• Главная
  •  > 
  • Советы
  •  > 
  • Общий объем твердотельных накопителей ssd. Что такое SSD накопители и в чем их преимущество над обычными HDD

Общий объем твердотельных накопителей ssd. Что такое SSD накопители и в чем их преимущество над обычными HDD

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

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

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

Особенности устройства HDD

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

  • Шум, который исходит от электродвигателей и вращения дисков;
  • Скорость чтения и записи сравнительно низкая, поскольку определенное время тратиться на позиционирование головок;
  • Высокая вероятность механических поломок.
  • Относительно низкая цена за 1 ГБ;
  • Большой объем хранения данных.

Особенности устройства SSD

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

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

  • Отсутствие шума;
  • Высокая скорость чтения/записи;
  • Меньше подвержены механическим поломкам.
  • Высокая стоимость за 1 Гб.

Еще немного сравнения

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

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

Заключение

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

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

Многие из компьютерных пользователей периодически задумываются об апгрейде своей техники, и один из современных и действенных методов апгрейда – установка на персональный компьютер или ноутбук твердотельного накопителя или SSD в тандеме, а, как вариант, и взамен уже ставшим привычными HDD (жестких дисков или винчестеров).

Но так как объемные твердотельные накопители получили повсеместное распространение не так уж и давно, то многие пользователи ориентируются в них довольно слабо. Приобретать ли SSD диск для компьютера? Какой лучше? Существует ряд основных отличий, характеризующих SSD. О них мы и постараемся вам рассказать. А затем рассмотрим и отдельные модели основных производителей.


SSD – это аббревиатура, которая переводится на русский язык, примерно, как «твердотельный накопитель». Он представляет из себя немеханическое устройство для хранения данных. В нем отсутствуют подвижные части в отличии от механического и привычного нам всем HDD. Состоит SSD из микросхем памяти и управляющего контроллера. В средних показателях скорость обмена при работе с данными (операции чтения и записи данных) у SSD диска в 100 раз выше чем у HDD. Так, например, показатель скорости отклика винчестеров находится в диапазоне 10 – 19 миллисекунд, а твердотельные накопители работают в диапазоне 0,1 – 0,4 миллисекунды. Для пользователя SSD можно выделить несколько сильных и слабых сторон такого оборудования.

Положительные моменты:

  • Высокая скорость обработки данных – как чтения, так и записи.
  • Маленькое энергопотребление и низкое нагревание в процессе работы.
  • Полное отсутствие шума при работе.
  • Небольшие габариты устройства.
  • Стойкость к механическим повреждениям, электромагнитным полям, температурным перепадам.
  • Стабильная скорость работы с данными, независимая от уровня фрагментации данных.

Отрицательные моменты:

  • Высокая стоимость устройства.
  • Незащищенность перед электрическим воздействием.
  • Ограниченное количество циклов перезаписи данных.
  • Возможность утраты информации без возможности ее восстановления.

Основные показатели SSD

Емкость накопителя

При приобретении SSD, в первую очередь, мы обращаем внимание на его емкость и должны подбирать ее в зависимости от задач, которые планируем выполнять на таком устройстве.

При работе в стандартном пользовательском режиме в качестве домашнего мультимедиа устройства с небольшими игрушками и основными простыми задачами можно выбирать SSD небольшого объема – на него будет установлена операционная система и программное обеспечение, а архивы данных, таких как фотографии, фильмы, документы и прочее, можно хранить на втором устройстве – старом добром HDD. SSD объемом 60-64 Гигабайта вполне подойдет.

Если пользователь ставит для оборудования задачи несколько сложнее, такие, как работа с видео редакторами, проектным программным обеспечением и другими профессиональными приложениями, придется приобрести более объемный SSD. В данном случае можно рекомендовать накопители емкостью 120-128 Гигабайт памяти.

В свою очередь геймеру понадобится еще более объемный накопитель, ведь современные игры занимают достаточно большие разделы дискового пространства. Здесь уже лучше будет присмотреться к SSD емкостью 240-256 Гигабайт.

В случае полного перехода пользователя от HDD к SSD на рынке устройств уже существуют модели твердотельных накопителей с высокой емкостью – 480, 960 Гигабайт и выше.

