Твердотельный накопитель. Твердотельный накопитель (SSD), зачем он нужен

Добрый день. Пользователи компьютеров уже давно привыкли, что внутренние жесткие диски называют HDD. Но, не так давно, на рынках стали появляться жесткие диски SSD. Многие люди плохо себе представляют, а что же это такое, диск SSD? Есть ли необходимость заменять ими обычный диск HDD? На самом ли деле эти твердотельные диски так хороши, как о них рассказывают пользователи?

Что такое SSD диск

SSD – это, как я уже заявил, твердотельный диск. У данного диска применяется память NAND. Чем она интересна, для данной памяти не требуется электричество, чтобы сохранять информацию. Могу сказать более понятным вам языком, этот диск можно сравнить с флешь картой приличных размеров. По сути, это и есть флешка.

Я уже писал о флешь карте на 1 Тб, и на 2 Тб. Технология очень похожа. С той лишь разницей, что на 1 и 2 ТБ флешки, о которых я писал, это именно флешь карты. А SSD это – жесткий диск и у него очень приличная скорость записывания и считывания данных.

Отличие SSD от HDD и их особенности

Для того, чтобы мы смогли выявить данные отличия твердотельных дисков от дисков, с крутящимися механизмами, давайте коснёмся теории и работы этих накопителей.

HDD – это ряд круглых пластин из металла, которые вращаются на шпинделе. Данные прописываются по поверхности пластин специальной небольшой головкой. Если человек начинает копировать на диск любую информацию, или просто запускает софт, головка диска начинает движение, чтобы найти, то место, где находится нужная человеку информация.

Больше всего это напоминает обычные пластинки советских времён, которые так любили жители нашей страны. Но, вместо иголочки в этой конструкции находится головка для считывания данных.

Достоинства SSD перед HDD

У Диска SSD нет ни одной детали, которая бы двигалась.
Исходя из первого пункта, твёрдонакопитель не нагревается, в отличие от HDD, который очень сильно греется, когда работает сложная программа или игра.
Так как диск не движется, работает он бесшумно. Так же, бесшумность получается, из-за небольшого по мощности кулера, которому не обязательно охлаждать диск.
Из-за отсутствия движущихся частей получается малое потребление электроэнергии, меньше примерно в два раза.
Самое гласное, подобный диск очень быстро откликается на действие человека. То есть, если вы установите на такой диск Windows, запускаться компьютер будет очень быстро.

Я вам представил главные преимущества дисков SSD, которые вы можете проверить сами. Но, что интересно, люди до сих пор задают подобные вопросы и сравнивают достоинства этих Жестких Дисков:

Из-за отсутствия движущихся частей твердотельные диски работают без звука и срок их эксплуатации значительно выше. Обычные диски ломаются чаще всего именно из-за повреждения извне – у твердотельных дисков этой проблемы нет.
Температура твердотельного диска постоянно находится на необходимом уровне, в независимости от того, охлаждает его кулер или нет. Движущийся же диск без вентилятора может сильно перегреться. Перегрев может привести к сбоям в программе или его механической части.

Недостатки SSD дисков

Главным недостатком твердотельного диска является его цена. Она продолжает оставаться приличной и имеет прямую взаимосвязь с его объёмом. Вторым недостатком такого диска является меньшее количество циклов запись/удаление. Подвижный винчестер можно перезаписывать и включать/выключать очень много раз. Твердотельный имеет в этом смысле ограничения. Но, данные ограничения в записях на практике трудно достижимы.

Как правило, срок гарантии SSD в районе трех — пяти лет. Но, в обычной жизни работают такие диски значительно дольше. Отсюда, не сильно беспокойтесь по данному вопросу.

Самое интересное, что есть гибрид, в котором задействована часть от твердотельного диска, и есть движущиеся элементы. Называется гибрид SSHD. Производители в SSHD диске постарались совместить преимущества от двух этих дисков. Но, высокая скорость работы замечается лишь во время загрузки компьютера. Вывод информации и запись в данной модели примерно такая же, как у обычного HDD. Отсюда, гибридные модели не особо популярны у людей.

Как правильно выбрать SSD диск

Допустим, вы пришли к выводу, что необходимо заменить морально устаревший винчестер и приобрести SSD диск. Вам стало понятно, почему SSD выгоднее брать. Но, есть другой вопросик, а именно, который из SSD дисков в таком случае лучше выбрать?

Когда вы заходите в компьютерные магазины, вы видите накопители, у которых различные контроллеры, форм-факторы, цены. Во всём этом разнообразии трудно выбрать достойный. Поэтому, чтобы вам легче было выбирать среди подобных дисков, я приведу параметры, по которым и стоит приобретать SSD.

