Типы накопителей. Применение HDD, SSD и SSHD дисков

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

Что такое SSD

SSD диск - компьютерное не механическое запоминающее устройство, состоящее из микросхем памяти и микроконтроллера. Происходит от английского Solid State Drive, что в буквальном переводе означает – твердотельный накопитель.
В этом определении каждое слово имеет смысл. Не механическое устройство означает, что в нем нет механических частей – внутри ничего не движется, не жужжит и не шумит. Как следствие - ничего и не стачивается, не изнашивается. Поскольку SSD диски пришли на смену традиционным механическим, то это свойство очень важно. Старым дискам были страшны вибрации во время работы, твердотельным накопителям – нет.
Микросхемы памяти используются для хранения информации. Контроллер на диске позволяет получать данные из ячеек памяти и записывать в них, передавая данные на общий интерфейс компьютера, вне зависимости от специфики работы памяти носителя. Гигантская флешка – вот что такое SSD диск, может показаться на первый взгляд, но только с кучей бесполезных компонент.

Для чего нужен SSD

В любом компьютере SSD идет на замену обычным HDD. Он работает быстрее, имеет маленькие габариты и не издает звуков. Высокая скорость загрузки приложений и операционной системы повышает комфортность в работе с ПК.
Что такое SSD в ноутбуке, где каждый ватт энергии на счету? Разумеется, в первую очередь – это очень экономный носитель информации. Он способен работать с зарядом аккумулятора дольше. К тому же у него очень небольшие размеры, что позволяет включать SSD в самые компактные аппаратные конфигурации.

Из чего состоит SSD

Небольшой корпус, в котором расположена маленькая печатная плата – это SSD диск внешне. На эту плату припаяно несколько микросхем памяти и контроллер. На одной из сторон этой коробки находится специальный разъем – SATA, который позволяет подключать SSD диск как любой другой накопитель.
Микросхемы памяти используются для хранения информации. Это не оперативная память, которая есть в каждом компьютере. Память в SSD диске способна хранить информацию и после выключения. Память SSD дисков энергонезависима. Как у обычного диска данные хранятся на магнитных пластинах, здесь данные хранятся в специальных микросхемах. Запись и чтение данных происходит на порядок быстрее, чем при работе с пластинами механических дисков.
Контроллер на диске – такой себе узкоспециализированный процессор, который умеет очень эффективно распределять данные в микросхемах. Также он выполняет часть служебных операций по чистке дисковой памяти и перераспределении ячеек при их изнашивании. Для работы с памятью очень важно выполнять своевременно служебные операции, чтобы не произошло потери информации.
Буферная память, как и на обычных дисках, используется для кэширования данных. Это быстрая оперативная память на SSD накопителе. Данные, вначале читаются в буферную память, изменяются в ней, а затем только пишутся на диск.

Как работает SSD диск

Принцип работы SSD диска основан на специфике работы ячеек памяти. Больше всего распространена сейчас память типа NAND. Обработка данных осуществляется блоками, а не байтами. Ячейки памяти имеют ограниченный ресурс циклов перезаписи, то есть чем чаще данные пишутся на диск, тем быстрее он выйдет из строя.
Чтение данных выполняется очень быстро. Контроллер определят адрес блока, который нужно считать, и обращается к нужной ячейке памяти. Если в SDD диске читается несколько непоследовательных блоков, то это никак не сказывается на производительности. Просто происходит обращение к другому блоку по его адресу.
Процесс записи данных сложнее и он состоит из ряда операций:
- чтение блока в кэш;
- изменение данных в кэш памяти;
- отработка процедуры стирания блока на энергонезависимой памяти;
- запись блока во флеш-память по адресу, вычисленному специальным алгоритмом.
Запись блока требует нескольких обращений к ячейкам памяти на диске SSD. Появляется дополнительная операция по чистке блока, перед записью. Для того, чтобы ячейки флеш-памяти изнашивались равномерно, контроллер специальным алгоритмом вычисляет номера блоков перед записью.
Операция стирания блоков (TRIM) выполняется SSD дисками во время простоя. Это делается для того, чтобы уменьшить время выполнения записи блока на диск. При записи алгоритм оптимизируется путем удалением этапа стирания: блок просто помечается как свободный.
Операционные системы выполняют самостоятельно команду TRIM, которая приводит к чистке подобных блоков.

