SSD диск — что это такое: новые горизонты хранения данных или очередной маркетинг. SSD-диск что это и зачем он нужен

SSD (Solid State Disk – Твердотельный диск), строго говоря, диском не является. В отличие от HDD, хранящих информацию на вращающихся магнитных дисках, SSD никаких дисков не содержит. Данные в них хранятся на микросхемах flash-памяти. Из этого и вытекает большинство особенностей этого вида накопителей. Плюсы:

- SSD накопители в разы быстрее HDD. Скорости чтения и записи на твердотельных накопителях в среднем достигают 500 МБ/с, а у лучших моделей HDD эти показатели не превышают 200 МБ/с. Мало того, преимущество SSD в скорости заметно вырастает, когда нужно работать не с одним длинным файлом, а работать с множеством мелких. Скорость классического HDD при этом падает в десятки раз – ведь разные файлы могут быть расположены на разных участках диска и обращение к каждому новому файлу требует нового позиционирования записывающей головки. Скорость же SSD при работе с различными файлами падает не так сильно; в результате SSD становится быстрее HDD в сотни раз!
- У SSD накопителей отсутствуют движущиеся детали, и они совершенно бесшумны, в отличие от HDD. Современные жесткие диски, конечно, шумят не так сильно, как их предшественники десяти- двадцатилетней давности, но все равно при работе издают вполне заметные жужжание и похрустывания.

- SSD накопители намного более устойчивы к сотрясениям, опасным для HDD (зазор между диском и головкой HDD составляет всего около 0,1 мкм и сильное сотрясение может привести к касанию головкой диска, ведущему к потере данных, а то и к поломке HDD). SSD же могут спокойно выдерживать удары, сотрясения и даже падения с небольшой высоты – даже в процессе работы.

Но есть у SSD и минусы:
- высокая цена. Цена 1 ГБ SSD накопителей, в основном, находится в диапазоне 25-50 рублей (хотя встречаются модели и с 20 и с 200 рублей за ГБ). У жестких дисков этот показатель почти в 10 раз ниже – 3-6 рублей за ГБ. Проще говоря, средний SSD в 8-9 раз дороже среднего HDD аналогичной емкости. Впрочем, развитие технологий флеш-памяти еще продолжается и цены на них постоянно падают: за 5 лет, с 2012 до 2017, SSD накопители подешевели примерно в 5 раз. HDD диски за тот же период подешевели всего на 30%, так что можно надеяться, что еще лет через пять SDD накопители будут стоить столько же, сколько HDD.
- ограниченное число циклов записи. Микросхемы флэш-памяти имеют ограниченный ресурс (особенно у чипов, изготовленных по технологии TLC) и неправильное использование SSD накопителя может привести к выходу его из строя. Не следует использовать SSD накопители для задач, связанных с частыми операциями записи (хранение временных файлов, файлов подкачки, учетных записей и пр). Не следует применять к SSD накопителям сжатие данных и дефрагментацию.

Резюмируя, можно сказать, что может оказаться оптимальным выбор SSD в качестве мобильного внешнего накопителя, использующегося преимущественно для хранения (аудио- и видеофайлов, инсталляционных комплектов, архивов и баз данных). В этом случае ограниченное количество циклов записи уже не столь важно, а устойчивость к механическим воздействиям становится очень важным преимуществом.

Высокая цена SSD накопителей заставляет обращать пристальное внимание на модели подешевле, тем более что цены на них могут быть в разы меньше, чем на другие модели, аналогичные по скорости и объему. Почему?
Во-первых, цена может быть меньше из-за другого типа памяти. Самые дешевые чипы изготавливаются по технологии TLC, но они же имеют и наименьшее количество циклов записи: 1000-5000. Наиболее распространенные сегодня в SSD накопителях чипы MLC стоят дороже и в среднем имеют ресурс на 10000 циклов записи. Грубо говоря, дешевый SSD-накопитель с чипами TLC может прослужить в 10 раз меньше дорогого, с чипами ТLC.

