Что такое диск ssd и hdd. Microsoft Windows и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями. Что такое SSD-диск

Начиная разговор про SSD-диски, а тема эта интересна и довольно обширна (чего только стоят многочисленные споры о технологиях, быстродействии, надежности и прочих характеристиках на профильных форумах), следует определиться с понятиями, что же такое SSD-диск для компьютера. В чем его отличия от привычных жестких дисков, какие преимущества имеет, что в нем хуже, если сравнивать с классическими винчестерами. Итак, поехали?

Что такое SSD-диск для компьютера

Сначала расшифруем аббревиатуру SSD – англ. «Solid-State Drive», он же «твердотельный накопитель» по-нашему. Название, на первый взгляд, не очень понятное, но оно заключает в себе принцип работы накопителя.

Классический винчестер – это набор вращающихся с большой скоростью пластин (коих может быть от одной до нескольких), на которые записывается вся информация, и блок магнитных головок, перемещающихся над поверхностью этих пластин и считывающих (или записывающих) нужные файлы.

Надо сказать, что если в приложении к традиционным винчестерам понятие «диск» имеет под собой вполне определенную основу (запись действительно производится на диск, установленный внутри этого устройства), то в случае твердотельных накопителей частей, хоть чем-то напоминающих эту геометрическую фигуру, просто нет. Наверное, уместнее использовать понятие «накопитель», хотя «диск» – это привычно, коротко, понятно.

Здесь сразу виден один из недостатков классической технологии хранения данных – жесткие диски чувствительны к вибрациям, ударам, которые могут быстро вывести их из строя. Малейшее касание головки диска может привести если не к мгновенной поломке, то стать причиной появления проблем в обозримом будущем.

Совсем другое дело твердотельный жесткий диск. Здесь нет ни одной вращающейся или как-то перемещающейся детали. Если посмотреть на то, как выглядят внутренности такого диска, то ничего особо интересного там нет, обычная печатная плата с расположенными на ней микросхемами. И все. Вся информация хранится именно в этих микросхемах (NAND-памяти), а управляет процессом чтения/записи контроллер, микросхема которого располагается здесь же.

Раз нет движущихся частей, то такой накопитель в гораздо меньшей степени боится тряски, перемещений, ударов. В разумных пределах, конечно. Бить по нему молотком или кидать в соседского кота все же не стОит.

Как выглядит SSD-диск

Когда речь заходит о накопителях, то одной из характеристик, определяющих принципиальную возможность применения того или иного устройства в данном ноутбуке или стационарном ПК, является «форм-фактор», он же – типоразмер. Это стандарт, задающий его размеры, расположение и количество разъемов, других элементов, который должны соблюдать устройства. Например, «форм-фактор» есть у дисков, материнских плат и т. п.

Внешне SSD-диск соответствует своими размерами жесткому диску формата 2.5 дюйма, которые используются в ноутбуках, нетбуках и прочих подобных компьютерах. Сделано это специально, чтобы была возможность легко заменить один накопитель другим.

Теоретически, отсутствие механических частей позволяет изготовить эти накопители любой формы, чем и пользуются производители, правда, в существующих ограничениях форм-фактора. Помимо привычных небольших прямоугольных коробочек выпускаются твердотельные накопители в виде компактных продолговатых печатных плат с разъемом (M.2 или mSATA) и микросхемами. Это другой форм-фактор, предназначенный для установки в соответствующий разъем (например, M.2), что позволяет сильно уменьшить габариты устройства, разместив такой диск непосредственно на материнской или специальной переходной плате. Впрочем, о форм-факторах (т. е. габаритных размерах и используемых разъемах) поговорим в другой раз.

Важно, что если в вашем компьютере используется 2.5-дюймовый (ноутбучный) винчестер, то установить на его место такого-же форм-фактора SSD не составит проблемы. Даже если речь идет о стационарном компьютере, где в ходу жесткие диски размером 3.5 дюйма, то многие производители корпусов уже предусматривают места для установки накопителей меньшего формата. В крайнем случае, можно воспользоваться переходником с 3.5 на 2.5 дюйма.

Преимущества и недостатки SSD

Когда речь заходит о SSD-дисках, то первое, о чем говорится – это о существенно большей скорости работы. И это действительно так. Даже самый недорогой, бюджетный SSD-диск будет намного быстрее любого механического жесткого диска. Скорость работы компьютера изменится в лучшую сторону.

Чем еще хороши эти накопители:

• Как уже говорил выше, не боятся тряски, механических ударов.
• Очень высокая скорость чтения и записи, может превышать таковую у жестких дисков в несколько раз.
• Меньшее энергопотребление. Ноутбук с таким диском проработает от аккумуляторов немножко дольше.
• Меньший нагрев.
• Бесшумная работа.

Сравнение некоторых характеристик двух накопителей (SSD и HDD), которые установлены в моем ноутбуке, приведены на картинках в конце статьи.

Естественно, не может быть, чтобы все было так хорошо и не было ничего плохого. На самом деле, плохого действительно нет, но некоторые недостатки присутствуют. Первый из них, который упоминают, когда заходит про SSD-диск для компьютера – цена, которая выше, чем у обычных жестких дисков.

В данном случае речь идет о так называемой «цене за 1Гб». Это значение, которое можно получить, разделив цену среднестатистического жесткого диска на его объем. Например, возьмем обычный HDD емкостью 500 Гб. При цене в 2800 (примерно) рублей, стоимость гигабайта объема будет стоить 2800/500 = 5.6 р.

Стоимость самого дешевого SSD-накопителя примерно такого объема (480 Гб) составляет ориентировочно 8700 р (цены розничные). Получается, что в случае SSD стоимость 1 Гб будет 8700/480=18.13 р. Сразу приходит на ум: «Вам шашечки или ехать?»

Думаю, про подключение SSD-диска, варианты конфигураций дисковой системы компьютера мы поговорим в отдельном материале. А сейчас следует понять, что SSD – это быстрее, но дороже.

