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

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

Что такое твердотельный накопитель

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

полупроводниковая микросхема

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

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

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

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

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

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

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

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

Зачем использовать SSD

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

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

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

Почему SSD не используется на всех ПК

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

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

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

Наверное, каждый человек, который знаком с компьютерной техникой, знает или хотя бы слышал о таком устройстве, как SSD-накопитель. Что это такое и какую роль оно выполняет в работе компьютера? Если кратко, SSD используется для записи и хранения персональных данных пользователя. Можно возразить, что для этого существуют жесткие диски. И данное утверждение будет совершенно правильным, ведь эти составляющие компьютера выполняют идентичные функции. Так для чего изобрели SSD-диск, что это, как он работает и чем отличается от обычного HDD? На все эти вопросы можно найти ответы в данной статье.

Чем отличаются винчестер и жесткий диск SSD? Что это за устройство и каковы главные принципы его работы?

На сегодняшний день основным местом для хранения большинства файлов на компьютере является винчестер. Если его разобрать, то внутри можно обнаружить довольно хрупкий механизм. Состоит он из магнитных пластин, вращающихся на специальной головке. Между этими пластинами передвигается каретка, которая находит и считывает необходимую информацию. Механизм жесткого диска напоминает граммофон, вот только функции эти приборы выполняют разные. В отличие от механизма музыкального аппарата каретка винчестера движется со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту и выполняет работу, связанную с копированием и записью информации.

Что касается SSD-диска, или, как его принято называть, твердотельного накопителя, то он используется в тех же целях, что и жесткий диск. Вот только работает он совершенно по-другому. Внутри этого устройства нет никаких движущихся элементов, а установлены специальные чипы для хранения информации. Твердотельный накопитель напоминает собой большую флешку, которую можно поставить на место винчестера.

Основные принципы работы твердотельных накопителей

Память SSD-дисков состоит из специальных блоков, которые разделены на ячейки, где и хранятся нужные данные. Все бы хорошо, но главная проблема возникает, когда нужно имеющуюся информацию удалить или заново записать. Дело в том, что с одного блока невозможно удалить часть информации, а приходится форматировать весь сектор. При этом необходимые данные запоминаются в ячейках соседних блоков и лишь потом перезаписываются на старое место. Предположим, нужно сохранить данные размером в 10 Кб. При этом блок памяти имеет объем 20 Кб, 10 Кб из которых уже заняты. В таком случае имеющаяся на диске информация переносится в другое место, удаляется весь блок целиком и только потом записываются старые и новые данные. Получается, что для проведения одной операции система выполняет еще несколько дополнительных действий, что приводит к замедлению работы и ускоряет изнашивание твердотельного накопителя.

Для увеличения производительности устройства необходимо использовать специальную программу TRIM, или, как ее иногда называют, усечение SSD. Что это такое и как работает, рассмотрим далее. TRIM - это даже не приложение, а специальная команда, которую отправляет операционная система на твердотельный накопитель для обозначения неиспользуемых элементов. Благодаря этой функции можно сразу удалять ненужные файлы, избегая дополнительных операций с перенесением информации в соседние блоки. А это значительно повышает производительность SSD. Но данная команда не поддерживается устаревшими версиями операционных систем. Поэтому для подключения TRIM на компьютере должны быть установлены Windows 7 или 8, Linux версии 2.66.33 или выше.

Из чего состоит SSD?

Изучив отличия двух видов хранилищ информации, более подробно остановимся на том, как устроены твердотельные накопители SSD, что это за устройства и как они функционируют. С виду это обычная коробка с разъемами для подключения к компьютеру. В основном SSD-диски для домашнего пользования комплектуются интерфейсами Sata, USB 3.0 и PCI-Express, которые без проблем обеспечивают необходимую скорость записи и чтения.