Во-вторых, хотя большинство SSD-накопителей и комплектуется кэшем на быстродействующей DDR3-памяти, в дешевых моделях кэш может отсутствовать. Это хоть и уменьшает цену, но уменьшает также и скорость работы и ресурс накопителя.
В третьих, на дешевых накопителях производитель может сэкономить и не поставить конденсаторы поддержки питания. Если накопитель имеет кэш-память, часть данных при работе не записывается на диск, а хранится в кэше. При пропадании питания эти данные могут быть безвозвратно утеряны, поэтому большинство SSD-накопителей оснащены конденсаторами поддержки питания, накапливающими электрический заряд, достаточный для поддержания работоспособности накопителя на время переноса данных из кэш-памяти в чипы флеш-памяти.
В-четвертых, цена, разумеется, зависит от бренда. Накопитель от именитого бренда будет стоить дороже «безымянного» аналога, и не надо думать, что вы платите только за лейбл на корпусе. Дорожащий своей репутацией производитель скорее постарается организовать должную культуру производства, имеющую самое прямое отношение к качеству и надежности изделия.

Сравнение SSD-накопителей и флешек.

Объем USB-флешек растет с каждым месяцем и уже вполне добирается до объемов жестких дисков: так, на 256 ГБ можно купить как SSD-накопитель, так и флешку и HDD. И, если с HDD все понятно, то с выбором между SDD и USB Flash не так все просто: цены на них примерно одинаковы.
Принципиальной разницы между SDD и USB flash (кроме форм-фактора) нет – и те и другие используют одни и те же технологии, одни и те же интерфейсы (преимущественно USB) и одни и те же flash-чипы нескольких разновидностей. Наиболее распространенное отличие заключается в том, что флешки обычно не комплектуются кэш-памятью, поэтому проигрывают по скорости SSD-накопителям при работе с множеством файлов. Если накопитель предполагается использовать для работы, SSD с кэш-памятью может оказаться эффективнее. Если же накопитель будет использоваться для хранения и переноса, к примеру, видеозаписей, то правильнее будет отнести USB flash и SSD-накопители к одному классу устройств и выбирать уже по характеристикам.

Характеристики внешних SSD-накопителей.

Объем – основная характеристика любого накопителя, в первую очередь определяющая его цену. При выборе объема любого накопителя следует понимать, что размеры как программного обеспечения, так и медиафайлов постоянно растут, поэтому некоторый запас никогда не помешает; кроме того, SSD накопители, в силу некоторых особенностей организации записи данных, «не любят» плотного заполнения всей доступной памяти. На некоторых моделях SSD накопителей скорость записи может сильно падать при заполнении, близком к 100%.

До объема в 512 ГБ выгоднее брать SSD-накопители большего объема: до этого предела цена за гигабайт снижается с ростом объема, как и на HDD. Но с некоторого предела цена за гигабайт падать практически перестает. Кроме того, при больших объемах цена SSD накопителей вырастает до внушительных чисел в несколько десятков тысяч рублей.

Интерфейс подключения внешнего SSD накопителя должен обеспечивать скорость передачи данных не меньшую, чем скорость чтения/записи на сам SSD.

Интерфейс USB 2.0 обеспечивает максимальную скорость передачи данных в 480 МБ/с, что очень близко к максимальной скорости чтения с SSD, поэтому при прочих равных параметрах лучше предпочесть накопитель с другим интерфейсом.

USB 3.0 представляется на сегодня оптимальным вариантом интерфейса для внешнего SSD накопителя:
- его максимальная скорость передачи в 5 ГБ/с заметно превышает скорость SSD накопителя и не мешает передаче данных с него;
- USB 3.0 поддерживается большинством компьютеров, ноутбуков и планшетов
- благодаря обратной совместимости USB, накопитель с интерфейсом USB 3.0 можно подключать к старым компьютерам, не имеющим USB 3.0 портов.

Интерфейс USB 3.1 предоставляет максимальную скорость передачи данных в 10 ГБ/с, что для SSD-накопителей является уже избыточным. Кроме того, при покупке SSD-накопители c интерфейсом USB 3.1, следует обратить внимание на то, каким кабелем укомплектовано устройство: если основной кабель оснащен разъемом USB Type C, для подключения к обычным разъемам USB потребуется переходник. И, хотя таким переходником многие, поддерживающие интерфейс USB 3.1, SSD-накопители укомплектованы по умолчанию, он запросто может в самый нужный момент не оказаться под рукой.