Конечно, в первую очередь, придется ориентироваться на финансовые возможности и задачи, которые лично вы ставите перед своим персональным компьютером. Стоимость твердотельных накопителей напрямую зависит от их объема. Простое хранение данных, с которыми не происходит работа ежедневно, все-таки целесообразнее хранить на более емких и дешевых, хотя и менее скоростных HDD.

Стоит знать и про следующий нюанс SSD: чем большая емкость у накопителя, тем с более высокими скоростями он будет работать. Разница в скорости чтения и записи данных может увеличиться в два-три раза в зависимости от объема памяти. Например, SSD одного модельного ряда, производимые одной фирмой, при емкости 128 Гб дадут нам скорость до 200 Мб/сек, а при емкости 512 Гб — более 400 Мб/сек. Это обусловлено тем, что при своей работе контроллер SSD обращается ко всем кристаллам памяти параллельно и, соответственно, выше емкость – выше количество кристаллов – больше параллельных операций.

Так же можно обратить внимание на то, что разные производители указывают разный объем дисков при, казалось бы, одной группе емкости. Например, 120 и 128, 480 и 512. Дело в том, что на этих дисках объем, соответственно, 128 и 512 Гб, но производитель по тем или иным причинам резервирует часть памяти своих накопителей (этот резерв предназначается обычно для выравнивания износа ячеек флэш памяти и для замены тех ячеек, которые выходят из строя).

Интерфейс подключения накопителя

Скорость работы при апгрейде компьютера с помощью установки на него SSD накопителя напрямую зависит от его интерфейса подключения к материнской плате.

Многие нынешние твердотельные накопители выпускаются с интерфейсом SATA 3. В том случае, если на вашей материнской плате установлены контроллеры SATA 1 или SATA 2, подключаемый к ним SSD не сможет работать с полной отдачей и скоростями, которые заявлены его производителем. Для решения такой проблемы нужно устанавливать на материнскую плату контроллер SATA 3, иначе апгрейд будет недостаточным, а то и практически неощутимым. Современные SSD готовы выдавать скорость при записи данных до 400 Мб/сек, а при чтении до 500 Мб/сек. Такую скорость может обеспечить только работа с интерфейсом подключения SATA 3, так как SATA 2 рассчитан на скорость обмена данными примерно до 270 Мб/сек, а SATA 1 и того ниже – не более 150 Мб/сек.

Кроме привычного подключения накопителя к портам SATA, появились SSD накопители с интерфейсом подключения PCI-express, которые и устанавливаются в соответствующие порты.

Существуют накопители форм-фактора M.2, которые так же можно подключать к портам PCI-express и PCI через дополнительный переходник.

Контроллер накопителя

Ячейки флэш памяти производят всю свою работу с остальными системами нашего компьютера через встроенную в SSD микросхему контроллера. От этого контроллера зависят многие показатели работы накопителя, такие как: скорости работы, продолжительность «жизни» памяти, устойчивость к повреждению данных в ячейках, а также поддержка различных технологий, улучшающих работу SSD. Контроллеров выпускается в настоящее время множество и даже один производитель твердотельных накопителей в разных моделях использует различные контроллеры. Нужно отметить, что в настоящее время наилучшим образом зарекомендовали себя контроллеры таких производителей, как Marvell, Samsung, Intel. Достойно показывают себя в среднем классе SSD контроллеры Phison и SandForce. Стоит обратить внимание на SSD с надежными контроллерами Indilinx.

Разобраться с моделями тех или иных контроллеров не всегда просто, поэтому внимание стоит обратить в первую очередь на известный брэнд (в силу того, что контроль качества производства у известных производителей все же намного выше), на реально проведенные тесты конкретной выбираемой модели накопителя и на заявленные производителем технические характеристики.