Заканчивая про недостатки, упомянем еще и надежность. В данном случае не механическая надежность или боязнь перегрева, а надежность технологии для сохранения записанных данных и гарантии того, что то, что было на диск записано, можно будет прочитать. Это вопрос дискутируемый и четкий ответ на него дать сложно. Это связано и с типом NAND-памяти, используемой в каждой конкретной модели SSD-диска, и условий использования.

Заключение

Итак, SSD-диск для компьютера размерами (если речь о 2.5-дюймовых моделях» идентичен обычным ноутбучным жестким дискам, имеет такие же разъемы для подключения и выполняет ту же функцию – хранит и обрабатывает данные. И, надо сказать, делает это очень быстро.

Разница только в принципах хранения информации, и в большем разнообразии форм-факторов, что несколько расширяет их возможности применения. Можно ли SSD-диск установить вместо обычного? Не вижу препятствий. Вытаскиваете один, на его место ставите другой – все! Хотя есть более интересные возможности.

Какой SSD-диск лучше? Возможно, поговорим и об этом, но здесь достаточно разных факторов, от которых зависит ответ, и однозначно сказать сложно. Самый лучший тот, который самый быстрый – наверное да, но цена… Лучший тот, в котором соблюден баланс между скоростью, надежностью долговечностью и ценой? А почему нет? В общем, это тема для отдельного разговора и, возможно, спора.

Сейчас заканчиваем про то, что же такое SSD-диск.

Мы попытались разобраться с тем, что же такое SSD-диск и в чем его отличие от классических жестких дисков. Завершая общее описание, остановимся сегодня на форм-факторе накопителей. Размеры SSD не могут быть произвольными, а подчиняются определенным стандартам. Давайте посмотрим, какие они бывают.

Что такое форм-фактор

Это некий свод требований, который должен быть соблюден при производстве того или иного компьютерного компонента. Форм-фактор есть у блоков питания, материнских плат, дисков, корпусов, рассчитанных на установку системных плат того или иного форм-фактора и т. п.

Это гарантирует, что при установке диска, материнской платы или блока питания в корпус все крепежные отверстия, расположение интерфейсных разъемов (для накопителей) будет единым для всех устройств вне зависимости от производителя, модели, функциональных возможностей. Так, материнские платы форм-фактора mATX любого бренда имеют одинаковые габаритные размеры и месторасположение отверстий для прикручивания к корпусу.

Аналогично и для дисков. 2.5-дюймовый накопители, неважно, жесткие диски или SSD, имеют одинаковые внешние размеры, расположение контактов и отверстия для крепежа. Вся разница заключается внутри, в начинке.

В настоящее время используется несколько форм-факторов дисков, причем SSD-накопители предлагают более широкий выбор размеров. Это обусловлено отсутствием движущихся частей и теоретической возможностью выполнения произвольной формы. Естественно, чтобы иметь возможность практического применения, эта «форма» должна быть стандартизована.

Накопители 2.5 дюйма

Ставший уже привычным размер небольших, ноутбучных дисков, соперничающий с традиционными накопителями 3.5 дюйма. Скорее всего, речи о том, что происходит активное вытеснение более крупных дисков компактными аналогами, не идет, но для SSD оптимальным оказался именно размер 2.5 дюйма.

Внешне SDD от HDD отличается разве что весом (SSD существенно легче), да отсутствием каких-либо видимых печатных плат. Это довольно простая, если не сказать, скучная коробочка. Подключение производится к интерфейсу SATA. Учитывая скоростные характеристики твердотельных накопителей, подключение к SATA ниже 3-ей версии не представляется разумным. В данном случае, SSD не раскроет свой потенциал.

Надо сказать, что здесь, фактически, заканчивается аналогия с обычными жесткими дисками. Все остальные вариации – это прерогатива именно SSD-дисков.

Накопители mSATA

Разновидность обычного SATA, отличающегося компактными размерами, из-за чего и сам SSD лишился корпуса, стал совсем маленьким. Это позволило использовать такие емкие доски в компактных компьютерах, а также устанавливать в ноутбуки, в дополнение к обычному жесткому диску, еще один накопитель, в данном случае – SSD.

В частности, на том ноутбуке, на котором я сейчас пишу эти строки, помимо обычного винчестера стоит SSD-диск как раз формата mSATA, который я использую в качестве системного. Даже учитывая, что диск у меня бюджетного класса, скорость работы, загрузки системы, программ увеличилась в разы.

Этот форм-фактор, под разъем mSATA просуществовал недолго, уступив место более перспективному варианту.

Накопители M.2

Пожалуй, самый интересный вариант SSD-дисков. В плюсах – компактность, возможность работать не только на шине SATA, но и существенно более скоростной PCI-Express. Этот разъем сейчас все чаще можно встретить в ноутбуках и системных платах для стационарных компьютеров.

Если при сборке обычного ПК вопрос экономии места не столь актуален, то в случае переносного компьютера возможность использовать маленький, легкий, энергоэффективный и быстродействующий накопитель – благо.

При выборе дисков M.2 возникает небольшая путаница, которая основывается на том, что диск может работать на разных шинах, т. е. использовать SATA или PCI-Express. Поэтому накопители имеют разный ключ, т. е. вырез на контактном разъеме.

Как правило, SSD-диски выпускаются с ключами:

• B-ключ. SSD-диски для SATA или PCI-Express x2 интерфейсами. В реальности, такой вариант встречается крайне редко.
• M-ключ. SSD-диски под интерфейс PCI-Express x Можно использовать накопители с интерфейсом SATA, который эмулируется. Накопитель с таким ключом нельзя установить в разъем с B-ключом, работающим на шине SATA.
• M&B (M+B) ключ. Универсальный вариант для SSD-дисков, работающих на шине SATA. Могут устанавливаться в разъемы как с B-ключом, так и с M-ключом.

Форм-фактор для SSD M.2 регламентируется еще и по длине и ширине. Типичные размеры SSD-дисков – это 22 мм в ширину и в длину размером от 16 до 110 мм. Полный перечень допустимых габаритов в длину: 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80, 110 мм. Наиболее распространенные – 42, 60 и 80 мм.

