Твердотельный жесткий диск или SSD накопитель. Твердотельный накопитель SSD

Где мы разбирали что это такое, как работает и т.д. Но мы не сказали о том, что жесткие диски, на самом деле, уже изжили свой потенциал роста как объемов, так и производительности, а им на смену пришли современные твердотельные накопители или — SSD. Несмотря на то, что HDD еще довольно распространены, SSD также стали весьма популярны, и постепенно вытесняют устаревшую технологию с рынка.

Так как тема популярна и актуальна, в сегодняшней статье разберемся с SSD: узнаем что это такое, какие особенности их работы, характеристики, в общем — как обычно. Начнем.

Что такое SSD

SSD диск — компьютерное не механическое запоминающее устройство, состоящее из микросхем памяти и микроконтроллера. Происходит от английского Solid State Drive, что в буквальном переводе означает – твердотельный накопитель.

В этом определении каждое слово имеет смысл. Не механическое устройство означает, что в нем нет механических частей – внутри ничего не движется, не жужжит и не шумит. Как следствие — ничего и не стачивается, не изнашивается. Поскольку SSD диски пришли на смену традиционным механическим, то это свойство очень важно. Старым дискам были страшны вибрации во время работы, твердотельным накопителям – нет.

Микросхемы памяти используются для хранения информации. Контроллер на диске позволяет получать данные из ячеек памяти и записывать в них, передавая данные на общий интерфейс компьютера, вне зависимости от специфики работы памяти носителя. Гигантская флешка – вот что такое SSD диск, может показаться на первый взгляд, но только с кучей бесполезных компонент.

Для чего нужен SSD

В любом компьютере SSD идет на замену обычным HDD. Он работает быстрее, имеет маленькие габариты и не издает звуков. Высокая скорость загрузки приложений и операционной системы повышает комфортность в работе с ПК.

Что такое SSD в ноутбуке, где каждый ватт энергии на счету? Разумеется, в первую очередь – это очень экономный носитель информации. Он способен работать с зарядом аккумулятора дольше. К тому же у него очень небольшие размеры, что позволяет включать SSD в самые компактные аппаратные конфигурации.

Из чего состоит SSD

Небольшой корпус, в котором расположена маленькая печатная плата – это SSD диск внешне. На эту плату припаяно несколько микросхем памяти и контроллер. На одной из сторон этой коробки находится специальный разъем – SATA, который позволяет подключать SSD диск как любой другой накопитель.

Микросхемы памяти используются для хранения информации. Это не , которая есть в каждом компьютере. Память в SSD диске способна хранить информацию и после выключения. Память SSD дисков энергонезависима. Как у обычного диска данные хранятся на магнитных пластинах, здесь данные хранятся в специальных микросхемах. Запись и чтение данных происходит на порядок быстрее, чем при работе с пластинами механических дисков.

Контроллер на диске – такой себе узкоспециализированный , который умеет очень эффективно распределять данные в микросхемах. Также он выполняет часть служебных операций по чистке дисковой памяти и перераспределении ячеек при их изнашивании. Для работы с памятью очень важно выполнять своевременно служебные операции, чтобы не произошло потери информации.

Буферная память, как и на обычных дисках, используется для кэширования данных. Это быстрая оперативная память на SSD накопителе. Данные, вначале читаются в буферную память, изменяются в ней, а затем только пишутся на диск.

Как работает SSD диск

Принцип работы SSD диска основан на специфике работы ячеек памяти. Больше всего распространена сейчас память типа NAND. Обработка данных осуществляется блоками, а не байтами. Ячейки памяти имеют ограниченный ресурс циклов перезаписи, то есть чем чаще данные пишутся на диск, тем быстрее он выйдет из строя.

Чтение данных выполняется очень быстро. Контроллер определят адрес блока, который нужно считать, и обращается к нужной ячейке памяти. Если в SDD диске читается несколько непоследовательных блоков, то это никак не сказывается на производительности. Просто происходит обращение к другому блоку по его адресу.