Тип памяти накопителя

Одним из самых важных технических показателей SSD является , на котором построен накопитель. Современные производители создают свои устройства на трех основных типах памяти, которые разнятся по количеству битов памяти на одну физическую ячейку:

  • NAND TLC – 3 бита информации на 1 физическую ячейку
  • NAND MLC – 2 бита информации на 1 физическую ячейку
  • NAND SLC – 1 бит информации на 1 физическую ячейку

От технологии, примененной при создании памяти, напрямую зависят как стоимость накопителя, так и продолжительность его «жизни», то есть возможное количество циклов перезаписи. Стоимость памяти уменьшается при увеличении количества битов на 1 физическую ячейку, но тем самым уменьшается возможное количество циклов перезаписи, выдерживаемых данной ячейкой. То есть, говоря простым языком, SSD емкостью 128 Гб с типом памяти TLC будет стоить гораздо дешевле, чем SSD той же емкости, но с типом памяти MLC, но и переживет он относительно малое количество циклов перезаписи. Примерные цифры таковы: лимит записи на накопителях, построенных на TLS памяти всего 1000 циклов; на MLC памяти – до 3 тысяч циклов; а тип SLC уже, в свою очередь, выдерживает от 5 до 10 тысяч циклов перезаписи.

При покупке SSD представляется оптимальным вариант с NAND MLC типом памяти накопителя, так как NAND SLC тип памяти обыкновенно используется в максимально дорогом сегменте твердотельных накопителей и, скорее, необходим для работы на серверных станциях, где постоянно осуществляется перезапись данных. В то же время, радуя нас своей дешевизной, SSD накопители с типом памяти NAND TLC могут нас расстроить тем, что потеряют свою работоспособность гораздо раньше, чем мы этого ожидаем.

Современные технологии не стоят на месте и на смену прежним типам памяти лидирующие компании уже начинают выпускать типы памяти для SSD, построенные на новых видах архитектуры. После прежних, расположенных в плоскости, ячеек памяти компания Samsung, а вслед за нею Toshiba совместно с SanDisk и Intel совместно с Micron развивают технологию 3D NAND, которая позволяет значительно улучшать показатели прежних моделей построения «биты-ячейки». В настоящее время, SSD с технологией построения памяти 3D NAND относятся к самому дорогостоящему сегменту рынка твердотельных накопителей.

Буфер обмена накопителя

Присутствие буфера обмена (кэша) на основе памяти DDR3 несколько ускоряет работу накопителя SSD, но и делает его более дорогим для покупателя. Расчет простой – на 1 Гб дискового пространства для оптимальной работы накопителя с таким видом кэша должен приходиться 1 Мб памяти DDR3. То есть у SSD емкостью 120-128 Гб должна быть DDR3 память 128 Мб, при емкости 480-512 Гб – 512 Мб DDR3 и так далее.

Более дешевые модели накопителей SSD имеют буфер обмена на основе более старых типов памяти – DDR2. Разница в скорости работы накопителей на разных типах буфера обмена не является существенным показателем.

Защита накопителя от обесточивания

SSD накопители, буфер обмена которых построен на основе памяти DDR3, в идеале должны быть оснащены технологией защиты от внезапных отключений энергии. Технология называется «Power Protection» и позволяет сохранять данные из буфера обмена в память при внезапном обесточивании. Ту же функцию выполняет и обыкновенный ИБП (UPS), позволяя корректно завершать работу с данными. Так что в случае наличия у вас ИБП или буфера обмена SSD, построенного не на основе DDR3, данная функция особого значения не имеет.

Функция TRIM

В зависимости от производителя SSD поддерживают самые разнообразные технологии, которые создаются для улучшения их функционала. Важнейшей из таких технологий для SSD является функция . Твердотельный накопитель, не оснащенный функцией TRIM, при работе с ячейками памяти, в которые ранее была сохранена, а затем удалена информация, начинает работать с пониженной скоростью. Это происходит из-за того, что перед новой записью в ранее использованные ячейки памяти SSD вынужден сначала их очищать. В то время, как функция TRIM очищает ранее использованные ячейки памяти заблаговременно в момент не очень активного использования диска. Так что функция TRIM – это функция «уборки мусора» и она важна для сохранения общей скорости работы SSD при второй и последующих перезаписях данных в ячейки памяти. Без TRIM скорость работы накопителя понижается очень заметно.

Разбираемся в производителях SSD

Рассмотрим далее основных производителей SSD накопителей. Есть ли смысл приобретать не такое уж и дешевое новое оборудование, изготовленное производителями совершенно неизвестными, хотя и по более привлекательным ценам? Справедливо считается, что известные брэнды предъявляют к своему производству более высокие претензии и заботятся о качестве продукции гораздо сильнее, чем те, кому совершенно не обязательно поддерживать достойный уровень выпускаемого на рынок оборудования. Покупая накопитель неизвестной фирмы, мы просто-напросто приобретаем «кота в мешке».

