее сочетание надёжность/цена.

TLC (Triple-Level Cell) - из названия следует, что здесь в одной ячейки хранится сразу 3 бита данных. Плотность записи здесь в сравнении с MLC выше на целых 50% , а значит, ресурс перезаписи меньше – всего от 1000 циклов. Скорость доступа тоже ниже из-за большей плотности. Стоимость сейчас не сильно отличается от MLC . Давно и широко используется во флэшках. Срок службы также достаточный для домашнего решения, но подверженность неисправимым ошибкам и «отмиранию» ячеек памяти заметно выше, причём во время всего срока службы.

3D NAND – это скорее форма организации памяти, а не её новый тип. Существует как MLC , так и TLC 3D NAND . Такая память имеет вертикально размещённые ячейки памяти, и отдельный кристалл памяти в ней имеет несколько уровней ячеек. Получается, что у ячейки появляется третья пространственная координата, отсюда и приставка "3D" в названии памяти - 3D NAND . Отличается очень низким количеством ошибок и высокой выносливостью из-за более крупного техпроцесса в 30-40нМ.
Гарантия производителя на отдельные модели достигает 10 лет использования, но стоимость высока. Самый надёжный тип памяти из существующих.

Отличия дешёвых SSD от дорогих

Диски одного и того же объёма могут даже у одного производителя сильно отличаться по цене. Дешёвый SSD от дорого может отличаться следующими моментами:

· Более дешёвый тип памяти. По возрастанию стоимости/надёжности, условно: TLC ≥ MLC ≥ 3D NAND .
· Более дешёвый контроллер. Также влияет на скорость чтения/записи.
· Буфер обмена. Самый дешёвые SSD могут вовсе не иметь буфера обмена, это не сильно удешевляет их, но заметно снижает быстродействие.
· Системы защиты. Например, в дорогих моделях есть защита от прерывания питания в виде резервных конденсаторов, позволяющих корректно завершить операцию записи, и не потерять данные.
· Брэнд. Само собой, более раскрученный брэнд будет дороже, что не всегда означает техническое превосходство.

Вывод. Что выгоднее купить?

Можно с уверенностью сказать, что современные SSD накопители достаточно надёжны. Боязнь потери данных и негативное отношение к твердотельным накопителям, как классу, на данный момент уже совсем неоправданны. Если говорить о более-менее популярных брэндах, то даже дешёвая TLC память подойдёт для бюджетного домашнего использования, и её ресурса хватит вам на несколько лет как минимум. Многие производители к тому же дают гарантию в 3 года.

Итак, если вы ограничены в средствах, то ваш выбор – это ёмкостью в 60-128 Гб для установки системы и часто используемых приложений. Тип памяти не столь критичен для домашнего использования – TLC это будет или MLC , диск устареет раньше, чем выработается ресурс. При прочих равных, конечно, стоит выбрать MLC .

Если вы готовы заглянуть в средний ценовой сегмент и цените надёжность, то лучше рассмотреть SSD MLC на 200-500 Гб . За старшие модели придётся выложить около 12 тысяч рублей. При этом, объёма вам хватит практически для всего, что должно работать быстро на домашнем пк. Также можно взять модели ещё более повышенной надёжности с кристаллами памяти 3D NAND .

Если ваша боязнь износа флэш-памяти достигает панического уровня, то стоит смотреть на новые (и дорогие) технологии в виде формата накопителей 3D NAND . А если без шуток, то это будущее SSD – высокая скорость и высокая надёжность здесь объединены. Подобный накопитель подойдёт даже для важных баз данных серверов, поскольку ресурс записи здесь достигает петабайт , а количество ошибок минимально.

В отдельную группу хочется выделить накопители с интерфейсом PCI-E . Он обладают высокой скоростью чтения и записи (1000-2000 Мб/с ), и в среднем дороже прочих категорий. Если во главу угла ставить именно быстродействие, то это лучший выбор. Недостаток - занимает универсальный слот PCIe, у материнских плат компактных форматов слот PCIe может быть всего один.

Вне конкуренции - SSD с логическим интерфейсом NVMe , скорость чтения которых переваливает за 2000 Мб/с. В сравнении с компромиссной для SSD логикой AHCI , имеет гораздо большую глубину очереди и параллелизм. Высокая стоимость на рынке, и лучшие характеристики - выбор энтузиастов или профессионалов.