Процесс записи данных сложнее и он состоит из ряда операций:

чтение блока в кэш;
изменение данных в кэш памяти;
отработка процедуры стирания блока на энергонезависимой памяти;
запись блока во флеш-память по адресу, вычисленному специальным алгоритмом.

Запись блока требует нескольких обращений к ячейкам памяти на диске SSD. Появляется дополнительная операция по чистке блока, перед записью. Для того, чтобы ячейки флеш-памяти изнашивались равномерно, контроллер специальным алгоритмом вычисляет номера блоков перед записью.

Операция стирания блоков (TRIM) выполняется SSD дисками во время простоя. Это делается для того, чтобы уменьшить время выполнения записи блока на диск. При записи алгоритм оптимизируется путем удалением этапа стирания: блок просто помечается как свободный.

Операционные системы выполняют самостоятельно команду TRIM, которая приводит к чистке подобных блоков.

Виды SSD дисков

Все SSD диски разделяются на несколько видов в зависимости от того, по какому интерфейсу они подключатся к компьютеру.

SATA – диски подключаются к компьютеру по тому же интерфейсу, что и обычные HDD. Выглядят они как диски для ноутбуков и имеют размер 2,5 дюйма. Вариант mSATA более миниатюрен;
PCI-Express – подключаются как обычные видеокарты или звуковые карты в слоты расширения компьютера на материнской плате. Обладают более высокой производительностью и, чаще всего, ставятся на серверах или вычислительных станциях;
M.2 – миниатюрный вариант чаще PCI-Express интерфейса.

В современных SSD накопителях используется в основном NAND память. По ее типу их можно разделить на три группы, которые появлялись хронологически: SLC, MLC, TLC. Чем новее становилась память, тем ниже становилась надежность ее ячеек. Емкость при этом росла, что помогало снизить себестоимость. Надежность диска целиком зависит от работы контроллера.

Не все производители SSD дисков сами изготавливают флеш-память для своих устройств. Свою память и контроллеры производят: Samsung, Toshiba, Intel, Hynix, SanDisk. Мало кто из пользователей слышал о SSD диске производства Hynix. Известный производитель флеш накопителей Kingston использует память и контроллеры фирмы Toshiba в своих дисках. Samsung сам занимается развитием технологий по производству памяти и контроллеров и комплектует ими свои SSD накопители.

Характеристики SSD

Мы почти разобрались с SSD накопителями, осталось только поговорить о характеристиках. Итак:

Емкость диска . Обычно эта характеристика указывается величиной не кратной степени двойки. Например, не 256 Гб, а 240. Или не 512 Гб, а 480 Гб. Это связано с тем, что контроллеры дисков резервируют часть флеш-памяти на замену блоков, исчерпавших свой ресурс. Для пользователя такая подмена происходит незаметно и данные он не теряет. Если размер диска составляет величину 480 Гб или 500 Гб, то именно флеш-памяти на диске 512 Гб, просто разные контроллеры резервируют ее разный объем.
Скорость диска . Почти все SSD накопители имеют скорость: 450 — 550 Мб/сек. Эта величина соответствует предельным скоростям интерфейса SATA, по которому они подключаются. Именно SATA является причиной, по которой производители не пытаются массово увеличивать скорость чтения. Скорость записи в приложениях оказывается существенно ниже. Производитель обычно указывает в характеристиках именно скорость записи на чистом носителе.
Число микросхем памяти . От числа микросхем памяти напрямую зависит производительность: чем их больше, тем большее число операций может отрабатываться одновременно на одном диске. В одной линейке дисков обычно скорость записи растет с ростом объема диска. Объясняется это тем, что у более емких моделей число чипов памяти больше.
Тип памяти . Более дорогая и надежная память MLC, менее надежная и дешевая TLC, а также собственная разработка Samsung — «3D-NAND». Эти три вида памяти сейчас чаще всего используются в накопителях. Во многом на современных твердотельных дисках надежность работы зависит от качества работы контроллера.