Перечислим производителей, под брэндом которых выпускается надежная продукция, давно и прочно зарекомендовавшая себя на рынке электронных устройств.

  • Toshiba – один из старейших и известнейших брэндов, производящих SSD. Делают не простую сборку устройств, но и имеют собственное производство флэш памяти и достойно зарекомендовали себя на многолетнем производстве HDD.
  • Samsung – всем известная компания, один из лидеров рынка SSD. Ими сделаны и продолжают делаться многие разработки именно в сфере твердотельных накопителей. Компания комплектует SSD флэш памятью и контроллерами собственного производства.
  • Intel – так же компания-лидер в сфере производства современного оборудования и новейших технологических разработок. Устройства, выпускаемые Intel, как правило, относятся к дорогому ценовому сегменту, но отличаются обыкновенно крайней надежностью. Часть моделей SSD выпускается ею на собственных контроллерах, а флэш память создается на собственных производствах (совместных с другими известными компаниями). Пятилетняя гарантия от Intel – так же отлично характеризует оборудование от этой компании.
  • Crucial – это торговая марка, используемая известной фирмой Micron при производстве SSD накопителей. Многие пользователи давно знакомы с продукцией фирмы Micron и привыкли ей доверять. Флэш память Micron производит совместно с Intel, а устанавливаемые ею в свое оборудование контроллеры – это контроллеры Marvell. При этом накопители Crucial по категории своей стоимости ориентированы на бюджетный сегмент рынка.
  • Corsair – производитель, давно отлично зарекомендовавший себя на рынке электронного оборудования. SSD накопители, производимые ими, стоят несколько дороже, но вполне поддерживают высокое качество своих модельных линеек. Corsair внимательно относится к комплектующим своих твердотельных накопителей и использует в производстве SSD контроллеры производителей, отлично зарекомендовавших себя на этом рынке – Phison, SandForce, LAMD. Выпускают несколько линеек SSD.
  • SanDisk – брэнд достаточно популярный и заботящийся о качестве выпускаемой продукции. SSD комплектуются флэш памятью, которую использует уже названная нами Toshiba. Компания давно занимается производством оборудования, так или иначе связанного с твердотельными накопителями – USB-флэшки, карты памяти.
  • Plextor – для данного брэнда SSD изготавливает фирма Lite-On. Качество, тем не менее, очень достойное. SSD от Plextor комплектуются флэш памятью Intel- Crucial (Micron) или Toshiba, а контроллеры устанавливаются все от того же Marvell. Накопители, выпущенные на рынок под брэндом Plextor, имеют одни из лучших показателей скорости и надежности.
  • Kingston – компания достаточно давно и прочно закрепившаяся на рынке электронного оборудования. На рынке она представлена довольно широким ассортиментом SSD накопителей, которые комплектует контроллерами известных производителей – Phison, SandForce.

Как мы уже говорили, при приобретении твердотельного накопителя нужно ориентироваться, в первую очередь, на свой бюджет и задачи, которые вы ставите перед новым оборудованием. Но то, что оборудование должно быть проверенного производителя, с достаточно продолжительной его гарантией – несомненно. Рынок твердотельных накопителей велик, однако, суммируем наши рекомендации.

  1. Лучше приобретать брэнд известный, с надежной продолжительной гарантией.
  2. Производитель контроллера не менее важен, чем производитель ячеек памяти.
  3. Чем выше суммарный объем диска, тем выше его скоростные показатели.
  4. Срок жизни SSD, в первую очередь, зависит от технологии, используемой при создании ячеек памяти. Оптимальная технология — MLC тип памяти накопителя.
  5. При приобретении SSD нужно учесть то, каким образом будет подключено новое оборудование, то есть интерфейс его подключения к системе должен быть вам понятен.
  6. Важна поддержка функции TRIM.

Разбираемся с ценами на SSD

Приведем несколько оптимальных, по нашему мнению, вариантов SSD.

