Объем накопителя ssd. Пропускная способность шины

В этой статье я постараюсь объяснить Вам, что такое SSD-диск , в чём его отличие от обычного жёсткого диска, расскажу о его преимуществах и недостатках, а также Вы узнаете по каким параметрам (критериям) следует выбирать SSD-диск при покупке.

Эта сегодняшняя статья о SSD-накопителях родилась не случайно. Оказалось, очень многие читатели совершенно не знают, что это такое.

Так, после моего описания программы SSD life абсолютное большинство пользователей кинулись проверять этой утилитой свои обычные жёсткие диски, из-за чего вышла путаница в комментариях. Там и пообещал написать более подробно о SSD-дисках — выполняю.

Что такое SSD-диск

«Сухим языком» определение SSD-диска звучит так: твердотельный накопитель (SSD, solid-state drive ) - компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти.

Вряд-ли Вы прониклись этим скупым определением. Теперь попробую объяснить что такое SSD-диск «мокрым языком» , как говорят — на пальцах.

Зайду из далека… Сперва Вам нужно вспомнить (или узнать в первый раз) что такое обычный компьютерный жёсткий диск (его ещё называют винчестером).

Жёсткий диск (HDD) — это то устройство в Вашем компьютере, которое хранит все данные (программы, фильмы, изображения, музыку… саму операционную систему Windows) и выглядит он следующим образом…

Информация на жесткий диск записывается (и считывается) путём перемагничивания ячеек на магнитных пластинах, которые вращаются с дикой скоростью. Над пластинами (и между ними) носится, как перепуганная, специальная каретка со считывающей головкой.

Всё это дело жужжит и двигается постоянно. Вдобавок это очень «тонкое» устройство и боится даже простого колыхания во время своей работы, не говоря уже о падении на пол, например (считывающие головки встретятся с вращающимися дисками и привет хранящейся информации на диске).

А вот теперь выходит на сцену твёрдотельный накопитель (SSD-диск). Это тоже самое устройство для хранения информации, но основанное не на вращающихся магнитных дисках, а на микросхемах памяти, как говорилось выше. Такая себе, большая флешка.

Ничего вращающегося, двигающегося и жужжащего! Плюс — просто сумасшедшая скорость записи\чтения данных!

Слева — жёсткий диск, справа — SSD-диск.

Самое время поговорить о достоинствах и недостатках SSD-накопителей…

Преимущества SSD-дисков

1. Скорость работы

Это самый жирный плюс этих устройств! Сменив свой старенький жёсткий диск на флеш-накопитель Вы не узнаете компьютер!

До появления SSD-дисков, самым медленным устройством в компьютере был как-раз жёсткий диск. Он, со своей древней технологией из прошлого века, невероятно тормозил энтузиазм быстрого процессора и шустрой оперативной памяти.

2. Уровень шума=0 Дб

Логично — нет движущихся деталей. Вдобавок, эти диски не греются при своей работе, поэтому охлаждающие кулеры реже включаются и работают не так интенсивно (создавая шум).

3. Ударо- и вибропрочность

Смотрел видео в сети — подключенный и работающий SSD-диск трясли, роняли на пол, стучали по нему… , а он продолжал спокойно работать! Без комментариев.

4. Малый вес

Не огромный плюс, конечно, но всё-таки — жёсткие диски тяжелее своих современных конкурентов.

5. Низкое энергопотребление

Обойдусь без цифр — длительность работы от батареи моего старенького ноутбука увеличилась более чем на один час.

Недостатки SSD-дисков

1. Высокая стоимость

Это одновременно и самый сдерживающий пользователей недостаток, но и очень временный — цены на подобные накопители постоянно и стремительно падают.

2. Ограниченное число циклов перезаписи

Обычный, средний SSD-диск на основе флеш-памяти с технологией MLC способен произвести примерно 10 000 циклов чтения\записи информации. А вот более дорогой тип памяти SLC уже может в 10 раз дольше прожить (100 000 циклов перезаписи).

Как по мне, так в обоих случаях флеш-накопитель сможет легко отработать не менее 3 лет! Это как-раз средний жизненный цикл домашнего компьютера, после которого идёт обновление конфигурации, замена комплектующих на более современные, быстрые и подешевевшие.

Прогресс не стоит на месте и головастики из фирм-производителей уже придумали новые технологии, которые существенно увеличивают время жизни SSD-дисков. Например, RAM SSD или технология FRAM, где ресурс хоть и ограничен, но практически недостижим в реальной жизни (до 40 лет в режиме непрерывного чтения/записи).

3. Невозможность восстановления удалённой информации

Удалённую информацию с SSD-накопителя не сможет восстановить ни одна специальная утилита . Таких программ просто нет.