Выводы

Несмотря на свою схожесть с гигантской флешкой, SSD накопители несут в себе целый спектр современных технологий, благодаря чему показывают существенный прирост производительности, не теряя надежности. Работа с компьютером, после установки системы на такой диск, становится значительнее комфортнее.

Жесткий диск нужен для установки операционной системы, программ и хранения различных файлов пользователя (документов, фотографий, музыки, фильмов и т.п.).

Жесткие диски отличаются объемом, от которого зависит количество данных, которые он может хранить, скоростью, от которой зависит производительность всего компьютера и надежностью, которая зависит от его производителя.

Обычные жесткие диски (HDD) имеют большой объем, не высокую скорость и стоимость. Самыми быстрыми являются твердотельные диски (SSD), но у них небольшой объем и стоят они значительно дороже. Промежуточным вариантом между ними являются гибридные диски (SSHD), которые имеют достаточный объем, быстрее чем обычные HDD и стоят немного дороже.

Наиболее надежными считаются жесткие диски Western Digital (WD). Лучшие SSD диски производят: Samsung, Intel, Crucial, SanDisk, Plextor. В качестве более бюджетных вариантов можно рассматривать: A-DATA, Corsair, GoodRAM, WD, HyperX, так как с ними бывает меньше всего проблем. А гибридные диски (SSHD) выпускает в основном Seagate.

Для офисного компьютера, который используется преимущественно для работы с документами и интернета, достаточно обычного жесткого диска из недорогой серии WD Blue объемом до 500 Гб. Но оптимальными на сегодня являются диски объемом 1 Тб, так как стоят они не на много дороже.

Для мультимедийного компьютера (видео, простые игры) диск WD Blue на 1 Тб лучше использовать как дополнительный для хранения файлов, а в качестве основного установить SSD на 120-128 Гб, что существенно ускорит работу системы и программ.

Для игрового компьютера желательно брать SSD объемом от 240-256 Гб, на него можно будет установить несколько игр.
Жесткий диск A-Data Ultimate SU650 240GB

В качестве более экономного варианта для мультимедийного или игрового ПК можно приобрести один гибридный диск Seagate (SSHD) емкостью 1 Тб, он не такой быстрый как SSD, но все же несколько быстрее обычного HDD диска.
Жесткий диск Seagate FireCuda ST1000DX002 1TB

Ну а для мощного профессионального ПК в довесок к SSD (120-512 Гб) можно взять быстрый и надежный жесткий диск WD Black необходимого объема (1-4 Гб).

Также рекомендую приобрести качественный внешний диск Transcend с интерфейсом USB 3.0 на 1-2 Тб для системы и важных для вас файлов (документов, фото, видео, проектов).
Жесткий диск Transcend StoreJet 25M3 1 TB

2. Типы дисков

В современных компьютерах используются как классические жесткие диски на магнитных пластинах (HDD), так и более быстрые твердотельные накопители на основе чипов памяти (SSD). Существуют также гибридные диски (SSHD), представляющие из себя симбиоз HDD и SSD.

Жесткий диск (HDD) имеет большой объем (1000-8000 Гб), но невысокую скорость (120-140 МБ/с). Его можно использовать как для установки системы, так и хранения файлов пользователя, что является наиболее экономным вариантом.

Твердотельные накопители (SSD) имеют сравнительно небольшой объем (120-960 Гб), но очень высокую скорость (450-550 МБ/с). Они стоят значительно дороже и используются для установки операционной системы и некоторых программ для повышения скорости работы компьютера.

Гибридный диск (SSHD) – это просто жесткий диск к которому добавили небольшой объем более быстрой памяти. Например, это может выглядеть как 1 Тб HDD + 8 Гб SSD.