Среди моделей, рассчитанных на обычного пользователя емкостью 120/128 Гигабайт, можно обратить внимание на данные SSD, их можно приобрести от 3,5 до 4,5 тысяч рублей:

  • Intel SSDSC2KW120H6X1
  • Kingston SUV400S37/120G
  • Toshiba THN-S101Z1200E8

Приемлемые модели, емкостью 250 Гигабайт, обойдутся уже от 5 до 10 тысяч. Можно обратить внимание на такие как:

  • Samsung MZ-75E250BW
  • Kingston SV300S37A/240G

Неплохим выбором станут модели SSD большего объема (480/512 Гб), стоимость составит от 10 до 15 тысяч:

  • Samsung MZ-75E500BW
  • Plextor PX-512M8PeY
  • Intel SSDPEKKW512G7X1

Большеобъемные накопители обойдутся дороже – стоимость начинается в среднем от 20 тысяч:

  • Samsung MZ-7KE1T0BW
  • Intel SSDSC2BX012T401
  • Samsung MZ-75E2T0BW

Если же вы уже начали определяться с конкретными моделями SSD для приобретения, стоит найти в Интернете подробные пользовательские обзоры на их счет, постараться оценить все стороны конкретных моделей даже от известных производителей.

В заключении несколько кратких советов как продлить жизнь вашему SSD.

  • Не забивайте диск «под завязку» — 20-30% свободного места необходимы ему для нормальной работы;
  • Позаботьтесь о бесперебойном питании – внезапное отключение вредно для SSD;
  • Температурный режим – SSD, как и любое электронное оборудование, не любит перегрева – позаботьтесь об охлаждении.

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.

Сегодня мы с Вами разберем основные моменты и принципы функционирования технологии твердотельных SSD дисков. Как Вы помните, в мы проводили сравнительное тестирование одного SSD и двух HDD дисков. Рассматривали, как он выглядит изнутри и из каких основных блоков состоит.

Также - перечислили основные достоинства данной технологии, а сейчас рассмотрим недостатки, которые присущи ей на данный момент. Представим основные из них в виде списка:

  1. Высокая (относительно HDD дисков) стоимость хранения данных, т.е. - меньшую емкость диска мы получаем за большие деньги
  2. Большая уязвимость (относительно устройств с магнитным принципом записи) к электрическим помехам и проблемам энергоснабжения (внезапное отключение энергии, магнитные поля, статическое электричество)
  3. Нельзя полностью заполнять диск (15-20% пространства должно быть свободным)
  4. Срок службы носителя ограничен определенным количеством циклов записи его ячеек

Но давайте - по порядку! Начнем с того, что такое SSD диск и каков принцип его работы?

Это - твердотельный накопитель, в котором вместо традиционных пластин , покрытых ферромагнитным слоем, используются чипы NAND флеш памяти.

NAND память это - эволюция флеш-памяти, чипы которой имели намного меньшее быстродействие, долговечность и конструктивно выглядели более массивными.

Возможно Вам будет интересно, что флеш-память были разработана в одном из подразделений компании «Toshiba» в 1984-ом году. Первый же коммерческий чип на основе данной разработки в 1988-ом году выпустила «Intel». А уже через год (в 1989-ом) та же «Toshiba» представила новый тип флеш-памяти - NAND.

На данный момент есть три основных варианта (модификации) NAND памяти:

  • SLC (одноуровневая - Single Level Cell)
  • MLC (двухуровневая - Multi Level Cell)
  • TLC (трехуровневая - Three Level Cell)

Самыми дорогими и надежными решениями являются устройства на SLC чипах. Почему? Они позволяют в каждой ячейке памяти хранить только один бит информации. В отличие он них, MLC и TLC чипы могут хранить два и три бита соответственно. Это стало возможным за счет использования разных уровней электрического заряда на затворах ячеек памяти.

Схематично это можно изобразить вот так:


Подобная многоуровневая структура позволяет резко увеличить емкость чипов при том же их физическом объеме (в итоге каждый гигабайт получается дешевле). НО! Ничего бесплатно не дается! Поэтому у MLC и TLC чипов резко сокращается срок их "жизни", который напрямую связан с количеством циклов перезаписи их ячеек.

Для SLC это - 100 000 циклов стирания/записи, для MLC - 10 000, а для TLC - всего 5 000. Такое снижение надежности связано с постепенным разрушением диэлектрического слоя плавающего затвора ячейки из за малого резерва изменения его состояния под действием электрического тока. Плюс в силу того, что с каждым новым уровнем усложняется задача безошибочного распознавания уровня электрического сигнала, а значит - увеличивается общее время поиска нужной ячейки с данными, повышается вероятность возникновения ошибок чтения.