Скорость работы диска

У каждого жесткого диска, в том числе и у твердотельного, существует два вида скорости: считывание информации, и запись. Чем больше эти скорости, тем больше преимуществ. Но, стоит запомнить, что в описаниях ЖД чаще всего пишется max скорость.

Объем SSD диска

Я уже сказал, что главный недостаток твердотельных дисков – это его стоимость. Как правило, она зависит от объёма диска. Min объём на сегодняшний день – 60 Гб. В современных реалиях, для Windows 10 со всеми его обновлениями может потребоваться 80, 90, 100 ГБ. Поэтому, такого объёма может не хватить даже на систему.

Но, если вы любите играть в игры, и увлекаетесь графическими программами вроде Фотошопа, вам необходимо изучать диски с вместимостью > 120 ГБ.

Контроллер и Память

Есть 3 вариации памяти, которые разнятся друг от друга числом бит в ячейке памяти — 1 бит (SLC), 2 бита (MLC), 3 бита (TLC). Вариант 1 устаревший, на данный момент его уже не применяют. Отсюда, если вы подобный вариант заметите в описаниях диска, сразу проходите мимо.

MLC на данный момент более других распространён. Его мы и выберем. Хотя, у него присутствуют и минусы. Но, на данный момент, замены ему не существует, т.к. TLC только начинает внедряться на полках магазинов и цена его соответствующая.

По поводу контроллеров проблема похожа. Самая распространённая (популярная) технология на данный момент, это SandForce, которая увеличивает скорость работы накопителя путём сжатия информации перед тем, как пользователь её запишет.

Но, и у неё существует недостаток: когда диск заполняют данными практически полностью, то, очистив этот диск, скорость записывания к прежним темпам больше не вернётся. Другими словами, теперь она будет ниже. Чтобы решить данную проблему, необходимо помнить одну простую вещь: не стоить забивать диск данными под завязку. В этом случае, после удаления данных, со скорость будет всё Ок.

Разумеется, существуют и прочие, дорогие контроллеры с технологиями Indilinx, Intel, Marvell. Проанализируйте ваши финансы, и, если они позволят, обратите свой взор на SSD, у которых контроллеры данных производителей.

Форм факторы и Дизайн

Большая часть твердотельных дисков, существующих сейчас, изготовляются в форм-факторе 2,5, у которых поддержка дизайна SATA 3. Но, кроме этих, возможны и прочие, подороже варианты:

SSD внешний,
Карта PCI, которая устанавливается прямо в слот системной платы,
Накопитель, с дизайном mSATA, который устанавливают в небольшие ПК и ноутбуки.

Если рассмотреть дизайн, то, у всех новых SSD установлен интерфейс SATA 3, но, когда на системной плате стоит контроллер старого поколения (I – го, или II – го), то жесткий диск, несмотря на это можно подключить. Но, присутствует ограничение. Скорость данных будет, как у контроллера старого поколения. Другими словами, при подключении SATA 3 к SATA 2, скоростные данные будут SATA 2.

Если для ПК важен форм-фактор 3,5 дюйма, то, если вы желаете установить SSD 2,5, вам потребуется переходное устройство, называемое «Салазки». Данный переходник похож на маленькую полку, которую нужно подвесить там, где вы собираетесь установить диск.

К сведению: используя спец. адаптер есть возможность установки SSD на место DVD ноутбука. Часть пользователей убирают мало используемый сейчас привод и на его место устанавливают диск SSD. На новый диск подом люди устанавливают Windows. Родной же винчестер ноутбука при этом форматируют и применяют для хранения личной информации.

Какую компанию, производящую SSD, выбрать

Данный вопрос требует пристального внимания. Разумеется, на многих форумах вы найдете посты про то, что лучшим является Silicon Power, другие скажут, Kingston. Данные компании производят диски различных видов.

Но, это не совсем так. Производителей, которые действительно производят флешь память NAND, в реальности не много, в отличие от брендов.

Так же можно выбрать компании: Samsung, Crucial, SanDisk.

Как работать с накопителем SSD

Если вы успешно приобрели и установили диск SSD, вы запустите систему и будете приятно удивлены быстрой работой всех программ, и приложений. Также, система будет очень быстро запускаться. Для того, чтобы компьютер в дальше работал так быстро, запомните требования по эксплуатации накопителей SSD.