Интерфейс thunderbolt получил широкое распространение только на компьютерах Apple, Он обеспечивает высочайшую скорость передачи данных, но совершенно несовместим с интерфейсом USB. Поэтому выбирать внешний накопитель с таким интерфейсом будет уместно, только если предполагается подключать его исключительно к технике Apple. Впрочем, производители это понимают, и большинство устройств с поддержкой thunderbolt поддерживают также и USB 3.0/3.1.

Продолжаем разбираться с жёсткими дисками. И сейчас поговорим об SDD.

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 оперативная память, 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 процессор, 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.

На замену магнитным жёстким дискам приходят твёрдотельные накопители, сокращённо – SSD (Solid State Drive). И хоть в сокращении упоминается слово drive – "диск", новые устройства хранения информации трудно назвать дисками, так как в них нет ничего напоминающего диск.

Давайте разберёмся в том, чем хороши твёрдотельные накопители (SSD) и чем они отличаются от всем нам знакомых жёстких магнитных дисков – HDD.

Преимущества SSD перед HDD.

Самым главным преимуществом SSD перед HDD является то, что их быстродействие куда выше, чем "классических" винчестеров. Дело в том, что SSD используют совсем иную технологию записи, хранения и считывания информации. Технология позаимствована у флэш-памяти, поэтому SSD можно назвать специализированной флэшкой большой ёмкости.

Второе преимущество SSD – это отсутствие движущихся частей и деталей. Ни для кого не секрет, что магнитные жёсткие диски очень чувствительны к вибрационным нагрузкам, особенно в рабочем состоянии. Случайное падение и с HDD можно распрощаться навсегда. Также нередок выход из стоя привода, который крутит те самые магнитные "блины". Механические детали – это ахиллесова пята любого высокотехнологичного устройства.

Так как в SSD попросту нет движущихся частей и деталей, то устойчивость их к вибрации и ударам значительно выше, чем обычных HDD.

Третьим и немаловажным для портативной техники качеством SSD является их малый вес . Если на одну ладонь положить 2,5” SSD, ёмкостью, например, 128Gb, а на другую ладонь 2,5” HDD на 180Gb, то твёрдотельный накопитель покажется вам просто "пушинкой". Они невероятно лёгкие.

Четвёртым преимуществом SSD перед HDD является то, что они расходуют меньше энергии , а рабочая температура их намного ниже.

Вот, пожалуй, и все качественные отличия SSD от HDD.

Устройство SSD-диска.

Вот так выглядит среднестатистический SSD-диск. Естественно, в продаже имеются модели в бескорпусном исполнении. Наиболее распространены SSD-накопители форм-фактора 2,5".

Рядовой твёрдотельный накопитель представляет собой печатную плату с установленным на ней набором микросхем. Этот набор состоит из микросхемы NAND-контроллера и, собственно, микросхем NAND-памяти .

Площадь печатной платы твёрдотельного накопителя используется по-полной. Большую её часть занимают микросхемы NAND-памяти.

Как видим, в SSD-накопителе нет никаких механических частей и дисков – только микросхемы. Не зря в последнее время SSD всё чаще называют "электронными" дисками.

Типы памяти в SSD.

Теперь, когда мы разобрались с устройством SSD-накопителей, давайте поговорим о них более детально. Как уже говорилось, рядовой SSD состоит из двух взаимосвязанных частей: памяти и контроллера.

Начнём с памяти.

Для хранения информации в SSD используется NAND-память, которая состоят из огромного количества MOSFET-транзисторов с плавающим затвором. Их ещё называют ячейками (памяти). Ячейки объединяются в страницы по 4 кБайта (4096 байт), затем в блоки по 128 страниц, а далее в массив по 1024 блока. Один массив имеет объём 512 Мбайт и управляется отдельным контроллером. Такая многоуровневая модель устройства накопителя наносит определённые ограничения на его работу. Так, например, стирать информацию можно только блоками по 512 кБайт, а запись возможна только по 4 кБайт. Всё это приводит к тому, что записью и чтением информации с микросхем памяти руководит специальный контроллер.

Тут стоит отметить, что от типа контроллера зависит многое: скорость чтения и записи, устойчивость к сбоям, надёжность. О том, какие контроллеры используются в SSD, мы поговорим чуть позднее.

В SSD применяются три основных типа NAND-памяти: SLC, MLC и TLC. В памяти типа SLC (Single-Level Cell ) используются одноуровневые транзисторы. Это значит, что один транзистор может хранить 0 или 1. Одним словам, такой транзистор может запомнить только 1 бит информации. Маловато будет, не так ли?