В твердотельных накопителях отсутствуют какие-либо движущиеся механические детали. Благодаря этому они гораздо устойчивей к внешним факторам воздействия. Например, обычный HDD-диск - достаточно хрупкая вещь, ведь если во время тряски или падения считывающая головка соприкоснется с магнитной пластиной, то это приведет к выведению из строя носителя. Но твердотельные накопители устроены совсем иначе. Внутри этих устройств устанавливаются специальные платы, на которых распаяны чипы памяти и контроллер. Некоторые SSD-диски дополнительно оснащены компактными батарейками, которые в случае внезапного отключения электричества обеспечивают кэш дополнительным питанием, и данные сохраняются на основные чипы памяти. Теперь более подробно остановимся на основных составляющих твердотельного накопителя.

Память SSD: что это и каковы ее основные функции?

В большинстве SSD-дисков используется NAND, или, как ее еще называют, flash-память. Подобные чипы применяются в обычных флешах, только в твердотельных накопителях они надежнее и имеют большую скорость благодаря наличию контроллера. Из-за невысокой стоимости они широко используются в SSD, благодаря чему данные устройства стали достаточно доступны для большинства пользователей. Еще одним плюсом этого является то, что она энергонезависимая и не потребует дополнительного питания для работы.

Помимо технологии NAND, в твердотельных накопителях иногда используется RAM-SSD. Этот вид памяти имеет большую скорость записи и чтения данных благодаря использованию чипов, применяемых при создании ОЗУ. Он потребует постоянного подключения к электричеству, поэтому в SSD-дисках, использующих RAM, часто устанавливают дополнительные аккумуляторы на случай внезапного отключения питания. Из-за высокой стоимости производства данных накопителей они редко встречаются в домашних ПК и ноутбуках. В основном RAM-SSD используются в компьютерных системах больших компаний для увеличения скорости работы с базами данных.

На сегодняшний день в большинстве накопителей применяется NAND-память. Несмотря на это, данные SSD-диски отличаются друг от друга скоростью записи, чтения данных и стоимостью. Все зависит от применяемых чипов в накопителе: SLC, TLC или SSD MLC. Что это и какая между ними разница? Так обозначаются разные Самой распространенной технологией является MLC, благодаря которой в одной ячейке можно сохранять два бита информации. TLC дает возможность записать целых 3 бита, но это приводит к более быстрому износу ячеек, поэтому данная технология не очень популярна. Самой скоростной и долговечной является SLC-память, с помощь которой можно записывать только один бит данных в каждую ячейку. Среди недостатков можно выделить только высокую стоимость, которая в 2 раза превышает цену SSD MLC.

Контроллер

Контроллер является самым важным элементом, без которого не сможет функционировать SSD-диск. Что это и какова его роль, выясним далее. Данные устройства выполняют работу по распределению нагрузки между блоками памяти, отвечают за чтение и запись информации, коррекцию ошибок и сжатие файлов. Контроллер напоминает собой командный центр, где принимаются решения, связанные с обработкой данных. Именно от этой детали зависит скорость работы твердотельного накопителя и его долговечность. Основной составляющей котроллеров является специальный микропроцессор, на который и ложится вся нагрузка. Также быстродействие устройства зависит и от качества прошивки.

Довольно много компаний занимаются производством SSD-дисков, ведь технология их изготовления достаточно проста и требует меньше времени, чем на создание классического жесткого диска. Все, что нужно, - это приобрести чипы памяти, контроллеры и платы, куда все будет распаиваться. После этого конструкцию помещают в красивый корпус с фирменным логотипом - и товар готов к продаже. Но сами комплектующие для твердотельных накопителей имеют высокую цену, к тому же больших затрат потребует создание контроллера и качественной прошивки к нему. Из-за этого стоимость SSD-дисков на сегодняшний день намного выше обычных HDD.

Гибридный SSD HDD

Теперь давайте рассмотрим гибридный SSD HDD. Что это за устройство и для чего предназначено? С каждым годом твердотельные накопители набирают все большую популярность. Технологии не стоят на месте, и стандартные винчестеры постепенно вытесняют более технологичные системы. SDD-диски присутствуют во многих компьютерах, но используются в качестве не основного хранилища информации, а дополнительного. А все потому, что их стоимость значительно выше по сравнению c обычными жесткими дисками. Чтобы компенсировать этот разрыв между двумя видами накопителей, был создан гибрид HDD SSD. Что это за устройство и какие у него преимущества, попробуем рассмотреть более подробно.