Не заполняйте накопитель до отвала, под завязку, иначе, как я уже сказал, скорость записывания данных станет меньше и, что самое печальное, восстановиться не сможет. Особенно это касается SandForce.
Операционные системы, поддерживающие TRIM, следующие: Widows 7, 8.1, 10, Linux 2.6.33, Mac OS X 10.6.6.
Стоит хранить личную информацию на дисках HDD. Не стоит быстро избавляться от такого диска, если он в прекрасном состоянии. Вставьте два диска, и на HDD записывайте видео, аудио, фото, и прочую информацию, для которой нет необходимости в высокой скорости.
Желательно увеличить ёмкость оперативной карты и, если есть возможность, не стоит применять файл подкачки.

Соблюдая данные рекомендации, у вас есть шанс продлить скор эксплуатации диска SSD, при этом, не повреждая его и не снижая скорость его работы. Приобрести его можно на АлиЭкспресс. Диски на странице объёмом от 120 до 960 Гб, т.е., фактически 1Тб. Приобрести можно по ссылке… . Судя по описанию, диск подойдёт как для Компьютеров, так и для (ноутбуков).

По скриншоту вы видите, объёмы дисков. Если вам нужно будет именно установить систему, достаточно приобрести диск ёмкостью 120 Гб. Если же как полноценный жесткий диск, то, на ваше усмотрение, от 480, до 960 Гб. Почему я советую устанавливать Windows именно на твердотельный жесткий диск? Ваша система будет загружаться за считанные секунды! Если вы приобретёте диск на 1Тб, все программы у вас будут летать!

Вообще, можно выбрать понравившийся именно вам диск SSD на странице…

Твердотельные накопители информации, они же SSD, активно отнимают долю на рынке персональных компьютеров у стандартных жестких дисков (HDD). В последние годы данная тенденция заметна особенно хорошо из-за понижения стоимости подобных запоминающих устройств. Цена SSD накопителей продолжает быть выше, чем у HDD, если говорить о вариациях одинакового объема, но преимущества твердотельных хранителей информации оправдывают ее.

Плюсы и минусы SSD дисков

Перед тем как приобретать SSD диск, нужно оценить плюсы и минусы, которые пользователь получит от такого решения. К явным преимуществам твердотельных накопителей перед HDD дисками можно отнести следующее:

К минусам SSD дисков можно отнести высокую стоимость и сложность приобретения подобных накопителей большого объема.

Как выбрать SSD диск

На рынке представлены твердотельные накопители от различных производителей. У одной компании может быть несколько линеек SSD дисков, которые различаются по стоимости. Важно при подборе SSD обращать внимание на основные параметры, выбирая оптимальные для своих задач варианты.

Объем SSD

Главный параметр при выборе твердотельного диска – это его объем. На рынке можно найти модели с различным свободным местом для хранения информации, и перед покупкой важно определиться для каких целей будет использоваться накопитель.

Чаще всего SSD диски приобретаются для повышения скорости загрузки и работы операционной системы. Если на диск будет установлена только Windows, Linux или другая система, имеет смысл выбрать накопитель объемом в 128 Гб или 256 Гб, в зависимости от того, как много информации пользователь хранит в системных папках, например, «Мои документы». В среднем, операционная система занимает 40-60 Гб (если речь идет о Windows).

Если приобретать твердотельный диск в качестве единственного накопителя данных в компьютере, следует выбирать размер SSD, в зависимости от предназначения PC и активности работы за ним.

Скорость SSD

Параметр, на который обращает особое внимание производитель дисков – это скорость работы. На коробке каждого твердотельного накопителя можно увидеть информацию о том, насколько быстро работает на запись и чтение хранитель информации. Однако такие цифры в большинстве случаев являются маркетинговой уловкой, и на деле они гораздо ниже. Связано это с тем, что производитель дисков указывает максимальную последовательную скорость чтения/записи, которая не играет большой роли в процессе стандартной работы с компьютером.

При выборе SSD диска нужно обращать внимание на его скорость работы в случайных операциях записи и чтения блоков информации размером в 4K. Именно с такими данными накопителю в компьютере приходится работать на протяжении 90% времени, изредка выходя на пиковые значения. Узнать сведения о реальной скорости работы SSD можно при помощи различных программ, поэтому перед покупкой накопителя рекомендуется ознакомиться в интернете с тестами конкретной модели диска.

Обратите внимание: В большинстве случаев наиболее быстрые диски в стандартных задачах те, которые имеют высокую максимальную последовательную скорость чтения/записи, но это не всегда так. К тому же, указанные производителем SSD значения могут быть завышены.

Интерфейс подключения SSD

SSD диски могут подключаться к компьютеру по одному из следующих интерфейсов:

SATA 2;
SATA 3;
PCIe-E.

Наиболее быстрые модели используют интерфейс SATA 3, который имеет повышенную пропускную способность.