Виды SSD дисков

Все SSD диски разделяются на несколько видов в зависимости от того, по какому интерфейсу они подключатся к компьютеру.
- SATA – диски подключаются к компьютеру по тому же интерфейсу, что и обычные HDD. Выглядят они как диски для ноутбуков и имеют размер 2,5 дюйма. Вариант mSATA более миниатюрен;
- PCI-Express – подключаются как обычные видеокарты или звуковые карты в слоты расширения компьютера на материнской плате. Обладают более высокой производительностью и, чаще всего, ставятся на серверах или вычислительных станциях;
- M.2 – миниатюрный вариант чаще PCI-Express интерфейса.
В современных SSD накопителях используется в основном NAND память. По ее типу их можно разделить на три группы, которые появлялись хронологически: SLC, MLC, TLC. Чем новее становилась память, тем ниже становилась надежность ее ячеек. Емкость при этом росла, что помогало снизить себестоимость. Надежность диска целиком зависит от работы контроллера.
Не все производители SSD дисков сами изготавливают флеш-память для своих устройств. Свою память и контроллеры производят: Samsung, Toshiba, Intel, Hynix, SanDisk. Мало кто из пользователей слышал о SSD диске производства Hynix. Известный производитель флеш накопителей Kingston использует память и контроллеры фирмы Toshiba в своих дисках. Samsung сам занимается развитием технологий по производству памяти и контроллеров и комплектует ими свои SSD накопители.

Характеристики SSD

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

Твердотельные накопители (SSD) - преимущества и недостатки

Для начала давайте разберёмся в определениях. Жёсткий и твёрдотелый - в чём разница?

Что же такое жёсткий диск , который также очень часто называют HDD, винчестер, хард, винт и т. д.?

HDD (англ. hard disk drive) - устройство хранения данных, основанное на принципе магнитной записи. Информация записывается на пластины, покрытые слоем ферромагнетика. Диски закрепляются на шпинделе, который вращается с очень высокой скоростью (до 15 000 оборотов в минуту). Помимо механической части присутствует также и блок электроники, собственно, который и управляет всей механикой устройства.

Первый серийный жёсткий диск был произведён компанией IBM в 1956 году, весил 971 кг, имел общий объём памяти около 3,5 мегабайта. История стремительно развивалась, и к 2011 году нормой для винчестера стал 1 терабайт. На данный момент существуют двух- и даже трёхтерабайтные накопители.

Принцип работы жёсткого диска базируется на регистрации изменений магнитного поля вблизи головки диска.
Основными игроками на рынке жёстких дисков являются компании Fujitsu , Seagate , Western Digital , Samsung , Hitachi .

Чем больше становился объём жёстких дисков, тем больше становился объём передаваемой информации. В общей механической структуре жёсткого диска и кроется основной его недостаток - относительно невысокий объём передаваемых данных в секунду (средние модели производителей на данный момент обладают установившейся скоростью передачи данных около 100-150 Мб/с). Кроме того, чем выше скорость передачи данных, тем сильнее греется жёсткий диск.

Для многих задач, а также повседневного использования компьютера этих скоростей вполне хватает, однако при специализированном использовании (графические станции, профессиональные игровые компьютеры, вычислительные центры и др.) именно жёсткий диск накладывает существенные ограничения на общую производительность системы.

Первые разработки по изобретению принципиально нового носителя были начаты в 1970-х годах. В 1978 году компания StorageTek представила первый полупроводниковый накопитель современного типа, тем самым заложив фундамент в разработку твёрдотелых накопителей SSD. И только в 2008 году южнокорейской компании удалось создать первый SSD объёмом 128 Гб, похожий на современные аналоги, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле.

Массовое производство было организовано только в 2009 году. На данный момент существуют накопители объёмом 720 Гб, стоимость которых начинается от 60 000 рублей, например модель IBIS OCZ 3HSD1IBS1-720G от компании OCZ.

Итак, что такое SSD

В переводе с английского solid-state drive, значит, «диск без движущихся частей». Твёрдотелый накопитель - это запоминающее устройство, принцип работы которого основан на использовании перезаписываемых микросхем и контроллера. Часто пользователи путают терминологию и называют SSD жестким диском. Это неправильно -ввиду технических особенностей твердотелых дисков. Отличительной особенностью носителя данного типа от HDD является то, что при чтении данных с SSD нет необходимости в совершении механических операций, всё время уходит только на передачу адреса и непосредственно самого блока. Соответственно, чем быстрее сама память устройства и контроллера, тем быстрее осуществляется общий доступ к данным.

Однако с процессом изменения или стирания данных у SSD-накопителей не всё так просто. Это связано с тем, что память пишется блоками по 4 Кб, а стирается по 512 Кб.

При модификации блоков происходит следующая последовательность действий:

1. Во внутренний буфер считывается блок, который содержит изменения.
2. Производится необходимая модификация байт.
3. Блок стирается из флеш-памяти.
4. Вычисляется новое местоположение данного блока.
5. Блок записывается на новое место.