В основе гибридного накопителя находится все тот же HDD без каких-либо изменений. Но в корпус этих накопителей устанавливаются еще чипы с флэш-памятью, которая используется в качестве буферной зоны. На нее копируется та информация, которая наиболее часто используется. Это позволило увеличить скорость загрузки некоторых приложений и самой операционной системы, если сравнивать с обычными жесткими дисками. Максимальный объем флэш-памяти в таких гибридных SSD - 8ГБ. Что это дало в результате? На деле имеем что-то среднее между винчестером и небольшим твердотельным накопителем. В буферную память нельзя загрузить данные или установить приложения. Она используется в качестве резерва для запуска приоритетных программ, которые пользователь не может контролировать самостоятельно. Что касается цены, то стоимость гибридных накопителей ниже стандартных SSD, но выше, чем HDD, к тому же они не очень популярны в нашей стране, поэтому продаются не везде.

Преимущества твердотельного накопителя

Неотъемлемой частью современного компьютера является SSD-накопитель. Что это за устройство и как оно работает, мы выяснили, осталось выделить его основные плюсы и минусы по сравнению с обычными HDD. Начнем с положительных сторон твердотельных накопителей.

Самым главным преимуществом SSD является невероятная и записи информации. Они в несколько раз производительней жестких дисков. Например, скорость обработки данных некоторых накопителей превышает 500 Мб/с. На практике это дает более быструю работу программ и самой операционной системы, которая загружается в считанные секунды. Это очень важно, ведь нынешнее поколение компьютеров имеет высокую производительность, которую сильно замедляют HDD. Но с появлением новых накопителей их скорость значительно повысилась.

Следующим плюсом SSD-устройств можно назвать их более высокую устойчивость к воздействию внешних факторов. Они не имеют такого хрупкого механизма, как у винчестеров. Благодаря этому они легко переносят тряску, вибрации и умеренные удары по корпусу. Данные устройства станут отличным решением для ноутбуков. К тому же они лучше справляются с перепадами температур.

Еще одним достоинством SSD является бесшумность и невысокое энергопотребление. Из-за того что в жестких дисках имеются движущиеся механические элементы, они издают определенный уровень шума. Кроме того, в рабочем состоянии HDD имеют достаточно высокую температуру, поэтому кулерам приходится вращаться в ускоренном режиме. Но всех этих проблем лишены SSD, которые не нагреваются, не шумят и потребляют меньше электричества.

Недостатки

Оценив все преимущества твердотельных накопителей, осталось выяснить, какие слабые стороны имеет жесткий диск SSD. Что это за изъяны? Первый из них - большая стоимость подобных накопителей. Несмотря на простоту своей конструкции, изготовление чипов флэш-памяти и контроллеров - достаточно затратное дело. Но не надо огорчаться по этому поводу, ведь технологии постоянно развиваются, и постепенно цена на эти товары понижается. Через пару лет они вполне могут сравняться в цене с HDD.

После первого недостатка можно выделить и второй. Из-за высокой стоимости твердотельные накопители имеют меньшую емкость, чем жесткие диски. Например, объем памяти некоторых HDD составляет 8 Тб, в то время как SDD дошли только до 1 Тб.

Память твердотельных накопителей недолговечна, и после истечения определенного количества циклов перезаписи она выходит из строя. Хоть нынешнее поколение этих устройств имеет достаточно большой строк службы, но надо быть готовым к тому, что однажды накопитель перестанет работать, а восстановить информацию будет проблематично.

Хотелось бы добавить, что SSD достаточно плохо переносит скачки электричества. Если после одного из таких перепадов напряжения он сгорит, то добыть данные будет невозможно. В случае с HDD-диском в нем выйдет из строя определенный сектор, а большая часть останется целой, благодаря чему можно извлечь всю неповрежденную информацию.