Что касается PCIe-E SSD накопителей, их найти в продаже практически невозможно. Такие диски используются для специфических задач, когда нет возможности подключить аксессуар через SATA любой версии. Использование PCIe-E разъема нецелесообразно с точки зрения его пропускной способности.

Чип памяти SSD

В зависимости от чипа памяти, используемого в хранилище информации, разнится количество бит в одной ячейке, скорость работы накопителя и число возможных перезаписей информации. В SSD можно встретить чипы SLC, MLC и TLC. Их сравнительные характеристики приведены в таблице:

В продаже наиболее часто можно найти твердотельные накопители, выполненные на чипах MLC. Это оправдано стоимостью их производства и характеристиками. Накопители с чипами SLC чаще используются для серверов, а SSD на их основе обладают высокой стоимостью. Что касается TLC чипов памяти – они распространены в съемных носителях информации (флешках), которым не требуется столь большое количество циклов записи/чтения, как SSD дискам, устанавливаемым в компьютер.

Контроллер SSD

От стабильности и грамотности работы контроллера в твердотельном накопителе во многом зависит его скорость, долговечность, поддержка дополнительных технологий и многие другие базовые параметры. Выбирать необходимо SSD, в которые установлен накопитель от одной из ведущих фирм в данной области: Intel, Marvell, Sandforce или Indilinx.

Обратите внимание: Если на диске указана высокая скорость работы, но в нем стоит плохой контроллер от неизвестной фирмы, велика вероятность, что такой накопитель не проработает долго или у него будут возникать проблемы в процессе записи/чтения информации. Именно поэтому не рекомендуется покупать «no-name SSD», про которые нет никакой информации, кроме параметров максимального последовательного чтения/записи.

Дополнительные опции и параметры SSD

При покупке твердотельных накопителей можно заметить различные пункты и опции, указанные в их характеристиках. Расшифруем наиболее распространенные из них:

IOPS – данный показатель говорит о том, какое количество операций за секунду способен выполнить накопитель. На него следует обращать внимание, поскольку в большинстве случаев он способен больше сказать о реальной скорости диска, чем информация о максимальных параметрах чтения/записи;
MTBF – время работы твердотельного диска до выхода из строя. Измеряется данный параметр в часах, и не все производители накопителей указывают его. Вычисляется MTBF на основе проведенных испытаний, в течение которых диски нагружаются до момента, пока они не откажут, после чего высчитываются средние значения;
TRIM – опция, которая присутствует в контроллере практически всех SSD. Она подразумевает, что «мозг» накопителя всегда будет осведомлен, какие ячейки очищены от ранее содержавшейся в них информации, тем самым диск получает возможность их задействовать;
S.M.A.R.T. – диагностическая опция, которая присутствует практически в каждом твердотельном накопителе информации. Она необходима, чтобы диск мог самостоятельно оценивать свое состояние, тем самым примерно рассчитывая время до выхода из строя;
Garbage Collection – опция, предназначенная для автоматической очистки памяти от «фантомных» файлов и прочего «мусора».

Миф, что SSD работают в разы меньше, чем HDD давно развеян. При стандартной загрузке твердотельными жесткими дисками можно без проблем пользоваться на протяжении 10 лет и более.

Привет, друзья! Сегодня я Вам расскажу о SSD накопителях. В этой статье Вы узнаете что это такое и стоит ли их вообще приобретать. Также мы с Вами рассмотрим положительные и отрицательные стороны данного устройства. Ну а в завершении статьи, Вы сможете узнать по каким параметрам (характеристикам) нужно выбирать при покупке SSD-диск себе на компьютер.

SSD-диск – это запоминающее компьютерное устройство, в котором нет механических элементов. Для хранения информации в нем используются микросхемы памяти. То есть, иными словами SSD-диск это та же, грубо говоря, большая флешка. Плюсы данного устройства очевидны: большая скорость чтения и записи информации, бесшумность, а также низкое электропотребление.

Чтобы было проще понять, давайте сначала разберем, что такое жесткий диск. Жесткий диск (HDD) - запоминающее устройство компьютера, в котором все время хранится информация (системные файлы, видео, музыка, игры и пр.). Эта информация записывается или считывается благодаря магнитным пластинам, расположенным между собой параллельно, и которые крутятся с огромной скоростью (5600 - 7200 об/мин). Между пластинами и над ними также с большой скоростью двигается так называемая каретка с головкой, которая и считывает информацию.

SSD-накопитель

Возвращаемся к SSD-диску. Этот твердотельный накопитель функционально похож на HDD, однако вместо магнитных пластинок, двигателя и каретки используется flash-микросхемы памяти.

