В чём прикол твёрдотельных накопителей? Что выбрать: жесткий диск или твердотельный накопитель

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.

Привет, друзья! Технологии не стоят на месте и с каждым годом развиваются все стремительней, особенно в компьютерной отрасли. Еще, казалось бы, вчера мы только узнали про три закона робототехники, сочиненные Айзеком Азимовым, а сегодня уже японцы конструируют кукол, электронная «начинка» которых пол мощности превосходит небольшую серверную, но которые и слыхом не слыхивали об упомянутых законах.

Изменения затронули и сферу сохранения данных. Сегодня вы узнаете, что такое SSD накопитель и зачем он нужен, нужен ли в принципе такой девайс или как-то можно без него обойтись.

Почему твердотельный

Такие накопители известны не первый год, однако большинство юзеров лишь недавно обратила на них свое внимание как на достойную альтернативу традиционным винчестерам. Так почему он называется твердотельный? Название происходит от английского слова Solid — «Твердое состояние». По сути, это обычная микросхема, построенная на полупроводниках — такая зеленая плата с кучей дорожек, которую видел каждый, кто хоть раз разбирал корпус электроприбора.

Архитектура устройства напоминает, уже ставшие привычными, флешки. В SSD используется такой же тип энергосберегающих схем памяти, которые не теряют данные, даже при длительном отсутствии питания. Разница только в габаритах, емкости и скорости записи. Кроме того, флешка рассчитана на использование как подключаемое внешнее устройство, а ССД все-таки в большинстве случаев внутренний девайс.

Внешне, твердотельные накопители напоминают винчестеры, однако отличаются габаритами — они меньше. Согласно стандартизации здесь немного другие форм-факторы: например, M2 или U2. Это не значит, что ССД невозможно установить в обычный системник: существуют специальные адаптеры для старых корпусов, а новые корпуса уже оснащены посадочными местами.

Преимущества SSD

Может возникнуть закономерный вопрос — для чего вообще такое устройство в компьютере, если есть привычные и доступные в плане цены, винчестеры. А преимуществ у твердотельных накопителей аж несколько:
Более высокая скорость чтения и записи данных. Это особо ценится пользователями, обрабатывающими большие по размеру файлы, а также геймерами, у которых игры грузятся быстрее.

Меньший расход питания. Для портативных компьютеров это решающий фактор, ведь устройство сможет проработать дольше на том же заряде батареи.

Больший срок эксплуатации. Вследствие отсутствия механических частей, выше вероятность того, что девайс не выйдет из строя в самый неподходящий момент.

Ударостойкость. При транспортировке устройства, выше вероятность, что из-за падения или механического воздействия пользователь не потеряет важные данные. В этом причина растущей популярности портативных ССД.

Часто SSD небольшого объема ставят на компьютер в качестве системного тома, для более быстрой загрузки операционной системы. Такой компьютер не только будет быстрее загружаться, но и ОС будет шустрее из-за быстрого доступа ко всем системным файлам.

Недостатки и ограничения

Вы можете спросить: если это устройство настолько шикарно, почему не все пользователи используют его в ПК? Увы, все по-прежнему упирается в стоимость: за аналогичную цену можно приобрести обычный винчестер емкостью, десятикратно превышающей SSD. При сборке или апгрейде компьютера, юзеры часто ограничены в средствах, поэтому приходится «осадить коней», лавируя между крутостью детали и ее стоимостью. А так бы мы понаставили всякого, ага.

Среди пользователей до сих пор существует заблуждение, что твердотельные накопители ненадежны. Да, это наблюдалось в момент их массового появления на рынке. Причина кроется в использовании дешевых контроллеров, которые не справились со своей задачей. Сегодня же самый дешевый SSD способен гарантированно «пережить» до 3 000 циклов перезаписи. У более качественных устройств эта цифра возрастает до 10 000. Это даже больше, чем у традиционного HDD.
Еще один миф заключается в том, что операционную систему надо как-то хитро настроить для работы с твердотельным накопителем — например, отключить файл подкачки. Это не так. Все, что придется сделать пользователю — активировать в BIOS режим AHCI, необходимый для корректной работы устройства. Обратите внимание, что старые материнские платы этот режим не поддерживают — вместо него там уже ставший неактуальным IDE

Зачем оно надо

«Быть или не быть?» — подумает читатель. Купить SSD или сэкономить, купив что-то другое. Согласно отзывам моих клиентов, еще ни один не испытал недовольства из-за покупки такого девайса. Было несколько претензий по поводу гарантийного ремонта, но это уже статистическая погрешность, которая всегда проявляется при больших количествах продаж.

И если вы нервничаете каждый раз, когда компьютер начинает «тупить» и зависать, ССД — лучший вариант избавиться от таких явлений. Нервничать вы при этом, скорее всего, не перестанете, но уже найдете другую причину, а вот компьютер будет «летать» с таким накопителем.

Правда, есть одно маленькое «НО». К хорошему быстро привыкаешь, и потом работать на компьютере с обычным HDD вам будет немного некомфортно. Но это уже мелочи, не так ли?

И если вы уже направляетесь в инет-магазин за новеньким SSD накопителем, почитайте эту инструкцию — она поможет вам правильно . Также вам, возможно, будет интересен , конечно если считаете что без HDD никуда.

Советую обратить внимание на устройство Kingston SSDNow A400 120GB 2.5″ SATAIII TLC — хороший и доступный по цене накопитель на 120 Gb.

А на этом я на сегодня прощаюсь. Спасибо за внимание, друзья, и до следующих встреч. Не забывайте делиться публикациями моего блога в социальных сетях. Компьютерную грамотность — в массы! И , чтобы получать уведомления о поступлениях новых статей.

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 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.

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

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

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

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

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

Эволюция систем хранения и приход SSD.

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

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

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

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

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

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

Преимущества и недостатки SSD.

Основные преимущества:

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

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

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

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

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

Основные недостатки:

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

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

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

SSD или HDD?

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

Share On