Это отражается в маркировке SSD-дисков. Так, если указано, что диск M.2 2242, то это значит, что размеры накопителя составляют 22х42 мм. Если M.2 2280, то, соответственно, 22х80 мм. Все просто!

Даже если материнская плата не имеет установленного разъема M.2, то использовать такие диски все равно можно. Многие производители предлагают модели накопителей с переходной платой под разъем PCI-Express. Соответственно, и сам SSD-диск также рассчитан на работу с этой шиной. «Скорострельность» такого диска будет весьма впечатляющей. После него производительность обычного винчестера будет восприниматься удручающей.

К сожалению, есть небольшая ложечка дегтя во всех перечисленных «вкусностях». Компактные размеры SSD-дисков ограничивают емкость накопителя. Это обусловлено количеством микросхем памяти, которые можно разместить на столь небольшой плате. Максимальный объем SSD-накопителя формата M.2 на данный момент не превышает 1 ТБ. Увеличить это значение позволят более емкие чипы памяти, которые несомненно появятся.

Накопители PCIe Add-in Card (AIC)

Это накопители, выполненные в виде вставляемой в PCI-Express слот платы, которые могут быть стандартного или половинного размера как по длине, так и по ширине, что позволяет использовать их в стоечных корпусах 2U. Собственно, такие SSD и относятся к корпоративному классу и предназначены в первую очередь для установки в сервера и СХД (Системы Хранения Данных).

В накопителях используется, как правило, память типа SLC, что само по себе дорого, но надежно и долговечно. Использовать такие диски в обычном домашнем компьютере – роскошь, доступная далеко не каждому. Правда, и надобности в этом особой нет.

Накопители SATA-Express

Найти такие диски практически невозможно. Этот интерфейс планировался на замену старому, доброму SATA с его неторопливыми 600 МБ/с максимальной пропускной способностью. Уж больно было заманчиво использовать более быструю PCI-Express шину. Вот и планировался этот интерфейс, использующий 2 линии PCI-Express, что позволяло бы достигать максимальной пропускной способности в 2 ГБ/с.

Судя по всему, этот интерфейс так и останется одним из этапов, не нашедших реализации, т. к. уже сейчас SSD-диски M.2 могут использовать 4 линии PCI-Express с пиковой пропускной способностью 4 ГБ/с. Для подключения используется специальный кабель.

Накопители U.2

Встречаются и такие SSD-диски. Этот форм-фактор позволяет использовать все достоинства скоростной PCI-Express шины, но не ограничиваться накопителями с разъемом M.2. Внешне напоминают 2.5-дюймовые накопители, но с толщиной до 15 мм. Используются 4 линии PCI-Express.

Выбор таких дисков весьма невелик, и ориентированы они, в основном, на применение в серверах, СХД (системах хранения данных), в датацентрах и т. п. Если же на материнской плате есть разъем M.2 на шине PCI-Express, и есть SSD-диск форм-фактора U.2, то подключить его все же удастся. Существуют переходники M.2 на U.2, что позволит прочувствовать всю мощь такого скоростного накопителя.

На данный момент этот форм-фактор, скорее, дело будущего, и в первую очередь он актуален для серверов.

Накопители для установки в разъем DIMM

Если говорить об экзотике, то существуют и такие размеры SSD-дисков, что они полностью идентичны, совпадают с размерами обычных модулей памяти, и устанавливаются в свободный разъем ОЗУ. Это может быть актуально для специфических серверных платформ с большим количеством разъемов DIMM.

Существуют разные варианты, совмещенные на одном модуле SSD и ОЗУ, или только твердотельный накопитель, вставляемый в разъем для оперативной памяти, получающий от него питание, но данные передаются при помощи обычного SATA-кабеля, подключаемого к модулю и материнской плате или контроллеру.

Для домашних компьютеров это малоинтересно, да и в продаже найти их сложно.

Размеры SSD. Заключение

Итак, если кратко подвести итог, то размеры SSD-дисков, т. е. форм-фактор, определяет физические габариты накопителя, что сказывается и на его характеристиках. Ноутбучный жесткий диск форм-фактора 2.5 дюйма без проблем можно заменить таким же SSD. Он подойдет как по расположению крепежных отверстий, так и разъемов – питания и интерфейсного.

Если в компьютере есть разъем M.2, поддерживающий, например, накопители 2242, 2260 и 2280, то установить подходящий SSD также можно. Главное – не ошибиться в том, какую шину использует этот интерфейс и, соответственно, какой ключ в разъеме. SSD-диск для шины SATA с универсальным ключом M+B можно использовать в любом компьютере с разъемом M.2. Если твердотельный накопитель использует PCI-Express шину, то у него M-ключ, и использовать его можно только в работающем на этой шине разъеме M.2 (также с ключом M).

На данный момент это 2 наиболее распространенных форм-фактора SSD-дисков. Выбор в пользу того или иного варианта обусловливается компоновочными соображениями, необходимостью, стоимостью и рядом других причин.

На этом закончим с про размеры SSD-дисков, и в следующей статье полезем во внутренности. Будем разбираться с , которые используются в этих накопителях, какие они бывают, чем различаются, в чем достоинства и недостатки.

Твердотельные накопители SSD появились на рынке достаточно давно, но все большей и большей популярности они набирают в последнее время. SSD диски стоят достаточно дорого, но при этом они очень сильно улучшают производительность системы, благодаря очень высокой скорости считывания и записи данных.

В отличие от обычных жестких дисков здесь вместо магнитных дорожек используется новая технология - флеш память. Но кроме большого преимущества в производительности здесь появляется еще несколько недостатков - это строк службы, небольшой объем и высокая цена. В этой статье мы попытаемся разобраться как выбрать SSD диск для компьютера, а также рассмотрим какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Но сначала нужно выяснить что же такое SSD диски.

SSD или Solid State Drive - это запоминающее устройство без движущихся элементов на основе микросхем памяти или другими словами, твердотельный накопитель.