3. Применение HDD, SSD и SSHD дисков

Для офисного компьютера (документы, интернет) достаточно установить один обычный жесткий диск (HDD).

Для мультимедийного компьютера (фильмы, простые игры) можно в дополнение к HDD поставить небольшой SSD диск, что сделает работу системы значительно быстрее и отзывчивее. В качестве компромиссного варианта между скоростью и объемом можно рассматривать установку одного SSHD диска, что выйдет значительно дешевле.

Для мощного игрового или профессионального компьютера лучшим вариантом является установка двух дисков – SSD для операционной системы, программ, игр и обычного жесткого диска для хранения файлов пользователя.

4. Физические размеры дисков

Жесткие диски для стационарных компьютеров имеют размер 3.5 дюйма.

Твердотельные накопители имеют размер 2.5 дюйма как и жесткие диски для ноутбуков.

В обычный компьютер SSD-диск устанавливается с помощью специального крепления в корпусе или дополнительного адаптера.

Не забудьте его приобрести, если оно не идет в комплекте с накопителем и ваш корпус не имеет специальных креплений для дисков 2.5″.

5. Разъемы жестких дисков

Все жесткие диски имеют интерфейсный разъем и разъем питания.

5.1. Интерфейсный разъем

Интерфейсным называется разъем для соединения диска с материнской платой с помощью специального кабеля (шлейфа).

Современные жесткие диски (HDD) имеют разъем SATA3, который полностью совместим с более старыми версиями SATA2 и SATA1. Если на вашей материнской плате старые разъемы, не волнуйтесь новый жесткий диск можно к ним подключить и он будет работать.

А вот для SSD диска желательно, чтобы материнская плата имела разъемы SATA3. Если на вашей материнской плате разъемы SATA2, то SSD диск будет работать в половину своей скорости (около 280 Мб/с), что впрочем все равно значительно быстрее обычного HDD.

5.2. Разъем питания

Современные жесткие диски (HDD) и твердотельные накопители (SSD) имеют одинаковые 15-ти контактные разъемы питания SATA. В случае установки диска в стационарный компьютер у его блока питания должен быть такой разъем. Если его нет, то можно использовать переходник питания Molex-SATA.

6. Объемы жестких дисков

Для каждого типа жесткого диска, в зависимости от его назначения, объем данных, которые он может вмещать будет разным.

6.1. Объем жесткого диска (HDD) для компьютера

Для компьютера, предназначенного для набора текста и доступа в интернет, достаточно самого маленького из современных жестких дисков – 320-500 Гб.

Для мультимедийного компьютера (видео, музыка, фото, простые игры) желательно иметь жесткий диск емкостью 1000 Гб (1 Тб).

Для мощного игрового или профессионального компьютера может потребоваться диск емкостью 2-4 Тб (руководствуйтесь своими потребностями).

Необходимо учесть, что материнская плата компьютера должна поддерживать UEFI, иначе операционная система не увидит весь объем диска более 2 Тб.

Если вы хотите повысить скорость работы системы, но при этом не готовы потратиться на дополнительный SSD диск, то в качестве альтернативного варианта можно рассматривать приобретение гибридного SSHD диска емкостью 1-2 Тб.

6.2. Объем жесткого диска (HDD) для ноутбука

Если ноутбук используется в качестве дополнения к основному компьютеру, то ему будет достаточно жесткого диска емкостью 320-500 Гб. Если ноутбук используется в качестве основного компьютера, то ему может потребоваться жесткий диск объемом 750-1000 Гб (в зависимости от применения ноутбука).
Жесткий диск Hitachi Travelstar Z5K500 HTS545050A7E680 500GB

Также в ноутбук можно установить диск SSD, который значительно повысит скорость его работы и отзывчивость системы или гибридный диск SSHD, который немного быстрее обычного HDD.
Жесткий диск Seagate Laptop SSHD ST500LM021 500GB

Важно учесть какую толщину дисков поддерживает ваш ноутбук. Диски толщиной 7 мм станут в любую модель, а толщиной 9 мм могут поместиться не везде, хотя таких уже выпускают не много.