Во время удаления файлов физически они не удаляются, а только помечаются системой как удаленные, однако SSD не знает, какие именно данные являются пользовательскими, а какие удалёнными, и фактически приходится все блоки обрабатывать по вышеупомянутой схеме. Данная система приводит к тому, что при большом количестве данных на диске общее время работы значительно увеличивается, что тормозит всю работу.

Безопасность и надежность SSD

Если говорить о возможности восстановления данных с SSD, то можно отметить следующие моменты:

Данные не удаляются сразу, как и в HDD, даже если перезаписать файл по верху другими данными.
Процесс восстановления данных достаточно трудоёмок, в связи с тем что необходимо правильно подобрать порядок, объединить результаты, а также выбрать необходимый алгоритм, эмулирующий работу контроллера носителя.

Надёжность SSD напрямую зависит от надёжности контроллера и его прошивки, поскольку именно контроллер располагается между интерфейсом и микросхемами памяти и вероятность его повреждения, в случае неполадок с питанием, очень велика.

Правила работы с твёрдотелыми носителями для продления их цикла жизни и повышения общей скорости:

Все данные, которые часто меняются (различные временные данные, swop-файлы и т. п.), перенести на обычный HDD.
Отключить дефрагментацию диска.
Периодически обновлять прошивку контроллера.
Оставлять около 20 % раздела диска постоянно свободными, это повысит общую производительность.

Преимущества SSD перед жёсткими дисками:

Очень высокая скорость чтения блоков данных, которая фактически ограничивается только пропускной способностью интерфейса контроллеров.
Низкое энергопотребление.
Бесшумность.
Отсутствие механических частей, что ведёт к меньшему числу возможных поломок.
Малые габаритные размеры.
Высокая температуростойкость.

Недостатки SSD:

Ограниченное число циклов перезаписи ячеек памяти (от 10 000 до 100 000 раз). По достижении лимита ваш накопитель просто перестанет работать.
Высокая цена. По сравнению с ценой HDD за 1 Гб (около 1,6 руб/Гб у HDD объёмом 1 Тб против 48 руб/Гб у SSD объёмом 128 Гб).
Невысокий объём диска по сравнению с HDD.
Проблема совместимости с некоторыми версиями операционных систем (некоторые ОС попросту не учитывают специфику твёрдотелых носителей, что приводит к очень быстрому износу носителя).

Компании и производители SSD, которым смело можно доверять:

Примеры моделей:

Средняя стоимость - 15 000 руб.

Отличный представитель семейства твёрдотелых, обладающий скоростью чтения до 355 Мб/с и скоростью записи до 215 Мб/с, подключается через интерфейс класса SATA 6 Гб/с.

128Gb Kingston SV100S2/128G SATA 2.5" V100-Series

Средняя цена - 6000 руб.

Хороший SSD-носитель, имеющий интерфейс подключения типа SATA-2. По техническим характеристикам от производителя - скорость записи до 230 Мб/с, скорость чтения до 250 Мб/с.

SSD Corsair CSSD-V64GB2-BRKT

Более дешёвый накопитель, меньшего объёма, с интерфейсом подключения SATA.

Средняя стоимость - 3700 р. Обладает скоростью записи до 130 Мб/с и чтения до 215 Мб/с.

Выводы

На данном этапе развития технологий, когда твёрдотелые носители практически в 30 раз дороже жёстких дисков по цене за 1 гигабайт, целесообразность использования SSD в повседневной жизни обычного пользователя спорна, однако если вы хотите ускорить время загрузки операционной системы и похвастаться этим перед друзьями, то SSD точно для вас. Оправданно использование SSD в мобильных устройствах, серверах, имеющих высокую нагрузку на дисковую систему, а также в тех случаях, когда используются профессиональные приложения, требующие высокой скорости доступа к данным.

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

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

Что такое твердотельный накопитель?

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

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

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

Сравнение твердотельных накопителей с традиционными жесткими дисками

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Уход за твёрдотельным SSD накопителем

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

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

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

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

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

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

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

Твёрдотельный накопитель для меня?

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

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

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

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

Преимущества SSD перед HDD.

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

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

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

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

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

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

Устройство SSD-диска.

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

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

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

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

Типы памяти в SSD.

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

Начнём с памяти.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Производители NAND-памяти:

Intel/Micron ;

Toshiba/SanDisk ;

Samsung .

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

Память 3D XPoint и накопители Intel Optane.

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

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

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

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

Контроллеры SSD накопителей.

На момент написания статьи наибольшее распространение получили следующие контроллеры:

Об установке Windows на SSD.

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