Сегодня большинство компьютеров пользователей оборудованы жесткими дисками HDD. Это популярный тип, который имеет свои плюсы, но постепенно его вытесняют с рынка SSD-накопители. Практически любой современный ноутбук или стационарный компьютер продается с таким хранилищем внутри, но большинство покупателей не совсем понимает, что такое ССД-диск. Давайте разберемся с этим и определим, что собой представляет данный винчестер, какими плюсами и минусами он обладает перед классическими и уже морально устаревшими HDD-накопителями.

Что такое ССД?

Если говорить простыми словами, то это компьютерное устройство памяти, которое состоит из микроконтроллера и микросхем. Расшифровывается эта аббревиатура как Solid State Drive (или Solid State Disc), что в переводе с английского означает "твердотельный диск".

Отметим, что это немеханическое устройство. В отличие от стандартных HDD-накопителей, в ССД-дисках отсутствуют подвижные механические части: шпиндель, считывающая головка. Поэтому при работе этого устройства внутри ничего не движется, не вращается с огромной скоростью, не шумит. Следовательно, тут ничего и не изнашивается. Все эти параметры исключительно важны, так как именно они отличают две технологии. Старые HDD-модели были слишком чувствительными к разного рода вибрациям, новые - нет.

Итак, жесткий ССД-диск хранит всю информацию не в секторах на твердых пластинах, а непосредственно в микросхемах памяти. Специальный контроллер позволяет записывать данные в ячейки и получать их оттуда, передавая на интерфейс ПК. По сути, SSD - это большая флешка с огромным объемом памяти, вот только ее производительность или пропускная способность намного выше не только производительности простой флешки, но устаревших накопителей HDD.

Для чего он вообще нужен?

Более эффективная и производительная замена устаревшим накопителям HDD - вот основная цель, которую преследовали разработчики данных цифровых носителей. Они имеют меньшие габариты, работают очень быстро и не издают шум в процессе эксплуатации. На компьютере, на котором используется ССД-накопитель, загрузка операционной системы осуществляется намного быстрее, да и в целом производительность в разных программах увеличивается.

Что касается ноутбука, где каждый ватт энергии на счету, установка ССД более чем оправдана. Здесь он потребляет немного энергии, что позволяет производителям ноутбуков обеспечить более высокую автономность моделей. К тому же за счет небольших размеров данных устройств и меньшего нагрева можно создавать более компактные ноутбуки и особо не заморачиваться над реализацией системой охлаждения жесткого диска.

Состав

Внешне SSD выглядит банально: это небольшая зеленая плата с микросхемами и котроллером на ней, которая помещена в пластиковый или металлический корпус. На одной стороне корпуса располагается разъем SATA, через который диск подключается к материнской плате компьютера. Рядом располагается разъем для подключения питания. Все как в обычном носителе HDD.

Итак, расположенные на плате микросхемы памяти являются хранилищами информации. В отличие от устаревших твердых дисков, применяемых в HDD-моделях, чтение информации с таких носителей осуществляется гораздо быстрее. Следовательно, графические процессоры быстрее получают требуемую информацию для обработки с жесткого диска, что ускоряет работу системы целиком.

Контроллер

Контроллер на плате - это аналог процессора, только он является узкоспециализированным. Его основная задача - распределение информации в микросхемах. Также он может выполнять разные служебные задачи: чистка памяти, перераспределение ячеек и т. д. Все служебные задачи должны выполняться своевременно, иначе невыполнение может привести к потере информации.

Также в состав носителей ССД для ноутбуков и стационарных ПК входит буферная память для кеширования данных. Это высокоскоростная оперативная память, в которую сначала направляются данные, затем изменяются и записываются на диск.

Установка

Большинство пользователей изначально знают, как установить ССД. Эта процедура совершенно не отличается от процесса установки обычного HDD-накопителя.

Невозможно установить данный диск неправильно. Его необходимо просто вставить в корпус, прикрутить сборку шурупами и подключить SATA-кабель к материнской плате и к разъему носителя. Кабель от блока питания вставляется в находящийся рядом разъем. В системе отсутствуют кабели с разъемами, которые можно было бы ошибочно подключить к устройству, поэтому проблем с установкой быть не должно.

Как это работает?