6.3. Объем твердотельного накопителя (SSD)

Так как SSD-диски не применяются для хранения данных, то при определении их необходимой емкости нужно исходить из того сколько место будет занимать устанавливаемая на него операционная система и будете ли вы устанавливать на него еще какие-то большие программы и игры.

Современные операционные системы (Windows 7,8,10) требуют порядка 40 Гб места для своей работы и разрастаются при обновлениях. Кроме того на SSD нужно поставить хотя бы основные программы, иначе толка от него будет не много. Ну и для нормальной работы на SSD всегда должно оставаться 15-30% свободного места.

Для мультимедийного компьютера (фильмы, простые игры) оптимальным вариантом будет SSD объемом 120-128 Гб, что позволит кроме системы и основных программ установить на него еще и несколько простейших игр. Поскольку от SSD требуется не только быстрое открытие папок, то самые мощные программы и игры рационально устанавливать именно на него, что ускорит скорость их работы.

Тяжелые современные игры занимают огромное пространство. Поэтому для мощного игрового компьютера необходим SSD объемом 240-512 Гб, в зависимости от вашего бюджета.

Для профессиональных задач, таких как монтаж видео в высоком качестве, или для установки десятка современных игр нужен SSD объемом 480-1024 Гб, опять же в зависимости от бюджета.

6.4. Резервное копирование данных

При выборе объема диска желательно так же учитывать необходимость создания резервной копии пользовательских файлов (видео, фото и др.), которые будут на нем храниться. В противном случае вы рискуете в один момент потерять все, что накапливали годами. Поэтому часто целесообразнее приобрести не один огромный диск, а два диска меньшего объема – один для работы, другой (возможно внешний) для резервной копии файлов.

7. Основные параметры дисков

К основным параметрам дисков, которые часто указывают в прайсах, относятся частота вращение шпинделя и размер буфера памяти.

7.1. Частота вращения шпинделя

Шпиндель имеют жесткие и гибридные диски на основе магнитных пластин (HDD, SSHD). Так как SSD-диски построены на основе чипов памяти, то они не имеют шпинделя. От скорости вращения шпинделя жесткого диска зависит скорость его работы.

Шпиндель жестких дисков для стационарных компьютеров в основном имеет скорость вращения 7200 об/мин. Иногда встречаются модели со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин, которые работают медленнее.

Жесткие диски для ноутбуков в основном имеют скорость вращения шпинделя 5400 об/мин, что позволяет им работать тише, меньше греться и меньше потреблять энергии.

7.2. Размер буфера памяти

Буфером называется кэш-память жесткого диска на основе микросхем памяти. Этот буфер предназначен для ускорения работы жесткого диска, но оказывает не большое влияние (порядка 5-10%).

Современные жесткие диски (HDD) имеют размер буфера 32-128 Мб. В принципе 32 Мб достаточно, но если разница в цене не значительна, то можно взять жесткий диск с большим размером буфера. Оптимально на сегодня 64 Мб.

8. Скоростные характеристики дисков

К скоростным характеристикам общим для HDD, SSHD и SSD дисков относятся скорость линейного чтения/записи и время случайного доступа.

8.1. Скорость линейного чтения

Скорость линейного чтения является основным параметром для любого диска и кардинально влияет на скорость его работы.

Для современных жестких и гибридных дисков (HDD, SSHD) хорошим значением является средняя скорость чтения ближе к 150 Мб/с. Не стоит приобретать жесткие диски со скоростью 100 Мб/с и менее.

Твердотельные накопители (SSD) гораздо быстрее и их скорость чтения, в зависимости от модели, составляет 160-560 Мб/с. Оптимальными по соотношению цена/скорость являются SSD-диски со скоростью чтения 450-500 Мб/с.