Тут головастые мужики "почесали репу" и придумали, как транзистор-ячейку сделать 4-ёх уровневым. При этом каждый уровень представляет 2 бита информации. То есть на одном транзисторе можно записать одну из четырёх комбинаций 0 и 1, а именно: 00 , 01 , 10 , 11 . То есть 4 комбинации, против 2 у SLC. В два раза больше, чем на SLC-ячейках! И назвали они их многоуровневыми ячейками – MLC (Multi-Level Cell ).

Таким образом, на одном и том же количестве транзисторов (ячеек) можно записать в 2 раза больше информации, чем, если бы применялись SLC-ячейки. Это существенно удешевляет конечный продукт.

Но у MLC-ячеек есть существенные недостатки. Срок жизни таких ячеек меньше, чем у SLC и составляет в среднем 100000 циклов. У SLC-ячеек этот параметр составляет 1000000 циклов. Также стоит отметить, что время чтения и записи у MLC-ячеек больше, что уменьшает быстродействие твёрдотельного накопителя.

Так как технологии хранения информации на твёрдотельных носителях очень быстро развиваются, то, возможно, всё, о чём вы здесь узнали, уже считается морально устаревшим.

Например, когда ещё писалась эта статья, в продаже лидировали SSD-диски, изготовленные по технологии MLC. Но, сейчас их практически вытеснили SSD-накопители с памятью типа TLC – трёхуровневых ячеек (Triple-Level Cell ). Память TLC имеет 8 уровней, а, следовательно, каждая ячейка может хранить уже 3 бита информации (000, 001, 011, 111, 110, 100, 101, 010).

Сравнительная таблица типов флэш-памяти: SLC, MLC и TLC.

Из таблицы видно, что чем больше уровней используется в ячейке, тем медленнее работает память на её основе. TLC-память явно проигрывает, как по скорости, так и по "времени жизни" - циклам перезаписи.

Да, кстати, в USB-флэшках уже давно используется TLC-память, которая хоть и быстрее "изнашивается", но и стоит гораздо дешевле. Именно поэтому стоимость USB-флэш и карт памяти неуклонно снижается.

Несмотря на то, что SSD-диски выпускают различные компании под своим брендом, NAND-память многие покупают у небольшого количества её производителей.

Производители NAND-памяти:

Intel/Micron ;

• Toshiba/SanDisk ;

  Samsung .

Таким образом, мы узнали, что SSD-диски бывают с тремя разными типами памяти: SLC, MLC и TLC. Память на основе SLC-ячеек более быстрая и долговечная, но дорогая. Память на MLC-ячейках заметно дешевле, но обладает меньшим ресурсом и быстродействием. В широкой продаже можно найти только SSD-диски на основе флэш-памяти типа MLC и TLC (на момент редактирования статьи). Диски с SLC-памятью практически не встречаются.

Память 3D XPoint и накопители Intel Optane.

Стоит отметить и то, что с недавних пор в продаже появились накопители, которые основаны на новом типе энергонезависимой памяти 3D XPoint (читается, как "три ди кросс-поинт"). На базе 3D XPoint корпорация Intel выпускает твёрдотельные накопители под брендом Intel Optane. Разработкой нового типа памяти занимались две компании Intel и Micron.

3D XPoint – это принципиально новый тип энергонезависимой памяти, в отличие от NAND-памяти, которая известна аж с 1989 года.

3D XPoint обладает большей скоростью чтения-записи, так как доступ к ячейке происходит напрямую. Как утверждается, в памяти 3D XPoint вообще нет транзисторов, а каждая ячейка способна сохранять 1 бит информации. Благодаря прямому доступу отпадает надобность в сложных контроллерах, которые просто необходимы в накопителях NAND с многоуровневыми транзисторами (MLC, TLC). Кроме этого ресурс (износостойкость) данной памяти гораздо выше, чем у NAND, в которой имеется такой базовый дефект, как утечка электронов из ячеек.

Так как быстродействие накопителей Intel Optane превосходит возможности интерфейса SATA, то их, как правило, производят в форм-факторах M.2 , а также в виде твёрдотельного накопителя под слот PCI Express (PCI-E AIC (add-in-card )). Для работы с подобными накопителями используется новый интерфейс NVMe , который приходит на смену SATA.