Обычный жесткий диск состоит из вращающегося на большой скорости магнитного диска и головки для считывания и записи данных. Запоминание данных выполняется путем намагничивания и размагничивания нужных ячеек. Но на работу с ячейкой, изменение скорости вращения диска, а главное, на перемещение записывающей головки уходит слишком много времени. Поэтому жесткий диск не может быть очень быстрым.

Но эту проблему решает SSD диск. Здесь, вместо всего этого сложного механизма используется флеш память. Благодаря этому больше нет необходимости перемещать записывающую головку, запись в любую точку диска выполняется мгновенно.

Но технология памяти на основе микросхем дороже, чем обычные жесткие диски. К тому же флеш память имеет одно очень нежелательное свойство - это ограниченное количество перезаписей. Поэтому производителям приходится придумывать различные способы размещения ячеек и компенсации, чтобы их диски работали максимально долго.

Чтобы вы смогли правильно выбрать ssd диск для своего компьютера сначала нужно рассмотреть какие типы дисков существуют.

Типы SSD дисков

За время развития этой технологии появилось несколько типов SSD дисков, они отличаются размером, способом подключения к компьютеру, скоростью работы и способом размещения ячеек памяти.

Размеры и способы подключения

Размер, способ подключения SSD диска к материнской плате и скорость работы связаны между собой, потому что эти характеристики зависят именно от интерфейса подключения. Рассмотрим самые распространенные способы подключения SSD чтобы вы знали какой ssd выбрать:

• SATA - эти SSD диски подключаются к тому же самому интерфейсу, что и привычные HDD диски. Для совместимости с местом для установки эти диски имеют корпус размером 9х7х2,5 сантиметров, что соответствует размеру HDD. В наше время они используются чаще всего, поскольку могут быть легко установлены в любой компьютер или ноутбук вместо обычного жесткого диска. Но у такого варианта есть ограничение - максимальная скорость передачи данных - 6 Гб/секунду. Для HDD это очень большая цифра, но некоторые SSD могут развить и больше.
• mSATA - точно такой же интерфейс подключения, как и у SATA, а поэтому та же скорость работы. Только здесь нет такого большого корпуса. Такой вид SSD часто применяется для ноутбуков. Отличие этого типа дисков только в размере.
• PCIe - эти диски имеют вид обычной карты PCI и благодаря использованию этого интерфейса могут развивать скорость передачи данных до 30 Гб/сек. Но они могут использоваться только в персональных компьютерах из-за своего размера, а также стоят в два, а то и три раза дороже обычных SATA SSD.
• NVMe - модификация PCIe SSD дисков, которая дает еще большую производительность благодаря специальным оптимизациям, но на данный момент она совместима только с новыми материнскими платами. Корпус выглядит точно так же как и у PCIe.
• M.2. - это уменьшенный вариант SSD диска для PCI. Он работает по тому же протоколу и позволяет развивать такую же скорость работы с данными, но вместо большого корпуса выполнен в форме одной небольшой платы. Большинство современных плат уже поддерживают слоты такого типа, но также они могут быть подключены просто через PCI.

Способы организации ячеек памяти

По способу организации ячеек памяти SSD накопители делятся различаются количеством бит, которые хранятся в одной ячейке. Фактически, чем меньше, тем больше ресурс перезаписей и скорость работы, но в то же время и выше цена. Поэтому производители пытаются удешевить производство путем увеличения количества данных в одной ячейке. На данный момент существуют такие типы памяти:

• SLC NAND - этот тип памяти разработан достаточно давно. В одной ячейке размещается один бит данных. Он гарантирует максимальную производительность и до десяти тысяч перезаписей данных, но стоит очень дорого и поэтому не выпускается.
• MLC NAND - это следующее поколение флеш памяти, в которой на одну ячейку припадает два бита. Количество возможных перезаписей снижается до трех тысяч раз, и скорость работы падает вдвое. Но зато цена таких устройств уже более-менее приемлемая.
• TLC NAND - в этом стандарте в одной ячейке уже размещается 3 бита данных и ресурс перезаписи падает до 1000. Но они еще дешевле. Производители нашли выход из ситуации, добавляя различные контроллеры балансировки, которые подменяют вышедшие ячейки на резерв, а также пытаются дать одинаковую нагрузку на все ячейки. Также используется кэш из памяти типа SLC. Все это позволяет гарантировать работу SSD до 3 лет и больше.

Сейчас чаще всего используется TLC и MLC с различными оптимизациями.

Как выбрать SSD диск?

Теперь, когда вы уже знаете какими бывают SSD диски давайте рассмотрим как выбрать SSD диск для компьютера. Новые пользователи обращают внимание только на объем, цену и размер. Но нужно еще учитывать тип размещения памяти, способ подключения и производителя контроллера.

Объем памяти SSD

Чем больше размер тем больше цена устройства, но в то же время больше ресурс перезаписи, потому что контроллер имеет больше пространства чтобы перераспределить нагрузку между всеми ячейками. Чаще всего SSD диски имеют размер 128, 256 Гб и 1 Тб. Чаще всего, под систему пользователи берут SSD размером 128 Гб под систему.

Способ подключения

Фактически существует только два способа подключения: с помощью интерфейса SATA и PCI. SATA более распространенный и универсальный. Такой SSD диск может быть установлен как в компьютер, так и в ноутбук. Но если вы хотите очень большой скорости лучше выбрать интерфейс PCI.

Тип памяти

Чтобы узнать какой ssd лучше выбрать 2016 для компьютера нужно обратить внимание на тип памяти. Первый тип памяти, SLC - сейчас уже не выпускается. На рынке распространены два типа - MLC и TLC. Первый дороже, но имеет ресурс записи 3000 тысяч раз, а скорость работы с данными 50 миллисекунд. Такие диски при обычном использовании могут служить 5-7 лет, но стоят дороже.

Диски, использующие память TLC, имеют ресурс записи 1000 раз, 75 миллисекунд время чтения и около трех лет-пяти лет срок службы. Для домашнего компьютера вполне можно выбирать память TLC. Но если вы очень часто копируете большие файлы, то лучше выбрать MLC.