Для борьбы с описанными выше явлениями, производителям приходится разрабатывать специализированные высокоинтеллектуальные микроконтроллеры управления для SSD дисков, которые, кроме процедур ввода-вывода, должны записывать информацию на носитель так, чтобы микросхемы его флеш-памяти изнашивались равномерно и контролировать этот износ, балансируя нагрузку, также - проводить коррекцию ошибок и т.д.

Именно контроллер является слабым местом , так как он более чувствителен к проблемам с питанием и повреждение микропрограммы (прошивки), находящейся в нем, может привести к полной потере всех данных пользователя. А их корректное восстановление - еще более трудозатратная операция, чем в случае с HDD дисками. В силу того, что данные разбросаны по разным чипам памяти и необходимо корректно восстановить первоначальную их структуру, а это бывает не просто.

Поэтому производители SSD накопителей регулярно обновляют прошивки своих дисков и выкладывают их для свободного скачивания, дорабатывая и улучшая алгоритмы работы устройства и предупреждая потерю данных в случае аварийной ситуации.

С износом MLC ячеек памяти производители борются еще и методом, хорошо зарекомендовавшим себя в дисках с магнитным принципом записи: резервируя часть их объема (10-20%) для динамической замены изношенных ячеек. В случае HDD эта область служит для замены .

Но и мы, как пользователи, можем помочь нашему SSD накопителю в холостую не растрачивать свой ограниченный ресурс "жизни" и настроить операционную систему таким образом, чтобы минимизировать ненужные обращения к диску.

Я покажу общие принципы того, что нужно делать и чего стараться избегать, а Вы уже сами настроите свою систему на оптимальную работу с твердотельным диском.

Например: мы знаем, что операционная система «Windows» во время своей работы активно использует файл подкачки (скрытый системный файл «pagefile.sys»). Что это значит, применительно к износу ячеек SSD накопителя и всему тому, о чем мы говорили выше? А то, что отдельная область системного флеш-диска интенсивно используется (часто перезаписывается какими-то служебными и не нужными нам данными и, по факту, - активно изнашивается)!

Что можно сделать? Правильно! Перенести файл подкачки на другой (не SSD диск), как сделал я, или же, при большом объеме оперативной памяти, вовсе от него отказаться (выставить в «0»)?

Идем дальше: процедура дефрагментации не только не нужна данному типу устройств (скорость доступа у них одинакова для любой ячейки не зависимо от того, где находится конечный файл), но и попросту вредна. По той же причине, что описана выше. Лишние (холостые) обращения к диску только дополнительно снижают его ограниченный ресурс. Значит - выключаем соответствующую службу дефрагментации. Также не лишним будет отключить индексирование файлов, которое нужно для более быстрого поиска, но так ли часто мы им пользуемся?

Принцип, я думаю, Вы уловили. А сейчас я бы хотел показать Вам небольшую программу «SSD Mini Tweaker» (твикер - оптимизатор), которая подобным образом оптимизирует работу SSD накопителя. В ней достаточно проставить нужные нам галочки напротив соответствующих пунктов и нажать кнопку "Применить изменения".


Компьютер перезагрузится и изменения вступят в силу. Программа замечательна тем, что имеет русский интерфейс и подробную справку на русском же. Так что, в любой момент Вы можете подробно ознакомиться с той функцией, которую собираетесь отключить или оставить задействованной.

Загрузить утилиту можно . В архиве - версии для 32-х и 64-х разрядных систем и файл справки на русском.

Коль скоро мы так много времени уделили вопросу оптимального использования диска и износу ячеек его памяти, то не могу не представить Вам еще одну интересную разработку. Программа «SSD Life Pro», основная задача которой - вести учет времени работы диска и сообщать приблизительную дату выхода его из строя.


Что мы тут видим? Запись «FW: 1.00» это - версия прошивки (firmware) диска, ниже показано занятое и свободное место на нем, общее время работы с первого включения и количество пусков. Также обратите внимание на строку TRIM (должен быть активным), это говорит о том, что производительность SSD диска будет оптимальной.

Ниже представлен скриншот работы той же программы, но взятый с сайта ее разработчика. На нем видно, что диск от компании «Intel» корректно передал утилите свои SMART параметры и на основе них утилита отобразила расширенный прогноз его состояния.