Контроллеры SSD накопителей.

На момент написания статьи наибольшее распространение получили следующие контроллеры:

Об установке Windows на SSD.

Устанавливать Windows XP на SSD не рекомендуется, так как эта операционная система не заточена под работу с SSD. В Windows 7, 8 и 10 поддержка SSD полностью присутствует. Правда, для более долговечной и "правильной" работы SSD с системой Windows 7 рекомендуется провести проверку/настройку некоторых параметров этой ОС.

Если вы посмотрите на современный ноутбук или персональный компьютер, вы наверняка увидите в списке комплектующих наличие твердотельного накопителя. Эта форма хранилища данных на рынке уже не первый год, но только недавно была воспринята отраслью и потребителями как жизнеспособная альтернатива традиционным жестким дискам.

Итак, что же представляет из себя твердотельный накопитель SSD и каков он в сравнении с классическими жесткими дисками — HDD?

Что такое твердотельный накопитель

Что за странное слово такое? Твердотельный? Название происходит от английского слова «Solid», что в переводе означает «Твердое состояние». Под твердым состоянием подразумевается электронная схема, полностью построенная из полупроводников и представляющая из себя, по сути, обычную микросхему (зелененькая такая, с кучей непонятных «дорожек» на ней).

полупроводниковая микросхема

«М-да, но ведь так было всегда и во всех устройствах, которые мы ломали в детстве» — подумали некоторые, а может и многие. Но нет, вернее — да, но нет. То есть, да, в тех устройствах, что вы и я ломали в детстве, действительно, уже были сплошь и рядом одни зеленые микросхемы, но до этого, давным-давно, большинство устройств состояло из вакуумных трубок, различных проводов, переключателей и кучи других всевозможных деталей. Хорошим примером такого устройства является транзисторное радио, экземпляры которых могут помнить меломаны времен СССР и начала 90-х..

Так вот, Solid-state drive — это твердотельный накопитель, устройство для хранения цифровых данных, основанное на полупроводниковой микросхеме памяти. Углубляться в тонкости не буду (да я особо этих тонкостей и не знаю — хе-хе), дабы не засорять ваш мозг лишней, никому ненужной фигней.

Времена винтажных транзисторов давно канули в лету, и в наше время почти все электронные устройства сделаны на основе полупроводников, включая то самое радио.

Но, если говорить о такой нише рынка как «носители данных», то, до недавнего времени, балом правили хорошо нам известные жесткие диски, чей принцип работы основан на взаимодействии магнитных дисков, а не полупроводников, как в SSD.

Сейчас вы можете возразить, мол, такие хранилища данных существуют уже давно в виде flash-накопителей, подключаемых к USB-разъему. И вы, по большому счету, будете правы, ведь SSD и flash используют один и тот же тип энергосберегающих схем памяти, которые сохраняют свою информацию даже при отсутствии питания. Разница заключается в форм-факторе и емкости накопителей, а так же в том, что flash-накопитель предназначен для внешнего использования в компьютерной системе, а SSD для размещения внутри компьютера, вместо традиционного жесткого диска, или рядом с ним.

Большинство SSD внешне очень похожи на классические HDD, разница лишь в форм-факторе (грубо говоря, в размере посадочного места). Жесткие диски, как правило, имеют форм-фактор 3,5’’ и именно такими посадочными местами оснащены системные блоки последних лет. У SSD размеры более компактные, соответственно, форм-фактор поменьше — 1,8’’ и 2,5’’. Но, это не значит, что такие SSD нельзя установить в старые корпуса, ведь проблема совместимости решается с помощью специальной каретки, либо с помощью подручных средств и фантазии.

Некоторые SSD внешне больше похожи на микросхемы карт памяти, чем на HDD, потому что представляют из себя попросту микросхему, имеющую разъем для подключения. К таким твердотельным накопителям относятся модели с форм-фактором M.2 и PCI-Express.

Существуют еще , которые совмещают в себе выгодные стороны HDD и твердотельных накопителей. Форм-фактор и объем памяти у них такой же, как и у жестких дисков, но при этом они имеют некоторые приятные способности SSD.