Производитель чипа

Есть еще один очень важный параметр, на который стоит обратить внимание. Это производитель чипа контроллера. С одной стороны, может показаться что это не имеет значения, но у каждого производителя есть свои особенности и недостатки.

• SandForce - это один из самых популярных контроллеров. Он достаточно дешев и имеет хорошую производительность. Главная особенность - использование сжатия при записи данных на носитель. Но есть недостаток - при заполнении диска скорость записи существенно падает;
• Marvel - похожий на SandForce, имеет отличную скорость работы, но она уже не зависит от процента заполнения диска. Недостаток - слишком дорогой;
• Samsung - тоже достаточно популярные контроллеры. Имеют поддержку шифрования AES на аппаратном уровне, но иногда можно наблюдать снижение скорости из-за проблем с алгоритмом сборки мусора;
• Fizon - имеет отличную производительность, небольшая цена и отсутствие каких-либо проблем, которые бы снижали скорость. Но тут есть свой недостаток. Он плохо себя показал в операциях с произвольной записью и чтением;
• Intel - лучше Fizon, но намного дороже.

Основные производители плат памяти - это Samsung, SanDisk, Intel и Toshiba. Но платы памяти не настолько отличаются, поэтому большого значения выбор производителя платы не имеет.

SSD (solid state drive, накопитель на твёрдотельной памяти, твёрдотельный накопитель — рус.) — накопитель информации, основанный на чипах энергонезависимой памяти, которые сохраняют данные после отключения питания. Являются относительно новым видом носителей информации, а первое проявление и развитие, чипы энергонезависимой памяти получили от Flash накопителей и обычной RAM памяти.

Содержит такие же интерфейсы ввода-вывода как и современные . В SSD не используются движущиеся части и элементы как в электромеханических устройствах (жёсткие диски, дискеты), что исключает вероятность износа механическим путём.

Большинство современных твёрдотельных накопителей основаны на энергонезависимой NAND памяти. Существуют накопители корпоративного класса, которые используют RAM память вкупе с резервными системами питания. Это даёт очень большие скорости передачи данных, но и цена одного гигабайта очень высока по меркам рынка.

Существуют гибридные версии SSD и HDD накопителей.

Они включают магнитные пластины для большого объёма хранимой информации и небольшой по объёму SSD накопитель в одном корпусе. Самые часто использующиеся данные хранятся в SSD накопителе и обновляются по мере их актуальности из блока HDD . При обращении за этими данными, они считываются с высокой скоростью из твёрдотельной памяти не обращаясь к более медленным магнитным пластинам.

Из чего состоят SSD накопители .

* на примере NAND памяти

Твёрдотельный накопитель состоит из самих чипов NAND , управляющего привносящего все функции, чипа энергозависимой и печатной платы на которой всё это распаяно.

Иногда в SSD накопителях используется небольшая батарея , чтобы при отключении питания, все данные из кэша можно было бы переписать в энергонезависимую память и сохранить все данные в целостности. Есть прецеденты, что в накопителях с MLC памятью при отключении питания, пропадала часть или все данные. С SLC памятью, таких проблем замечено не было.

Память.

Практически все твёрдотельные накопители высокого, среднего и бюджетного класса используют энергонезависимую NAND (flash ) память из-за её относительно низкой стоимости , способности сохранять данные без постоянного поддержания питания и возможность реализации технологии сохранения данных при неожиданном отключении питания.

Благодаря компактной компоновке чипов, производители могут выпускать SSD накопители в формфакторе 1.8 ; 2.5 ; 3.5 и меньше, если речь идёт о устройствах без защитных упаковок. Например для ноутбуков или внутреннего размещения в компьютере.

В большинстве SSD накопителей используется дешёвая — память, которая может вмещать в одну ячейку более одного бита . Это очень результативно сказывается на цене готового изделия и способствует популяризации данных накопителей. Но есть у MLC памяти и большие недостатки. Это низкая долговечность ячеек и более низкая скорость записи и чтения, чем у накопителей на основе .

SLC записывают только один бит в ячейку и это обеспечивает до 10 раз лучшую долговечность и до 2-х раз более высокую скорость в сравнении с MLC . Есть и один недостаток — цена накопителей на SLC памяти примерно в два раза выше чем цена накопителей на MLC памяти. Это обусловлено большими затратами на производство, а в особенности потому, что чипов SLC того же объёма, требуется в среднем в два раза больше для достижения того же объёма в сравнении с MLC .

Контроллёр SSD.

Практически все показатели SSD накопителя зависят от управляющего контроллёра. Он включает в себя микропроцессор , который управляет всеми процессами памяти с помощью специальной прошивки ; и моста между сигналами чипов памяти и шины компьютера (SATA, ).

Функции современного SSD контроллёра:

• TRIM .
• Чтение запись и кеширование.
• Коррекция ошибок (ECC ).
• Шифрование (AES).
• Возможность S.M.A.R.T мониторинга.
• Пометка и запись о нерабочих блоках для добавления их в чёрный список.
• Сжатие данных (Sandforce контроллёры например).

Все контроллёры памяти нацелены на параллельно подключенную NAND память. Так как шина памяти одного чипа очень мала (максимум 16 бит ), используются шины многих чипов подключенных параллельно (аналогия RAID 0 ). К тому же, отдельно взятый чип отнюдь не обладает отличными характеристиками, а наоборот. Например высокую задержку ввода-вывода. Когда чипы памяти параллельно объединены, эти задержки скрываются, распределяясь между ними. Да и шина растёт пропорционально каждому добавленному чипу, вплоть до максимальной пропускной способности контроллёра.

Многие контроллёры, умеют использовать 6 Гбит/c , что в купе с контроллёрами поддерживающими скорость обмена данными 500мб/c , даёт ощутимый прирост производительности в чтении/записи и полное раскрытие потенциала SSD накопителя.

Кэш память.

В SSD накопителях применяется кэш память в виде энергозависимой DRAM микросхемы, наподобие как в жёстких дисках.

Но в твёрдотельных накопителях она несёт ещё одну важную функцию . Часть прошивки и самые часто изменяющиеся данные находятся в ней, сокращая износ энергозависимой NAND памяти. В некоторых контроллёрах, не предусмотрено использование кеш памяти, но тем не менее они достигают высоких показателей в скорости ().