Достаточно сложно объяснить принцип работы этого устройства. Он основан на специфике функционирования определенных ячеек памяти. Здесь обработка данных осуществляется не байтами, а блоками. Причем каждая ячейка имеет определенный ресурс циклов записи, и чем чаще данные будут записываться и удаляться из памяти, тем скорее диск исчерпает свой ресурс и выйдет из строя.

Чтение данных происходит быстро. Все операции осуществляются через контроллер, который "понимает" нужный адрес блока и обращается к необходимой ячейке памяти. Бывают случаи, когда необходимо считать сразу несколько непоследовательных блоков, но на производительности это не сказывается. Подобного преимущества не было в HDD-носителях.

Процесс записи информации осуществляется в следующей последовательности:

1. Чтение блока в кеш.
2. Изменение информации в кеш-памяти.
3. Стирание блока в памяти.
4. Запись нового блока в память по адресу, который предварительно вычислен специальным алгоритмом.

Запись предполагает обращения к ячейкам памяти на цифровом носителе SSD. Перед записью производится очистка блока, а для того чтобы диск изнашивался последовательно, контроллер по специальным алгоритмам вычисляет номера блоков.

Отметим, что стирание блоков осуществляется во время простоя работы носителя. За счет этого время выполнения записи на диск сокращается. При этом вмешательство пользователя не требуется, система автоматически выполняет команду по очистке блоков.

Виды носителей SSD

Есть несколько видов этих устройств. Они делятся по типу интерфейса, который используется для подключения к ПК:

1. SATA. Диски с SATA-интерфейсами являются самыми распространенными. Такой же разъем используется и для подключения обычных дисков HDD. Есть также уменьшенная версия этого разъема - mSATA.
2. PCI-Express. Посредством этих разъемов обычно подключатся видеокарты, однако можно подключить и диск с соответствующим разъемом. Находится данный интерфейс на материнской плате. При подключении диска через PCI-Express его производительность возрастет за счет более высокой пропускной способности этого интерфейса. Обычно SSD-носители для серверов подключаются таким образом.
3. M.2 - еще один миниатюрный вариант для подключения дисков.

Характеристики

Итак, вы теперь понимаете, что такое ССД. Осталось только упомянуть основные характеристики этих устройств:

1. Емкость. Один из важных параметров, который указывается чаще всего величиной некратной степени двойки. Если емкость HDD накопителей составляла 256 или 512 Гб, то емкость SSD-устройств обычно составляет 240 или 480 Гб соответственно. Это сделано из-за резервации части памяти контроллером, необходимой для замены блоков, исчерпавших свой ресурс. Пользователь не видит замены блоков, и данные он не потеряет. То есть если в характеристиках указан объем 480 или 500 Гб, то по факту там доступно 512 Гб. Просто разные контроллеры резервируют определенный объем.
2. Скорость. Большинство устройств имеют скорость в 450-550 Мб/сек. Эта скорость равна пропускной способности интерфейса SATA, посредством которого диск подключается к материнской плате. Впрочем, этого вполне достаточно для любых задач. Ведь даже скорость записи в приложениях оказывается ниже. В характеристиках чаще всего указывается именно скорость записи, а не пропускная способность.
3. Число микросхем. Чем больше будет микросхем памяти, тем большее количество операций может быть обработано за одну единицу времени. То есть число микросхем определяет производительность. Обычно скорость записи выше у моделей с большим объемом памяти. Это связано с тем, что с ростом объема памяти растет и количество чипов.
4. Тип памяти. Самые дешевые SSD-накопители имеют память TLC, дорогие - MLC. Компания Samsung использует и совершенствует свою собственную память 3D-NAND. Различия в используемом типе памяти на практике не видны.

Заключение

Несмотря на то что подобные цифровые хранилища информации отдаленно напоминают современную большую флешку, между ними есть отличия. В частности, эти диски имеют большой спектр реализованных современных технологий, за счет которых достигается большой прирост производительности без потери надежности. Скорость работы всей системы ощутимо растет при замене старого жесткого диска на новый твердотельный. Теперь мы окончательно разобрались с тем, что такое ССД и каковы его особенности.

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.