Зачем использовать SSD

Твердотельные накопители имеют ряд преимуществ по сравнению с магнитными жесткими дисками и они обусловлены тем, что в SSD нет движущихся частей, в то время как в HDD есть двигатели для вращения магнитных пластин и приводных головок. Все хранилища на твердотельном накопителе обрабатываются микросхемами flash-памяти, и это дает три очевидных преимущества:

• Меньший расход питания — это ключевой фактор, почему использование SSD в портативных компьютерах стал так востребован, ведь в отличие от жестких дисков, в SSD не требуется питание для двигателей, соответственно, существенно уменьшено энергопотребление;
• Более быстрый доступ к данным — поскольку накопителю не надо раскручивать диск и перемещать головки, данные читаются и записываются с невероятно быстрой скоростью, что добавляет очень много приятных ощущений в использовании ПК или ноутбука;
• Высокая надежность — жесткие диски являются очень хрупкими и чувствительными к различным внешним факторам устройствами. Даже небольшой встряски или падения достаточно для того, чтобы вызвать проблемы в работе HDD. Поскольку в SSD нет движущихся частей, а данные хранятся в микросхеме, вероятность повреждения диска от случайного падения или от перевозки в автомобиле, гораздо меньше.

В совокупности, эти факторы делают то, что происходит сейчас — постепенное вытеснение с рынка магнитных жестких дисков. Но, так как стоимость на SSD еще довольно велика, полная миграция пользователей с HDD на SSD будет проходить не один год, а то и десятки лет. Кстати, об этом.

Почему SSD не используется на всех ПК

Основным ограничивающим фактором использования твердотельных накопителей в портативных и настольных компьютерах является их высокая стоимость. За последнее время SSD, конечно, стали более доступны, поскольку цена на устройства снизилась до разумных значений, но один мегабайт на SSD по-прежнему стоит примерно в три раза дороже, чем тот же мегабайт на HDD. А то и больше, ведь чем выше емкость диска, тем более сильной становится разница в цене.

Емкость также является важным фактором в принятии твердотельных накопителей как единственной безальтернативной технологией для хранения данных. Средний портативный компьютер, оснащенный SSD, будет иметь объем памяти от 128 до 256 Гб. Это примерно эквивалентно тому, что еще несколько лет назад ставили в ноутбуки — сегодня большинство ноутов оснащены HDD емкостью 500 Гб и более. Настольные системы имеют еще больший дисбаланс между SSD и жесткими дисками, поскольку средний ПК оснащен HDD объемом от 1 Тб.

Поэтому, в данный момент полный переход пользователей на SSD не является целесообразным, ввиду большой стоимости и небольшого объема. Но, на самом деле, дело даже скорее в первом, чем во втором, ведь есть SSD и на 4 Гб, но они стоят достаточно серьезных вложений средств. В связи с этим, вторая причина скорее вытекает из первой — очень высокая цена на устройства.

Твердотельные накопители (SSD) являются новыми и быстрыми и хорошая альтернатива для жёстких дисков HDD, но нужен ли он Вам? Читайте дальше, как мы демистифицировали твердотельный накопитель. Последние несколько лет наблюдается заметное увеличение объема выпуска SSD и снижение цен (хотя конечно нельзя таким образом сравнивать цены между SSD и традиционными жёсткими дисками).

Что такое SSD? Какими способами вы выиграете от приобретения SSD диска? Что нужно делать по-другому с SSD? Читайте дальше, чтобы узнать всё о твёрдотельных накопителях.

Что такое твердотельный накопитель?

Вам может быть трудно поверить, но твердотельные накопители являются на самом деле довольно старой технологией. Твердотельные накопители были в течение многих десятилетий в различных формах, самыми первыми были на основе оперативной памяти и были довольно дорогими, и устанавливались только появляются в ультра-высокого класса и супер компьютерах. В 1990-х годах на базе флэш-накопителей сделали первый SSD, но они были опять таки слишком дорогими для потребительского рынка и были едва заметными за пределами специализированных компьютерных кругов. На протяжении 2000-х годов цены на флэш-память продолжали падать, и к концу десятилетия потребительские твердотельные накопители появились на рынке персональных компьютеров.