Если при большом скачке напряжения в обычном жёстком диске сгорает в 80% случаев только контроллер, то в SSD-дисках этот контроллер находится на самой плате, вместе с микросхемами памяти и сгорает весь накопитель целиком — привет семейному фотоальбому .

Эта опасность практически сведена к нулю в ноутбуках и при использовании бесперебойного блока питания.

Пропускная способность шины

Помните, я Вам советовал, как выбрать флешку ? Так вот при выборе флеш-диска первостепенное значение имеет тоже скорость чтения\записи данных. Чем выше эта скорость — тем лучше. Но следует помнить и о пропускной способности шины Вашего компьютера, вернее, материнской платы.

Если Ваш ноутбук или стационарный компьютер совсем уж старенький — смысла покупать дорогой и быстрый SSD-диск нет. Он просто не сможет работать даже в половину своих возможностей.

Чтоб было понятнее, озвучу пропускную способность различных шин (интерфейс передачи данных):

IDE (PATA) — 1000 Mbit/s. Это очень древний интерфейс подключения устройств к материнской плате. Чтоб подключить SSD-диск к такой шине нужен специальный переходник. Смысл использования описываемых дисков в этом случае абсолютный ноль.

SATA — 1 500 Mbit/s. Уже веселее, но не слишком уж.

SATA2 — 3 000 Mbit/s. Самая распространённая на данный момент времени шина. С такой шиной, например, мой накопитель работает в половину своих возможностей. Ему нужна…

SATA3 — 6 000 Mbit/s. Это уже совсем другое дело! Вот тут SSD-диск и покажет себя во всей красе.

Так что перед покупкой узнайте какая у Вас шина на материнской плате, а также, какую поддерживает сам накопитель и принимайте решение о целесообразности покупки.

Вот, для примера, как я выбирал (и чем руководствовался) себе свой HyperX 3K 120 ГБ. Скорость чтения — 555 Мбайт/с, а скорость записи данных — 510 Мбайт/с. Этот диск работает в моём ноутбуке сейчас ровно в половину своих возможностей (SATA2), но ровно в два раза быстрее штатного жёсткого диска.

Со временем он перекочует в игровой компьютер детей, где есть SATA3 и он будет демонстрировать там всю свою мощь и всю скорость работы без сдерживающих факторов (устаревшие, медленные интерфейсы передачи данных).

Делаем вывод: если у Вас в компьютере шина SATA2 и не планируется использование диска в другом (более мощном и современном) компьютере — покупайте диск с пропускной способностью не выше 300 Мбайт/с, что будет существенно дешевле и в тоже время быстрее в два раза Вашего нынешнего жёсткого диска.

Форм-фактор

Также обратите внимание при выборе и покупке флеш-диска на форм-фактор (размер и габариты). Он может быть 3.5″ (дюймов) — крупнее и слегка дешевле, но в ноутбук не влезет или 2.5″ — меньше и вмещается в любой ноутбук (для стационарных компьютеров обычно комплектуются специальными переходниками).

Таким образом, практичнее купить диск в форм-факторе 2.5″ — и установить можно куда угодно и продать (если что) легче. Да и места занимает меньше в системном блоке, что улучшает охлаждение всего компьютера.

Показатель IOPS

Немаловажный фактор IOPS (количество операций ввода/вывода в секунду), чем выше данный показатель, тем быстрее накопитель будет работать, с большим объемом файлов.

Чип памяти

Чипы памяти делятся на два основных типа MLC и SLC. Стоимость SLC чипов намного выше и ресурс работы в среднем в 10 раз больше, чем у MLC чипов памяти, но при правильной эксплуатации, срок службы накопителей на MLC чипах памяти, составляет не менее 3 лет.

Контроллер

Это самая важная деталь SSD-дисков. Контроллер управляет работой всего накопителя, распределяет данные, следит за износом ячеек памяти и равномерно распределяет нагрузку. Рекомендую отдавать предпочтение проверенным временем и хорошо зарекомендовавшим себя контроллерам SandForce, Intel, Indilinx, Marvell.

Объем памяти SSD

Практичнее всего будет использовать SSD только под размещение операционной системы, а все данные (фильмы, музыку и т.д.) лучше хранить на втором, жестком диске. При таком варианте достаточно купить диск размером ~ 60 Гб. Таким образом Вы сможете очень сильно сэкономить и получить тоже самое ускорение работы компьютера (вдобавок, увеличится срок службы накопителя).

Опять же приведу в пример своё решение — в сети продаются (очень за недорого) специальные контейнеры для жёстких дисков, которые за 2 минуты вставляются в ноутбук вместо оптического CD-привода (которым я пользовался пару раз за четыре года). Вот Вам и великолепное решение — старый диск на место дисковода, а новенький SSD — на место штатного жёсткого диска. Лучше и придумать невозможно было.