Приветствую Вас на своем блоге!
SSD диск уже становится обязательным атрибутом не только ноутбуков и нетбуков, но и настольных компьютеров.
В этой статье я попробую разобраться, что такое SSDдиск, описать его сильные и слабые стороны. А также, рассмотрим его применение в домашних компьютерах.

Что вы узнаете, прочитав эту статью:

Что такое SSDдиск.

SSD – это твердотельный накопитель, который использует для хранения данных флеш-память(NAND). Расшифровать аббревиатуру SSD, можно как Solid State Disk или Solid State Drive, но более правильным мне кажется второй вариант.

В SSD накопителе нет механических и движущихся деталей, что делает его более надежным, по сравнению с механическим HDD.

Первые прототипы современных твердотельных дисков выпускались на основе RAM памяти и чтобы не потерять информацию после выключения компьютера, к ней подключали аккумулятор.
Сейчас, конечно, SSD накопители делают по другой технологии и выключение компьютера не приведет к потере информации.

Из чего состоит SSD диск.

Основные части, из которых состоит SSD, это чип флеш-памяти, контролер, интерфейс подключения диска, корпус.

Чип флеш-памяти.

В настоящий момент в современных SSD используется три вида памяти, это SLC, MLC и TLC.

SLC(Single-Level Cell) – в каждую ячейку этой памяти записывается один бит информации. Количество циклов перезаписи 100 000. Имеет самый большой запас по перезаписи, но она и самая дорогая память, используется в дорогих серверных системах.

MLC(Multi-Level Cell) – в каждую ячейку записывается два бита информации. Количество циклов перезаписи 3000. Эта память используется для производства большинства SSD накопителей, так как менее дорогая и имеет потенциал для больших объемов дискового пространства.

TLC(Triple-Level Cell) – в каждую ячейку записывается три бита информации. Количество циклов перезаписи 1000. Самый дешевый вид памяти, давно используется при производстве флеш-накопителей. Ее начинают использовать и при производстве SSD дисков, что делает их производство еще дешевле, например Samsung 840 EVO.

Количество циклов перезаписи может меняться в большую сторону, это зависит от технологии производства, а она на месте не стоит.
При износе ячеек памяти они блокируются,так что сам диск остается рабочим, он только теряет в объеме. Но если его правильно использовать, и учитывать его размер, то срок службы твердотельного накопителя составит несколько лет.
Основные производители чипов памяти, это Intel, Hynix, Micron, Samsung, SanDisk и Toshiba.

Если говорить о размерах памяти SSD дисков, то на данный момент можно встретить диски объемом 1Тбайт. Но цена такого диска пока слишком высока, например диск на 800Гб с интерфейсом SATA 3 стоит около 80 000 рублей, а с интерфейсом PCI-E, около 160 000 рублей. Не каждый захочет за такую сумму купить себе быстрый флеш-накопитель.

Контролер.

Контролер – процессор, который руководит операциями чтения и записи. Это второй по важности, после памяти элемент в твердотельном накопителе.
В задачу контролера входит:
Постоянное слежение за состоянием ячеек памяти и их блокировка, при полном износе;
Равномерное распределение файлов по всему диску для равномерного износа ячеек памяти;
Передача данных из памяти в RAM память, при ее наличии;
Сжатие файлов для ускорения передачи;

Скорость чтения и записи зависит не только от памяти, но и от контролера. Так, например в дешевых дисках могут ограничивать скорость контролера при наличие быстрой памяти, в итоге скорость чтения и записи у диска будет ниже.

Форм-фактор SSD.

SSD накопители выпускаются в разных форматах. Всего их, на данный момент, пять.

SATA – Это самый распространенный вид накопителей на 2,5 дюйма. Их можно установить, как в настольный ПК, так и в ноутбук. Только в ноутбуке придется убрать более объемный HDD или CD-ROM. Диски размером 1,8 дюйма с интерфейсом SATA распространены меньше. Советую брать диски формата SATA-3, у них скорость чтения/записи гораздо выше, чем у SATA-2, около 500мб/с и выше.

mSATA – Как правило диски этого формата устанавливаются в ноутбуках, где для них предназначен специальный отсек. По скорости, некоторые модели уступают дискам формата SATA.

PCI-E – Самую большую скорость чтения/записи, благодаря шине PCI-E, показывают диски именно этого формата, до 2000Мб/с. Но они и самые дорогие из твердотельных.