Что качается HDD-дисков, то продавцы в прайсах обычно не указывают их скоростные параметры, а только объем. Дальше в этой статье я расскажу вам как узнать эти характеристики. С SSD-дисками все проще, так как их скоростные характеристики всегда указываются в прайсах.

8.2. Скорость линейной записи

Это вторичный после скорости чтения параметр, который обычно указывается с ним в паре. У жестких и гибридных дисков (HDD, SSHD) скорость записи обычно несколько ниже скорости чтения и не рассматривается при выборе диска, так как в основном ориентируются на скорость чтения.

У SSD-дисков скорость записи может быть как меньше, так и равной скорости чтения. В прайсах эти параметры указываются через слеш (например, 510/430), где большая цифра означает скорость чтения, меньшая – скорость записи.

У хороших быстрых SSD она составляет около 550/550 МБ/с. Но в целом скорость записи значительно меньше влияет на скорость работы компьютера чем скорость чтения. В качестве бюджетного варианта допускается чуть более низкая скорость, но не ниже 450/350 Мб/с.

8.3. Время доступа

Время доступа является вторым по важности параметром диска после скорости чтения/записи. Особенно сильно время доступа влияет на скорость чтения/копирования мелких файлов. Чем этот параметр ниже, тем лучше. Кроме того низкое время доступа косвенно говорит о более высоком качестве жесткого диска (HDD).

Хорошим значением времени доступа для жесткого диска (HDD) является 13-15 миллисекунд. Плохим показателем считаются значения в пределах 16-20 мс. О том как определить этот параметр я так же расскажу в этой статье.

Что касается SSD-дисков, то время доступа у них в 100 раз меньше, чем у HDD-дисков, поэтому этот параметр нигде не указывается и на него не обращают внимания.

Гибридные диски (SSHD) за счет дополнительной встроенной флэш-памяти достигают более низкого времени доступа чем у HDD, которое сравнимо с SSD. Но из-за ограниченного объема флэш-памяти, более низкое время доступа достигается только при обращении к наиболее часто используемым файлам, которые попали в эту флэш-память. Обычно это системные файлы, что обеспечивает более высокую скорость загрузки компьютера и высокую отзывчивость системы, но кардинально не влияет на работу больших программ и игр, так как они просто не поместятся в ограниченном объеме быстрой памяти SSHD диска.

9. Производители жестких дисков (HDD, SSHD)

Наиболее популярными производителями жестких дисков являются следующие:

Seagate — производит сегодня одни из наиболее быстрых дисков, но они не считаются самыми надежными.

Western Digital (WD) — считаются наиболее надежными и имеют удобную классификацию по цвету.

WD Blue – бюджетные диски общего назначения
WD Green – тихие и экономичные (часто отключаются)
WD Black – быстрые и надежные
WD Red – для систем хранения данных (NAS)
WD Purple – для систем видеонаблюдения
WD Gold – для серверов
WD Re – для RAID-массивов
WD Se – для масштабируемых корпоративных систем

Синие – самые обычные диски, подходящие для недорогих офисных и мультимедийных ПК. Черные сочетают в себе высокую скорость и надежность, их я рекомендую использовать в мощных системах. Остальные предназначены для специфических задач.

В общем если хотите подешевле и побыстрее, то выбирайте Seagate. Если дешево и надежно – Hitachi. Быстро и надежно – Western Digital из черной серии.

Гибридные SSHD диски сейчас производит в основном Seagete и они имеют неплохое качество.

В продаже есть диски и других производителей, но я рекомендую ограничиться указанными брендами, так как с ними бывает меньше проблем.