Итак, что же представляет собой твердотельный накопитель? Здесь необходимо сначала выделить то, что из себя представляет традиционный жёсткий диск (HDD). Жесткий диск - это набор металлических пластин с покрытием из ферромагнитного материала, которые вращаются на шпинделе. Запись на поверхность магнитных пластин осуществляется крошечной механической рукояткой (рычаг привода) с очень тонким жалом (головка). Данные сохраняются при изменении полярности магнитных битов на поверхности пластин. Это, конечно, немного сложнее, но достаточно сказать, что здесь всё сделано по аналогии автоматического проигрывателя пластинок его рука ищет дорожку на записи, также и рукоятка привода и головки жесткого диска ищут данные. Когда вы хотите записать или прочитать данные с магнитных жестких дисков пластины вращаются, рука ищет, и находит данные. Это такой же механический процесс, так как он цифровой.

Твердотельные накопители, напротив, не имеют движущихся частей. Хотя масштабы разные, и площадь для хранения на HDD значительно больше, и у твердотельного накопителя гораздо больше общего с простым портативным флэш-накопителем, чем с механическим жёстким диском (и, конечно, гораздо больше, чем когда бы то ни было, с магнитофоном!) Подавляющее большинство твердотельных накопителей на рынке -это флэш-память NAND, тип энергонезависимой памяти, которой не требуется электричество для сохранения данных (в отличие от оперативной памяти в вашем компьютере, которая теряет свои сохраненные данные, как только питание отключается). Память NAND также обеспечивает существенное увеличение скорости намного больше чем механические жесткие диски, так как время, потраченное впустую когда пластины крутятся и не ищут данные удаляется из уравнения.

Сравнение твердотельных накопителей с традиционными жесткими дисками

Всегда хорошо знать, что такое твердотельные накопители, но это ещё более полезно, чтобы сравнить их с традиционными жесткими дисками которыми вы пользуетесь уже много лет. Давайте посмотрим на несколько ключевых различий в поточечном сравнении.

Спин-время: SSD-накопители не имеют «спин» время; накопитель не имеет движущихся частей. Жесткие диски имеют различное спиновое время (обычно несколько секунд); когда вы услышите щелчок-whirrrrrr на минуту или две при загрузке компьютера или при доступе к редко используемым файлам, вы всегда слышите вращение жесткого диска.

Время доступа и задержки к данным: твердотельные накопители очень быстро находят данные и, как правило, быстрее на порядок в 80-100 раз, чем жесткие диски; пропуская механические крутящиеся пластины и поиск данных, поэтому они могут получить доступ к данным почти мгновенно. Быстрому поиску данных на жёстких дисках препятствует физическое перемещение якоря и вращение пластин.

Шум: SSD-накопители молчат; отсутствие движущихся частей означает отсутствие шума. Жесткие диски варьируются от довольно тихих, до очень сильного уровня звука.

Надежность: отдельные производственные вопросы в стороне (плохие диски, прошивка, вопросы и т. д.) SSD-диски вышли вперед в плане физической надёжности. Подавляющее большинство сбоев жесткого диска в результате механических повреждений; в какой-то момент после х десятков тысяч часов работы, механический привод просто изнашивается. В смысле цикл чтения/записи жестких дисков ограничен.

С другой стороны, твердотельные накопители имеют ограниченное количество циклов записи. Это ограниченное количество циклов записи является главным вопросом для осуждения твёрдотельных накопителей, но реальность такова, что средний пользователь компьютера вряд ли сможет сделать много циклов чтения и записи на SSD. Компании Intel Х25-М, например, может обрабатывать 20 ГБ данных в течение 5 лет без сбоев. Как часто Вы стираете и записываете 20ГБ данных на основном диске на ежедневной основе?

Кроме того, SSD-диски можно использовать и дальше; когда модули NAND дошли до конца своих циклов записи они становятся только для чтения. Диск затем считывает данные с поврежденного сектора и переписывает её на новую часть диска. Не считая молнии или катастрофический недостаток конструкции, отказ SSD больше похож на “старость, почему ломит в моих костях!”, а не на резкое “бум! подшипников в HDD!” и его остановка. У вас будет достаточно времени для резервного копирования ваших данных и чтобы приобрести новый диск.

Потребляемая мощность: SSD-диски потребляют на 30-60% меньше энергии, чем традиционные жесткие диски. Экономия в 6 или 10 ватт вроде бы и не много, но в течение года или двух на сильно подержанной машине всё сходится.

Стоимость: SSD стоят не дешево. Традиционные цены на жесткий диск упали примерно на пять центов за гигабайт данных. Твёрдотельные накопители намного дешевле, чем они были 10-20 лет назад (когда они были ограничены специальными компьютерными системами), но они всё ещё довольно дорогие. В зависимости от размера и модели, вы можете ожидать, чтобы заплатите где-то между $1.25-$2,00 за ГБ.