Как видите, выход накопителя из строя "назначен" на седьмое ноября 2020-го года:)

Если мы нажмем в верхней части окна программы на ссылку «Как вы это считаете?», то перейдем на сайт разработчика и сможем ознакомиться (на русском), каким именно образом производится подобный расчет?

Программу можете . Если она точно покажет время "жизни" Вашего диска - отпишитесь, думаю, всем читателям будет интересно!

В завершении этой темы, прислушаемся к рекомендации всеми уважаемой фирмы «Intel», которая говорит, что идеальными условиями работы SSD твердотельного диска является его заполненность данными меньше чем на 75% с соотношением статической (редко изменяемой) и динамической (изменяемой часто) информации - 3 к 1 . Не следует использовать последние 10-20% пространства диска, так как они нужны для корректной работы команды «TRIM». Для работы ей нужно свободное пространство для перегруппировки данных (так же, как для функции дефрагментации). Общее правило такое - чем больше свободного места - тем быстрее работает устройство.

На данный момент SSD диск идеально подходит в роли системного раздела, на котором установлена операционная система и программы и - все. Данные и вся работа над ними должна (по возможности) проходить на втором (HDD) диске. Также твердотельные диски могут эффективно использоваться на серверах для кеширования статичных данных.

А сейчас, давайте кратко рассмотрим, почему более дорогие модели SSD твердотельных дисков имеют такие превосходные скоростные качества и чем еще отличаются от своих "младших" собратьев?

Во первых: это - тот же интеллектуальный чип контроллера накопителя, который может быть сконструирован, как многоканальный т.е. - может записывать данные одновременно в каждый чип флеш-памяти диска. В итоге - общая производительность устройства будет равна скорости одной микросхемы памяти, умноженной на количество каналов контроллера. Ну, это если немного упростить ситуацию:)

Также в более дорогих моделях используются дополнительные элементы, напаиваемые на плату. Это может быть, к примеру, ряд конденсаторов, расположенных возле чипа оперативной памяти диска, которые обеспечивают гарантированное сохранение данных из кеш-памяти при сбое в электропитании.

При достижении критической массы сбойных ячеек накопителя, качественно выполненная прошивка чипа может полностью заблокировать SSD диск для функций записи и перевести его в режим "только чтение", что гарантирует сохранность данных пользователя (возможность ) до полного выхода устройства из строя.

И в завершении нашей статьи давайте коснемся еще одной интересной разновидности твердотельный дисков. Это - «RAM SSD» накопители. Что же это такое?

Подобные гибридные устройства используют для хранения информации энергозависимые чипы, полностью идентичные тем, что используются в модулях . Они обладают сверхбыстрой скоростью доступа к данным, скоростью чтения и записи и могут с успехом применяться для ускорения работы больших баз данных и там, где нужно пиковое быстродействие.

Подобные системы оснащаются аккумуляторами для поддержания функционирования при отсутствии электроэнергии, а более дорогие модели - системами резервного копирования, когда данные копируются на HDD носитель.

Вот как может выглядеть подобное устройство, которое определяется операционной системой, как жесткий диск.


А вот - более простой вариант, выполненный в виде платы PCI Express X1



Как видите, принцип работы здесь - тот же самый, но функцию чипов флеш-памяти или "блинов" HDD здесь выполняют обычные модули RAM.

Теперь, как и обещал, пару слов хочу сказать о субъективных ощущениях после использования твердотельного накопителя. Операционная система (Windows 7) загружается и выключается ощутимо быстрее. Это же можно сказать и об установке и запуске программ. Некоторые приложения просто удивляют: «Microsoft Word 2003» "выстреливает" меньше, чем за секунду! Не успеваешь мысленно подготовиться к работе с ним:) Да, быстро, но не ожидайте чего-то феноменального, все таки это не "революция", а - "эволюция" :)

На этом у меня на сегодня - все. До встречи в следующих статьях!

И в самом конце - как выглядит производство чипов NAND памяти:

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

Конечно же технологии развиваются очень быстро, и на замену жестким дискам пришли SSD накопители. Это новые устройства, которые имеют очень много плюсов и немного минусов, об этом и поговорим.

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

Преимущества SSD накопителей

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

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

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

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

Недостатки SSD

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

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

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

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