Гибридные(SSHD) – Это такие диски, где в качестве основного носителя используется обычный жесткий диск, а в качестве кеш памяти, SSD накопитель. Такой способ позволяет быстро запускать приложения, которые часто используются. В целом скорость такого диска, как и обычного HDD, но некоторые программы работают очень быстро.

USB – Внешние диски не отличаются большой скоростью, потому что порт USB является тут слабым звеном. Советую покупать диски с интерфейсом USB 3.0, так скорость будет намного выше USB 2.0. Но для внешнего диска никогда и не требовалась такая же скорость, как и для внутреннего. Так что, если вам скорость не так важна, то лучше купить обычный жесткий диск, и дешевле и больше объем.

Преимущества SSD дисков.

Быстрый доступ к файлам – В твердотельных накопителях нет движущихся головки и диска и считывание происходит почти мгновенно.
Большая скорость передачи данных – По той же причине у SSD очень большая скорость передачи данных.
Хорошая устойчивость к ударам – Опять же, нет хрупких механизмов и нечему ломаться при не сильных ударах.
Меньшее энергопотребление – Нет приводов и движущихся частей, энергии на работу твердотельных требуется намного меньше.
Слабый уровень шума – Здесь та же история, ничего не двигается и не шумит.

Недостатки SSD дисков.

Высокая стоимость твердотельных накопителей.
Меньший объем дискового пространства по сравнению с HDD.
Ограниченный цикл перезаписи данных.

Конечно, все эти недостатки, это временное явление и скоро твердотельные догонят и перегонять механические, а те в свою очередь безнадежно устареют.
Сейчас же, конечно можно использовать SSD диск в персональном компьютере, но только в качестве основного, где установлена система, а не в качестве хранилища для ваших файлов.
О том, как продлить жизнь твердотельному накопителю, я расскажу в одной из следующих статей, если вы еще не подписались на обновления, то можете это сделать сейчас.

Если вы собираетесь покупать компьютер и не знаете, как выбрать процессор, то рекомендую прочитать эту , где описаны основные критерии, по которым нужно выбирать процессор для компьютера.
Удачи!

13. 03.2017

Блог Дмитрия Вассиярова.

В чём прикол твёрдотельных накопителей?

Здравствуйте, читатели. Сегодня поговорим о том, что такое ssd накопитель. Для некоторых рядовых пользователей компьютером понятие ssd — твердотельных дисков новое и непонятное.

После прочтения этой статьи вы не только будете понимать, о чем речь, но и сможете поддержать разговор о данном устройстве и правильно выбрать его для себя. Ведь старое железо уходит в историю и каждому из нас рано или поздно приходится его менять. Как выглядят современные разработки? Читайте далее.

Что такое твердотельный накопитель?

Твердотельным накопителем, который на английском называется как «Solid-State Drive» (SSD), является запоминающее устройство, основанное на микросхемах памяти.

Ситуация не особо прояснилась, правда?

Не стану больше томить и объясню проще: это подобие флэшки, которая по работе заменяет , но имеет другую конфигурацию и технологию работы, да к тому же работает быстрее и имеет большие объёмы памяти.

Если вы читаете эту статью, скорее всего в вашем компе установлен обычный винчестер: он имеет пластины, считывающие и записывающие головки, которые крутятся с бешеной скоростью. Из-за этого винт издает шум. С твердотельным диском такого быть не может, потому что он представляет собой только микросхему - никаких крутящихся и жужжащих механизмов.

Вот так HDD и SSD отличаются изнутри:

Виды микросхем

Твердотельные накопители бывают разные в зависимости от специфики хранения данных на микросхемах:

Преимущества SSD

Помимо бесшумности современный накопитель обладает такими достоинствами:

• Прочность. Он не боится ударов и вибраций, в отличие от привычного нам hdd диска. Последний нужно беречь от тряски, потому что если считывающие головки налетят на вертящиеся диски, можно попрощаться с копившимися годами фотографиями, отчетной документацией и другими важными данными, которые вы храните на винте.
• Малый размер. В сравнении с обычными винтами, SSD гораздо легче и меньше.
• Низкое энергопотребление.
• Невероятно высокая скорость обмена данными. Это самый главный плюс.