Уход за твёрдотельным SSD накопителем

В управлении операционной системы, сохранение данных, и взаимодействие с вашим компьютером единственное отличие которое Вы заметите, как конечный пользователь, во время работы SSD диска, является повышение скорости. Когда дело доходит до заботы о вашем диске, есть несколько правил, имеющие решающее значение.

Не дефрагментируйте диск. Дефрагментация бесполезна для SSD и уменьшает продолжительность его жизни. Дефрагментация - это техника, которая находит куски файлов и оптимизирует их размещая на пластинах жестких дисков, чтобы уменьшить время поиска и износ на диске. SSD не имеют пластин и имеют почти мгновенное время поиска. Их дефрагментация съедают больше циклов записи. По умолчанию в Windows 7 дефрагментация отключена для SSD.

Отключить службы индексирования: если ваша ОС имеет любой поиск - добавлен инструмент такой как служба индексирования, выключите его. Время чтения на SSD быстрое, которое вам на самом деле не нужно, чтобы создать индекс файла и сам процесс индексирования диска и записи индекса будут медленными на SSD.

Ваша ОС должна поддерживать обрезки. Команда TRIM позволяет вашей ОС, чтобы общаться с SSD-диском и сообщать ему, какие блоки больше не используются. С этой командой производительность на SSD будет стремительно деградировать. В этой публикации для Windows 7, Мак ОС х 10.6.6+ и Linux с ядром 2.6.33+, поддерживают команду TRIM. А хаки реестра и дополнительные программы существуют для изменения более ранних версий ОС, таких как Windows XP, чтобы полу-поддерживать команду TRIM. Ваш SSD диск должен быть в паре с современной ОС для максимальной производительности.

Оставить часть диска пустой. Проверьте спецификации для вашего устройства, большинство производителей рекомендуют держать 10-20% пустыми. Это пустое пространство помогает алгоритму выравнивания (они передают данные через память NAND модулей, чтобы свести к минимуму суммарный износ на диске и обеспечивают длительный срок службы и оптимальные характеристики привода). Если вы оставите слишком мало пространства, то алгоритмы выравнивания со временем приведут к преждевременному износу на диске.

Media на второй диск: SSD-накопители дорогие, поэтому нет смысла хранить свои массивные медиа-файлы на вашем дорогом SSD-накопителе. Вы можете подобрать традиционные жесткие диски 1 ТБ, и использовать большой дополнительный диск (если это возможно) для хранения крупных и статичных файлов (например, фильмов, музыкальных коллекций и других мультимедийных файлов).

Инвестировать в память: по сравнению с затратами на твердотельные накопители, ОЗУ дешевое. Чем больше оперативной памяти у вас будет установлено, тем меньше будет циклов записи на диск. Вы сможете продлить жизнь вашему дорогому SSD-накопителю, гарантируя, что в вашей системе установлена адекватная оперативная память.

Твёрдотельный накопитель для меня?

На данный момент у вас есть урок истории, поточечное сравнение, и некоторые советы для поддержания вашего SSD в отличной форме, но нужен ли SSD диск Вам? Отметьте все подходящие варианты и подготовьтесь к следующему:

• Почти мгновенное время загрузки: Вы можете перейти от холодной загрузки для просмотра веб-страниц в считанные секунды с SSD; в это же окно часто вы могли попасть больше чем через минуту с традиционным жестким диском.
• Вы хотите быстрый доступ для общих приложений и игр: мы много раз это уже говорили, но твердотельные накопители являются сверхскоростными.
• Вы хотите более тихий и менее прожорливый компьютер: как подчеркивалось выше, SSD-накопители молчат и потребляют значительно меньше энергии.
• Вы сможете использовать два диска: один для ОС и один для файлов: если Вы храните лишь несколько семейных фотографий и CD-Rip или два, вам потребуется более доступный традиционный HDD для хранения больших файлов.
• Вы готовы заплатить значительную сумму за SSD-накопитель: это самая большая на сегодняшний день сумма за гигабайт, но тоже время прирост производительности огромен в 3000% .
• Если ваш список выглядит более полным, чем пустым, и вы хотите получить скорость при работе, то SSD - это для вас!