Интерфейсы для подключения SSD.

Самыми распространёнными интерфейсами для SSD потребительского класса являются SATA 6 Гбит/c , и USB 3.0 . Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя.

В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA ).

Преимущества и недостатки SSD накопителей в сравнении с HDD.

Плюсы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками):

• Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.
• Значительно более высокая скорость произвольного доступа.
• Значительно более высокая скорость доступа.
• Скорость передачи данных значительно выше.
• Не требуется дефрагментация.
• Беззвучны, так как не имеют механических частей.
• Не создают вибраций.
• Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций.
• Немного меньшее энергопотребление.

Минусы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками).

• Износ ячеек. Хоть в SSD накопителях и отсутствуют механические части, чипы памяти изнашиваются (mlc ~10000 перезаписей, slc ~100000 ).
• Ёмкость значительно меньше.
• Цена значительно выше по соотношению ГБ/$
• Невозможность восстановить утерянные данные после команды или просто после форматирования.

В твёрдотельных накопителях применяется команда (инструкция) TRIM для увеличения скорости записи. Совместно с некоторыми микроконтроллёрами, TRIM позволяет добиться и небольшого увеличения скорости чтения. Все твурдотельные накопители, которые выпускаются с 2012 года имеют поддержку TRIM . В более ранних, для включения данной инструкции может потребоваться прошивка новой микропрограммой. В большинстве случаев, при прошивке все данные безвозвратно удаляются.

SSD накопители ещё совсем новое поколение накопителей информации и они не являются сбалансированными во всех отношениях продуктами. Тем не менее, для энтузиастов, клиентов корпоративного класса и использования в серверных системах они выгодно отличаются по показателю производительности, что может быть решающим фактором к покупке. Новый виток эволюции , твёрдотельные накопители получат с массовым производством чипов памяти Ferroelectric RAM (FRAM , FeRAM ). Это позволит повысить уровень долговечности ячеек SSD накопителей.

Но не факт что за SSD накопителями будущее. Каждый новый техпроцесс, как показала практика, уменьшает скорость чтения/записи и увеличивает количество возникающих ошибок, которые тоже нужно убирать с помощью системы коррекции ошибок в ущерб производительности. Причём для SLC этот показатель приемлем, но вот с MLC и TLC (triple level cell ) всё очень и очень печально. С каждым новым поколением, без значительных новых прорывов, скорость будет падать. А к 4 нм, опустится практически до уровня HDD 2012 года.

Преимущества и недостатки твердотельных накопителей перед HDD... Какие они?! Твердотельные накопители, или SSD, появившись на рынке относительно недавно, несмотря на высокую стоимость, успели приобрести популярность у пользователей, которым важна скорость работы.

Твердотельный накопитель представляет собой запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. Также в состав SSD входит управляющий контроллер. Память, на основе которой работают твердотельные накопители, подразделяется на два вида: flash и RAM.

Чаще всего SSD используются в небольших устройствах (коммуникаторах, ноутбуках, смартфонах), где значимым требованием является стойкость накопителя к ударам и вибрации, а также небольшой размер. Использование твердотельных накопителей в ПК способствует заметному увеличению производительности.

Популярность SSD растет очень быстро: их стоимость, хотя в данный момент и заметно выше HDD, постепенно снижается; некоторые компании, к числу которых относится, к примеру, продавшая бизнес по изготовлению жёстких дисков компании Seagate Samsung, уже полностью отказались от производства HDD, переключившись на разработку и создание твердых накопителей.

История возникновения и дальнейшего развития SSD

Несмотря на то, что широкое распространение твердотельные накопители получили совсем недавно, первый прототип подобного носителя информации был создан еще в 1978 году. Первый полупроводниковый накопитель, работающий на основе RAM-памяти, был разработан компанией StorageTek (США). Через четыре года другая американская компания Cray начала использование SSD на основе RAM-памяти в своих суперкомпьютерах Cray-1 и Cray X-MP.

Первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти был разработан в 1995 году компанией M-Systems (Израиль).

Начиная с 2005 года, на рынке все чаще стали появляться ноутбуки и нетбуки, в состав которых входил SSD. Первой компанией, выпустившей устройство с твердотельным накопителем размером 4 Гб, была ASUS. Постепенно скорость и объем устройств увеличивались. В 2008 году разработчики Mtron Storage Technology (Южная Корея) представили на выставке в Сеуле 128-гигабайтный твердотельный диск с параметрами записи и чтения 240 МБ/с и 260 МБ/с соответственно. В 2009 году компания OCZ разработала SSD объёмом 1 терабайт.

Преимущества SSD

Плюсы твердотельных накопителей очевидны. Отсутствие движущихся частей привело к их высокой механической стойкости, быстрого считывания файлов, независимо от расположения их фрагментов, а также абсолютно бесшумной работе. Скорость чтения и записи во много раз превосходит пропускную способность лучших интерфейсов HDD, включая SATA II, SATA III и другие.

Отсутствие магнитных дисков позволило значительно уменьшить размер SSD, а также снизить влияние на него внешних электромагнитных полей, которые легко способны причинить вред жестким дискам и хранящейся на них информации.

Также SSD характеризует более широкий диапазон температур и низкое электропотребление.

Недостатки современных SSD

Ключевым недостатком твердотельных накопителей, из-за которого установить их в ПК могут позволить себе не многие, является их высокая стоимость, прямо пропорциональная их емкости. Цена более распространенных сегодня HDD зависит исключительно от входящих в их состав пластин и возрастает по мере повышения их объема гораздо медленнее.

Основной недостаток NAND SSD (накопителей, основанных на использовании энергонезависимой памяти) – это, в первую очередь, ограниченное число циклов перезаписи: десять тысяч для обычной флеш-памяти (MLC, Multi-level cell) и сто тысяч для более дорогого вида (SLC, Single-level cell). Для того чтобы предупредить неравномерный износ, в SSD встраивается специальные схемы: контроллер сохраняет информацию о том, какие блоки являются наименее перезаписываемыми и при необходимости начинает более активно их использовать. Количество циклов у RAM SSD и у новейшей технологии FRAM практически безгранично, их вполне хватит для 40 лет непрерывного использования.