10. Производители твердотельных накопителей (SSD)

Среди производителей SSD дисков хорошо зарекомендовали себя:

Samsung
Intel
Crucial
SanDisk
Plextor

В качестве более бюджетных вариантов можно рассматривать:

Corsair
GoodRAM
A-DATA (Premier Pro)
Kingston (HyperX)

11. Тип памяти SSD

SSD диски могут быть построены на памяти разного типа:

3 D NAND – быстрая и долговечная
MLC – хороший ресурс
V-NAND – средний ресурс
TLC – низкий ресурс

12. Скорость жестких дисков (HDD, SSHD)

Все необходимые нам параметры SSD-дисков, такие как объем, скорость и производитель мы можем узнать из прайса продавца и потом сравнить их по цене.

Параметры HDD-дисков можно узнать по номеру модели или партии на сайтах производителей, но на самом деле это довольно сложно, так как эти каталоги огромны, имеют массу непонятных параметров, которые у каждого производителя называются по-своему, еще и на английском языке. Поэтому я предлагаю вам другой способ, которым пользуюсь сам.

Есть программа для тестирования жестких дисков HDTune. Она позволяет определить такие параметры как скорость линейного чтения и время доступа. Есть множество энтузиастов, которые проводят эти тесты и выкладывают результаты в интернете. Для того, что бы найти результаты теста той или иной модели жесткого диска достаточно ввести в поиске картинок Google или Яндекс номер его модели, которая указана в прайсе продавца или на самом диске в магазине.

Вот как выглядит картинка с тестом диска из поиска.

Как видите, на этой картинке указана средняя скорость линейного чтения и время случайного доступа, которые нас и интересуют. Проверяйте только, что бы номер модели на картинке совпадал с номером модели вашего диска.

Кроме этого по графику можно примерно определить качество диска. Неравномерный график с большими скачками и высокое время доступа косвенно говорят о не точной низкокачественной механике диска.

Красивый цикличный или просто равномерный график без больших скачков в сочетании с низким временем доступа говорит о точной качественной механике диска.

Такой диск будет работать лучше, быстрее и прослужит дольше.

13. Оптимальный диск

Итак, какой же диск или конфигурацию дисков выбрать для компьютера в зависимости от его назначения. На мой взгляд наиболее оптимальными будут следующие конфигурации.

офисный ПК – HDD (320-500 Гб)
мультимедийный ПК начального уровня – HDD (1 Тб)
мультимедийный ПК среднего уровня – SSD (120-128 Гб) + HDD (1 Тб) или SSHD (1 Тб)
игровой ПК начального уровня – HDD (1 Тб)
игровой ПК среднего уровня – SSHD (1 Тб)
игровой ПК высокого уровня – SSD (240-512 Гб) + HDD (1-2 Тб)
профессиональный ПК – SSD (480-1024 Гб) + HDD/SSHD (2-4 Тб)

14. Стоимость HDD и SSD дисков

В заключение хочу немного рассказать об общих принципах выбора между более или менее дорогими моделями дисков.

Цена на HDD-диски больше всего зависит от емкости диска и незначительно от производителя (на 5-10%). Поэтому не целесообразно экономить на качестве HDD-дисков. Приобретайте модели рекомендованных производителей, пусть и немного дороже, так как прослужат они дольше.

Цена на SSD-диски, кроме как от объема и скорости, так же сильно зависит от производителя. Здесь могу дать простую рекомендацию – выбирайте самый дешевый SSD-диск из списка рекомендованных производителей, устраивающий вас по объему и скорости.

15. Ссылки

Жесткий диск Western Digital Black WD1003FZEX 1TB
Жесткий диск Western Digital Caviar Blue WD10EZEX 1 TB
Жесткий диск A-Data Ultimate SU650 120GB

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:

Высокая (относительно HDD дисков) стоимость хранения данных, т.е. - меньшую емкость диска мы получаем за большие деньги
Большая уязвимость (относительно устройств с магнитным принципом записи) к электрическим помехам и проблемам энергоснабжения (внезапное отключение энергии, магнитные поля, статическое электричество)
Нельзя полностью заполнять диск (15-20% пространства должно быть свободным)
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:

Некоторые известные производители переключились на выпуск твердотельных накопителей уже полностью, например Samsung продал бизнес по производству жёстких дисков компании Seagate .