Недостатки

Как говорится, не без ложки дегтя:

• Высока цена. Скорее всего, это ненадолго, ведь уже сейчас стоимость твердотельных накопителей постепенно снижается.
• Невозможность восстановления данных.
  Если в случае поломки жесткого диска есть шанс достать хоть часть информации, то сделать этого в SSD никак не получится - программ или каких-либо способов просто не существует.

Почему? Объясню на примере. При перепадах напряжения в обычном винчестере зачастую сгорает только контроллер, но в ссд накопителе он находится рядом с микросхемой памяти.
Следовательно, если что-то загорается, то сгорает все целиком.

• Лимитированное количество циклов перезаписи. Этого недостатка многие могут даже не заметить, потому что MLC-диск способен проработать в среднем 3-4 года (это только в теории), а более дорогой SLC - еще дольше.

Тем более, что за этот срок, как правило, любой компьютер требует того или иного обновления. Но есть и хорошая новость: уже разработана технология FRAM, способная работать в непрерывном режиме чтения и записи в течение 40 лет. Не слабо?

Помимо разновидностей микросхем, SSD отличаются еще по нескольким критериям. Их нужно учитывать при выборе. Разберем подробнее.

Интерфейс

Этот параметр означает, какой тип подключения имеет накопитель. От него зависит и скорость передачи данных. Основные виды пропускных шин:

• работает со скоростью 1000 Мбит/с. Это устаревший вариант, но еще встречается иногда.
• Немногим быстрее работает SATA (1500 Мбит/с).
• Более скоростным является SATA2 (3000 Мбит/с).
• Хотите в полной мере ощутить возможности SSD? Выбирайте 3-е поколение шин , скорость которого вдвое больше, чем у предыдущего (до 6000 Мбит/с).
• Бывают еще девайсы с типом подключения PCI Express. Вы хотите сделать из своего компьютера сверхскоростную машину? Отдайте предпочтение PCI-e, потому что он работает еще быстрее, чем SATA3. Этот интерфейс способен передавать данные со скоростью в 2 Гб/с.

Пример SSD с интерфейсом подключения PCI-Express

• Есть ещё одна шина. Это M.2 интерфейс (в теории должен развивать скорость быстрее даже чем PCI-E), но пока что такие диски не совсем популярны, да и производители ещё не научились делать быстрые продукты используя её потенциал. Преимуществом ещё является то что такие устройства имеют очень не большой размер.

Пример SSD накопителей с интерфейсом M.2

Форм-фактор

Данный критерий указывает на размеры накопителя.

SSD с размеров в 3,5-дюймовое устройство. В основном берутся под серверные компы, дома редко их используют.

Просто знайте что они есть:-)

В основном самые часто встречающиеся это 2,5 дюймовые устройства.

Формат «2242» представляет собой небольшую платку диаметром 22×3.5×42 мм (на изображении это диск с подписью mSATA)

Ещё есть размеры «2260» и «2280» — это накопители тоже в виде платок, подключаемые к интерфейсу M.2.

Объем памяти

Вы собираетесь установить на твердотельный диск систему? Тогда вам достаточно будет 60 Гб. Если вы берете его для хранения мультимедийных данных, отдайте предпочтение большему объему. Он может достигать 4-х терабайт, поэтому отталкивайтесь от своих финансовых возможностей.

Чаще всего выбирают емкость 240/256 Гб. Минимум - 120/128 ГБ - этого хватит для установки операционки и хранения небольшого количества медиа файлов. Под остальные типы файлов обычно твёрдотельные диски не приобретают, ну не считая мажоров:).

Производительность

Помимо скорости флеш-карты важна еще такая особенность как количество операций ввода/вывода, которое она может выполнять за секунду. На английском это выглядит так: input/output operations per second (IOPS). В данной ситуации выбирайте по принципу: чем больше - тем лучше.

Хотя по большому счету, эти цифры условны. На производительность влияет много факторов (модель контроллера, тип микросхемы, емкость, алгоритм кэша и пр.), поэтому чтобы узнать возможности накопителя, необходимо его тестировать. Но так как перед покупкой это сделать невозможно, остается только довериться данным изготовителя.

Ну вот в принципе и всё, что я хотел осветить в этой теме. Надеюсь написал подробно и понятно. Теперь вы знаете, какое устройство кроется за аббревиатурой SSD и его особенности, поэтому можете смело заниматься апгрейдом своего компа.