И напоследок, парочка интересных фактов:

Почему жесткий диск часто называют винчестером? Ещё в начале 1960-х годов компания IBM выпустила один из первых жёстких дисков и номер этой разработки был 30 — 30, что совпало с обозначением популярного нарезного оружия Winchester (винчестер), вот и прижилось такое жаргонное название ко всем жёстким дискам.

Я только обозреваю программы! Любые претензии - к их производителям!

В последнее время на компьютеры и ноутбуки все чаще стали устанавливать твердотельные накопители. Так что такое SSD диск? Если говорить по-простому, это огромная флешка, только с более быстрыми параметрами записи и чтения. В твердотельном накопителе нет ни одной механической детали. Он состоит только из микросхем. Жесткие диски имеют большой объем памяти, но маленькую скорость, а твердотельные накопители при невысокой емкости, имеют скорость в несколько раз больше чем у HDD.

Особенности работы

Давайте посмотрим на работу HDD и SSD при копировании или чтении маленьких файлов. Чем меньше объем файла, тем существеннее различие в скорости между жестким диском и твердотельным.

Вот представьте себе, что жесткий диск это блокнот с какой-либо информацией. И чтобы найти и сложить эту информацию, нужно полистать блокнот. А SSD — это лист бумаги, на котором данные как на ладони. Соответственно он найдет информацию намного быстрее.

HDD очень много времени расходует на передвижение считывающих головок, на поиск необходимых секторов на магнитных пластинах. SSD просто выдает нужную вам готовую информацию. Это происходит при запуске системы, при копировании или чтении нескольких тысяч мелких файлов (например фотографий). Поэтому скорость данного типа носителя в несколько десятков раз выше, чем у HDD. Программы и сама система, установленная на твердотельном накопителе будут запускаться намного быстрее чем на обычном жестком диске.

Лучше всего покупать SSD у фирм производителей, зарекомендовавших себя с положительной стороны по выпуску этой продукции. К таким фирмам относятся Crucial, Kingston, Corsair, Samsung, Tohiba, Transcend, Intel, OCZ, SunDisk. Не стоит приобретать твердотельные накопители китайских брендов, или малоизвестных фирм. Это такие как: Apacer, Silicon Power, A-Data.

Так как большинство SSD имеют небольшой объем памяти, но очень высокую производительность, то и служат они в основном для того, чтобы устанавливать на них операционную систему и программы, для увеличения скорости их загрузки.

Недостатки

К основным недостаткам твердотельных накопителей можно отнести их стоимость. Даже SSD с маленьким объемом, стоит гораздо дороже обычных жестких дисков, и цены их ежегодно колеблются в разные стороны.

SSD — это флеш-память, состоящая из тысяч ячеек, которые имеют свойство изнашиваться. В основном износ происходит при записи информации на диск. При чтении ячейки выходят из строя гораздо медленнее. Условно считается, что чем меньше емкость твердотельного накопителя, тем он надежнее, так как не имеет дополнительных микросхем, и потребляет меньше питания. Но это все в теории, и никак не подтверждено.
Еще один недостаток SSD — это невозможность восстановить данные при удалении. Если у вас случайно произошел скачок напряжения, то в жестком диске сгорит только маленькая плата, а информацию, которая останется на магнитных пластинах, можно восстановить. Твердотельный накопитель выходит из строя полностью со всеми файлами, находящимися на нем.

Плюсы

Скорость чтения и записи — это один из самых главных параметров SSD. У твердотельных накопителей эта скорость колеблется от 150 до 560 мб.с. Диск средней стоимости может иметь скорость чтения и скорость записи в пределах 450 мб.с. Время произвольного доступа У твердотельных накопителей не учитывается, так как оно равна 0,1 — 0,2 м.с. SSD имеют разъем SATA — 3, поэтому и на материнской плате, желательно должен быть установлен такой же разъем. В противном случае диск будет работать не в полную силу. Также твердотельный накопитель намного прочнее обычного жесткого диска. Он не боится ни ударов ни
падений.

Так что же все-таки выбрать?

Теперь вы имеете представление, что такое SSD накопители. Давайте посмотрим, когда их имеет смысл применять.

Для офисного компьютера можно установить только один жесткий диск размером 320 Гб. Если вы играете в игры, или у вас профессиональный компьютер, то оптимальный вариант установить два диска. SSD размером 60 — 128 Гб. для установки программ,и операционной системы, и жесткий диск на 1 — 2 Тб. Если вы используете ноутбук как дополнение к своему основному компьютеру, то будет достаточно установить на него жесткий диск емкостью до 500 Гб. Если ноутбук является основным компьютером, то лучше всего будет использовать в нем HDD размером 750 Гб — и выше, в зависимости от того, для каких целей он используется.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схематично это можно изобразить вот так:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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