Невозможность восстановления информации

Твердотельные накопители не позволяют восстановить информацию вследствие использования команды TRIM, поэтому все recovery-утилиты становятся бесполезными. Кроме того, информация на SSD становится безвозвратно потерянной, если при превышении или перепаде напряжения. Если в жестких дисках чаще всего сгорает только плата контроллера, твердотельный носитель сгорает полностью. Аппаратный сбой SSD, произошедший из-за выхода из строя чипа контроллера или flash-памяти, приведет к тому, что информация будет утрачена без возможности восстановления.

SSD и выбор операционной системы Windows

На ускорение износа SSD влияет и использование устаревших и даже ряда актуальных операционных систем, в которых не учитывается их специфика. Уменьшение срока эксплуатации твердотельных накопителей вследствие работы некоторых служб ОС связано с тем, что они рассчитаны только на работу с HDD,

Потому применяют на SSD технологии, которые ускоряют работу жестких дисков, но не оказывают никакого положительного влияния на быстродействие твердотельных накопителей, а напротив, уменьшают их срок эксплуатации.

В семействе ОС Windows оптимизация работы с SSD была внедрена лишь, начиная с седьмой версии. На твердых накопителях Windows 7 не использует дефрагментацию, а также технологии Superfetch и ReadyBoost, необходимые для ускорения чтения и записи на жестких дисках. Предыдущие версии Windows, включая относительно недавно появившуюся ОС Vista, требуют дополнительных настроек для снижения износа SSD. В первую очередь, необходимо отключить дефрагментацию, которая все равно не оказывает на быстродействие твердотельных накопителей никакого влияния.

Настройка Windows 7 для работы с SSD

Для того чтобы предупредить быстрое изнашивание SSD, следует отключить в системе некоторые службы и операции.

Прежде всего, следует отключить использование в системе файла подкачки, который предназначен для хранения временных данных, необходимое при недостатке объема ОЗУ. Однако столь часта запись и перезапись на SSD приведет к тому, что ячейки памяти быстро износятся. Поэтому если объем вашей памяти превышает 4 Гб, лучшим решением будет отключить файл подкачки. Если объем памяти меньше 4 Гб, то проще всего будет перенести файл подкачки на жесткий диск или нарастить объем ОЗУ.

Индексирование и кэширование SSD является абсолютно не нужными операциями, так как твердотельный накопитель и так работает очень быстро.

Вследствие того, что прямой доступ SSD к файлам осуществляется весьма быстро, дефрагментация является ненужной, более того, она только вредит ячейкам SSD.

Еще одни компоненты операционной системы, которые стали ненужными после установки ее на SSD, это Prefetch и SuperPrefetch, предназначенные для ускорения начальной загрузки и запуска программ.

Чтобы отключить эти службы, откройте реестр Windows и измените параметры EnablePrefetcher и EnableSuperfetch значения на ноль.

SSD и альтернативные операционные системы

TRIM-поддержка твердотельной памяти появилась в Mac OS X в версии 10.7 (Lion). В 2010 году компания Apple запустила в продажу компьютеры Air, в комплектацию которых входила твердотельная память. Первоначально, по желанию покупателя, SSD можно было заменить на обычный жесткий диск, однако, начиная с 2010 года, компания полностью отказалась от использования в этой линейке HDD для уменьшения размера корпуса компьютера, а также снижения его веса. Объем памяти в линейке Air составляет от 64 Гб до 512 Гб.

В 2012 году в продаже появился новый MacBook Pro, работающий на основе флеш-памяти. Опционально в компьютер можно инсталлировать до 768 Гб флеш-памяти.

TRIM-поддержка SSD в операционных системах Linux появилась, начиная с версии ядра 2.6.33. В настройках монтирования накопителя следует указать опцию «discard».

SSD или HDD: что выбрать?

В настоящее время твердотельные накопители все более уверенно отвоевывают у жестких дисков долю рынка. И хотя говорить о наступлении периода окончательного перехода на SSD и снятия с продажи HDD еще рано, становится ясно, что в какой-то момент это станет неизбежным. Те, кто установил твердотельный накопитель в качестве системного диска, уже успели увидеть разницу в быстродействии, которая заметна даже без использования специальных тестов.

Накопители на flash-памяти отличает быстрое время доступа, высокая скорость передачи информации и улучшенная производительность, что позволяет сделать работу с операционной системой и установленными приложениями намного более быстрой. Помимо этого, SSD характеризует абсолютно бесшумная работа, надежность и низкое потребление энергии.

На данный момент на рынке комплектующих имеется множество твердотельных накопителей от различных производителей, поэтому выбрать среди них наилучший вариант не так просто. Однако скорость любой модели SSD, даже самой медленной и дешевой, во много раз превосходит аналогичный параметр жесткого диска.

Сравним каждый из технических параметров твердотельных накопителей и жестких дисков отдельно.

Производительность

Практически каждый SSD в два или три раза превышает традиционный жесткий диск по скорости взаимодействия. Запуск программ и операционной системы, выход из спящего или ждущего режима, установка приложений, работа с файлами (копирования, архивация, разархивация) происходит на твердотельных накопителях заметно быстрее.

Чтобы определить более высокую производительность SSD, можно даже не делать никаких измерений, так как ее легко заметить даже «на глаз». Запуск программного обеспечения становится намного более быстрым, операционная система также работает без задержек. Особенно заметной является скорость ухода в ждущий или спящий режим, а также выхода из него.

SSD являются прекрасным выбором для пользователей, которым важна именно скорость работы.

Сравнение производительности HDD и SDD

Если протестировать с целью сравнения один из лучших в настоящее время HDD Seagate Barracuda XT с объемом 3 Тб и скоростью 7200 об/мин и SSD Samsung 470 Series предыдущего поколения, становится ясно, насколько заметно отличается быстродействие жестких дисков и твердотельных накопителей.