Существуют и так называемые гибридные жесткие диски , появившиеся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления).

Пока такие накопители используются, в основном, в переносных устройствах (ноутбуках, сотовых телефонах, планшетах и т. п.).

История развития

В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel , Kingston , Samsung Electronics , SanDisk , Corsair, Renice, OCZ Technology , Crucial и ADATA. Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba .

Архитектура и функционирование

NAND SSD

Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 1 доллара США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям - жестким дискам - в скорости записи, но компенсировали это высокой скоростью поиска информации (начального позиционирования). Сейчас уже выпускаются твердотельные накопители со скоростью чтения и записи, в разы превосходящие возможности жестких дисков . Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.

RAM SSD

Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость. Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели - системами резервного и/или оперативного копирования. Примером таких накопителей является I-RAM . Пользователи, обладающие достаточным объёмом оперативной памяти, могут организовать виртуальную машину и расположить её жёсткий диск в ОЗУ и оценить производительность.

Недостатки и преимущества

Недостатки

Преимущества

Отсутствие движущихся частей, отсюда:

Полное отсутствие шума;
Высокая механическая стойкость;
Стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;

Высокая скорость чтения/записи, нередко превосходящая пропускную способность интерфейса жесткого диска (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel и т. д.);
Низкое энергопотребление;
Широкий диапазон рабочих температур;
Большой модернизационный потенциал как у самих накопителей так и у технологий их производства.
Отсутствие магнитных дисков, отсюда:

Намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям;
Малые габариты и вес; (нет необходимости делать увесистый корпус для экранирования)

Microsoft Windows и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями

В ОС Windows 7 введена специальная оптимизация для работы с твердотельными накопителями. При наличии SSD-накопителей эта операционная система работает с ними иначе, чем с обычными HDD-дисками. Например, Windows 7 не применяет к SSD-накопителю дефрагментацию, технологии Superfetch и ReadyBoost и другие техники упреждающего чтения, ускоряющие загрузку приложений с обычных HDD-дисков.

На SSD-накопителе работают планшеты компании Acer - модели Iconia Tab W500 и W501, Fujitsu Stylistic Q550 под управлением Windows 7.

Mac OS X и компьютеры Макинтош с твердотельными накопителями

11 июня 2012 года на основе флеш-памяти был представлен новый MacBook Retina 15 дюймов, в котором опционально можно установить 768 Гб флеш-памяти.

Перспективы развития

Главный недостаток SSD накопителей - ограниченное число циклов перезаписи - при развитии технологий изготовления энергонезависимой памяти будет устранён путём изготовления по другим физическим принципам и из других материалов, например, FeRam . К 2013 году компания планирует запустить в розничную продажу накопители, построенные по технологии ReRAM (resistive random-access memory).

См. также

Гибридный жесткий диск

Примечания

Ссылки

HDD умер, да здравствует SSD? Критический обзор из журнала Mobi, 15.08.2007
Диски SSD на основе NAND-памяти: технологии, принцип работы, разновидности, 28.06.2010
Тест четырех SSD компании Team от TestLabs.kz

Твердотельные накопители (SSD)
Ключевая терминология	Шифрование · ECC · Flash file system · Флеш-память - SLC/MLC · Flash memory controller · Garbage collection · IOPS · MB/s · Over-provisioning · Secure erase · Команда TRIM · Wear leveling · Write amplification
Производители флеш-накопителей	Hynix · Intel · Micron · Samsung · Toshiba · Kingston
Контроллеры
Производители SSD	Список производителей твердотельных накопителей
Интерфейсы	SATA · SAS · · USB · PCIe · NVM Express
Связанные организации	INCITS · JEDEC/JC-64.8 · NVMHCI · SATA-IO · SFF Committee · SNIA · SSSI · T10/SCSI · T11/FC · T13/ATA

Компоненты персонального компьютера