Бесшумное устройство, которое не восприимчиво к колебаниям и имеющее невероятную скорость записи/чтения, может достойно посоревноваться с жестким диском. Однако, как и у любой детали, есть свои нюансы. Давайте же с Вами подробно рассмотрим положительные и отрицательные стороны использования SSD-накопителя.

Преимущества SSD-дисков

Стойкость к механическим повреждениям . Как я уже говорил выше, HDD восприимчивы к вибрациям, особенно к ударам. Жесткий диск при таком раскладе может легко «посыпаться». В отличии от таких накопителей, в SSD нет крутящихся с огромной скоростью пластин, ведь в качестве хранения информации используются микросхемы памяти. Поэтому за ноутбук с SSD-диском можно не бояться, разгуливая или разъезжая по командировкам.

Скорость записи/чтения информации . Друзья, это немаловажный фактор, согласитесь. Ведь с помощью новых накопителей мы можем наблюдать за скоростью, как никогда ранее. В некоторых тестах SSD при чтении информации превосходят HDD в 80-100 раз по скорости. Вы себе можете это представить? К примеру, операционная система Windows с SSD-накопителем может полностью загрузиться за считанные секунды.

Бесшумность устройства . При работе HDD-диск издает некий шум, так как, повторяюсь, внутри крутятся на огромной скорости магнитные пластины. Что касается SSD, как бы Вы не старались - услышать какой либо шум увы не удастся, ведь микросхемы абсолютно бесшумны.

Экономное электропотребление . На питание SSD-накопителя уходит намного меньше энергоресурсов нежели на HDD, поэтому этот положительный пункт особенно ощутят владельцы ноутбуков.

Недостатки SSD-накопителей

Какие бы положительные стороны ни были при использовании SSD, увы есть и отрицательные, как в принципе и в любом компьютерном устройстве. Давайте с Вами рассмотрим самые значимые минусы.

Ценообразование . Так уж сложилось, что SSD диски дороже HDD того же объема памяти в 4-6 раз, а то и более. К примеру, SSD 512 Gb SATA 6Gb с емкостью 512 Гб будет стоить в районе 15 000 рублей.

Время наработки на отказ . Этот параметр означает, что накопитель будет работать N количество часов. В характеристиках SSD всегда пишется время работы, которое в среднем колеблется в районе 1,5 - 2 млн. часов. Если перевести 1 500 000 часов в года, то теоретически накопитель будет жить 171 год.

Плохая совместимость с ОС . Если использовать Windows 7, 8 или 10, то можно сильно не переживать за ССД, так как в системе предусмотрено отключение опасных для таких накопителей служб (к примеру, индексации). Если же использовать более старые версии Windows, то SSD-диск будет работать на износ, что в свою очередь значительно уменьшит время работы данного устройства.

Твердотельные накопители все больше и больше набирают популярность, и цена потихоньку опускается, тем самым давая возможность любому человеку приобрести данный гаджет. Это устройство способно открыть второе дыхание Вашему компьютеру!

Итак, если Вы решили купить себе SSD-накопитель, то я с удовольствием помогу в этом деле. Прочтите до конца мои советы

1. Как правило, скорость SSD-диска зависит от объема памяти. Это не маловажный момент, поверьте. То есть накопитель с объемом 64 Гб будет работать медленнее чем SSD объемом 128 Гб. Тоже самое касается твердотельных устройств объемом 256 Гб. Если брать накопители еще большего объема, то особого прироста скорости Вы не увидите. Более того, чем больше объем накопителя, тем больше его так называемая резервная зона. Следовательно, я бы рекомендовал выбирать диск с не менее 128 Гб памяти.

2. При покупке SSD-диска учитывайте характеристики материнской платы. Если материнская плата довольно таки старая, то установка твердотельного накопителя будет нелогичным решением.

3. Чтобы «ощутить» весь потенциал SSD технологии советую выбирать интерфейс SATA III либо PCI-E. Именно в таком случае скорость передачи информации будет максимальной.

4. Иногда, приобретение двух твердотельных накопителей снизит риск безвозвратной потери информации. Объясняю: первый SSD приобретаете под системный диск, где будет установлена операционная система и все необходимые программы, второй же послужит в качестве хранения мультимедийной информации. Как Вы понимаете, этот вариант предусматривает значимые финансовые затраты.

5. Также советую выбирать твердотельный накопитель с наиболее длительным сроком гарантии. Ведь чем он больше, тем лучше. Это касается не только SSD, но и любого другого компьютерного оборудования.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схематично это можно изобразить вот так:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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