Futuremark PCMark 7, имитируя стандартную работу компьютера, демонстрирует, что практически при любых видах работ SSD выполняет задачу в три-четыре раза быстрее жесткого диска. При этом, данный тест учитывает производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты, что позволяет увидеть картину, практически аналогичную той, что создается при обычном использовании.

К единственным исключениям, когда результаты HDD и SDD оказываются почти равными, относится работа с видео в Windows Movie Maker и загрузка Windows Media Center.

Наиболее яркий пример, когда пользователь может увидеть и оценить быстроту носителя информации, - это перенос и копирование данных. На старых компьютерах это время может занимать такой большой период, что пользователь вынужден сидеть перед экраном и ожидать, когда операции с файлами будут закончены.

Сравнение трех носителей: SSD, HDD со скоростью 7200 оборотов и HDD со скоростью 5400 оборотов показывает, насколько более быстрыми являются твердотельные накопители. При данном тестировании файлы копировались и переносились с одного логического диска на другой, что привело к тому, что носитель одновременно и читал, и записывал данные.

Как видим, скорость SSD при работе с файлами и архивами в несколько раз превышает возможности жесткого диска.

Данный тест позволяет определить то, насколько заметным будет быстродействие SSD при решении ежедневных задач, с которыми постоянно сталкивается пользователь. Для тестирования было подобрано два типа программ: 1) те, что наиболее часто используются пользователями, 2) большие пакеты, инсталляция которых обычно является весьма длительной.

Тестирование показало, что скорость установки приложений на SSD в два или три раза выше, по сравнению с HDD. Исключениями являются лишь программы Acronis и Office 2007.

Сохраняется преимущество SSD и при запуске приложений, хотя в этом случае временной период настолько мал, что вряд ли будет сильно заметен пользователю.

Объем и возможность хранения файлов

Если вам требуется носитель для хранения больших объемов информации, таких как видеозаписи или фильмы, то гораздо лучше будет остановить свой выбор на жестком диске. Приобретение SSD для хранения на нем файлов – это ненужная роскошь, так как стоимость твердотельных накопителей заметно выше и, к тому же, напрямую зависит от его объема. Даже самая небольшая модель объемом 128 Гб отличается весьма высокой стоимостью, тогда как жесткий диск с объемом 500 Гб можно приобрести по весьма невысокой цене.

Однако если вы планируете использовать SSD в качестве системного, то вам вполне хватит минимального на сегодняшний день объема в 128 Гб. Этого объема вполне достаточно для создания рабочей системы, где будет установлена ОС Windows 7, необходимые программы и даже несколько игр. А для хранения мультимедийных файлов и архивов можно установить дополнительный HDD. Если вы собираетесь установить SSD в ноутбук, то для хранения файлов можно приобрести внешний жесткий диск.

Надежность и стойкость к ударам и вибрации

Значимый параметр SSD, выгодно отличающий его от жестких дисков, - это надежность в использовании, которая обеспечивается, благодаря тому, что твердотельный накопитель абсолютно не чувствителен к ударам и вибрации. Особенно это актуально для ноутбуков, которые часто приходится носить с собой. Такие устройства нередко подвергаются ударам, и порой только встроенный акселерометр, отключающий HDD при падении, спасает его от потери данных или поломки.

Использование SDD позволяет забыть о том, что вам нужно стараться не трясти ноутбук. К примеру, когда устройство едва начинает переходить в спящий режим (а в это время оно весьма активно записывает данные на носитель), вы можете уже укладывать его в сумку. Если сделать это с ноутбуком со встроенным HDD, то жесткий диск будет легко вывести из строя.

Долговечность SSD и HDD

В тоже время SDD все еще проигрывают жестким дискам по их долговечности. Недорогие SSD первого поколения, установленные, к примеру, на EEE PC, уже начали постепенно выходить из строя. И если спрогнозировать механический износ HDD практически невозможно, то у твердотельных накопителей есть ограниченное число циклов перезаписи, которое в настоящее время является его основным недостатком.

Предполагается, что развитие технологий приведет к тому, что энергонезависимая память будет изготавливаться из других материалов, таких как, к примеру, FeRam, однако пока таких накопителей еще нет в продаже. В 2014 году компания HP планирует начать продажу накопителей на основе технологии ReRAM.

Физические размеры обоих носителей

Для некоторых пользователей значительным преимуществом SSD является их небольшой вес и размер. Твердотельные носители заметно меньше жестких дисков, что, во-первых, дает возможность значительно снизить размер устройства (это особенно актуально для ноутбуков и нетбуков), а во-вторых, позволяет разместить в стойке корпуса ПК большее количество накопителей.

Стоимость SDD и HDD в сравнении

Цена – это тот параметр, по которому SSD безнадежно проигрывают жестким дискам. Современные твердотельные накопители стоят в три-четыре раза дороже HDD, емкость которого в три раза больше.

Стоит ли тратить деньги за быстродействие и скорость, решать вам. На наш взгляд, это имеет смысл только в том случае, если ваша работа с ПК или ноутбуком является постоянно и активной. В этом случае вы сбережете не только время, но и нервы, избавившись от раздражения, связанного с тем, что система и приложения сильно тормозят.

На чем же остановить свой выбор?

Хотя технологии создания SSD весьма активно развиваются, говорить о том времени, когда они полностью заменят жесткие диски, еще рано. Твердотельным накопителям нет равных в обеспечении более высокой производительности и скорости при использовании их в качестве системных дисков, однако они заметно уступают HDD в случае, если речь идет о хранении файлов.

Для большинства задач, с которыми сталкиваются пользователи домашних ПК, прекрасно подойдет комплектация с двумя носителями: SSD, где следует разместить операционную систему, а также исполняемые файлы и кэши программ, и HDD большого объема для хранения фильмов, музыки, фотографий и документов.

Бюджетный вариант комплектации может прекрасно обойтись и без использования твердотельных накопителей, компьютеры же, работающие исключительно с SSD, в силу своей неоправданно высокой стоимости, встречаются крайне редко.