На что стоит обратить внимание при покупке SSD?

Изучив информацию о твердотельных накопителях, многие пользователи, наверно, захотели приобрести данное устройство для своего компьютера. Но не надо сразу бежать в магазин и брать первый подвернувшийся товар. Вот несколько советов, которые помогут с выбором SSD.

Сначала необходимо обратить внимание на объем SSD. Что это такое? Другими словами, это количество встроенной в Чем выше ее значение, тем больше информации можно записать. Но не нужно покупать самые дорогие товары, ведь твердотельные накопители в основном используются для установки на них операционных систем и приложений, а главным местом хранения данных по-прежнему остается жесткий диск. Укомплектовав свою систему SSD всего на 60-120 Гб, можно достичь значительного увеличения быстродействия своего компьютера.

Немаловажную роль играет скорость чтения и копирования. Чем она выше, тем лучше, но бывает так, что материнская плата не может раскрыть весть потенциал SSD-диска из-за небольшой пропускной способности шины. Бывает так, что в старые ноутбуки или ПК вообще нет смысла устанавливать шустрые накопители, ведь даже после обновления система будет работать так же, как на обычном HDD. Поэтому стоит изучить конфигурацию своего компьютера, а уже после идти в магазин. Наибольшую имеют а для устаревших портов IDE потребуется специальный переходник для установки SSD.

Самой важной составляющей любого твердотельного накопителя является контроллер. Именно эта деталь управляет всеми процессами, связанными с обработкой информации. От того, насколько качественно она будет сделана, зависит долговечность всего устройства, поэтому рекомендуется отдавать предпочтение проверенным и отлично зарекомендовавшим себя производителям. Лидерами в производстве являются SandForce, Marvell, Intel, Indilinx.

В конце стоит обратить внимание на габариты накопителя. Для ПК это не так важно, ведь в системный блок можно установить любой SSD, а с ноутбуками могут возникнуть проблемы.

Основные правила эксплуатации твердотельных накопителей

Просмотрев отзывы пользователей и специалистов, можно сделать вывод, что неотъемлемой частью современного компьютера является SSD-винчестер. Что это такое и как работает, мы уже рассмотрели. Теперь нужно научиться им правильно пользоваться. Как это странно ни звучит, но, чтобы понять все преимущества твердотельных накопителей, необходимо придерживаться нескольких простых правил.

Не нужно заполнять всю имеющуюся память до отказа. Многие пренебрегают этим правилом, ведь SSD имеют немалую цену, поэтому пользователи покупают небольшие накопители и полностью загружают их нужной и не очень информацией. Но надо помнить о том, что если оставить менее 25 % свободного места, то скорость обработки данных значительно снизится. Дело в том, что чем больше памяти, тем выше число свободных блоков, куда можно записать данные. Когда места остается слишком мало, то информация распределяется по ячейкам соседних блоков, а это приводит к снижению быстродействия.

Стоит помнить о том, что с помощью твердотельных накопителей можно значительно повысить быстродействие компьютера, поэтому на них рекомендуется устанавливать операционную систему, приложения и требовательные игры. Но в качестве основного хранилища информации стоит использовать HDD. Это будет экономичней и практичней, ведь они легко могут справиться с воспроизведением аудио- и видеофайлов не хуже, чем SSD.

Лучше всего, чтобы на компьютере была установлена одна из последних версий операционных систем. Например, Windows XP или Vista плохо оптимизированы под работу с твердотельными накопителями и не поддерживают команду TRIM.

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.

В последнее время все большей популярностью стали пользоваться SSD или твердотельные накопители. Как работают твердотельные накопители, какими достоинствами они обладают, и всегда ли SSD лучше, чем накопитель на жестких магнитных дисках?

Устройство SSD

SSD - это энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. По своему внутреннему устройству твердотельный накопитель не многим отличается от обычной флешки. Информация в нем хранится в нескольких блоках флеш-памяти, для кеш-памяти используется микросхема DDR DRAM, а управляет процессом чтения записи и структурой размещения данных SSD-контроллер.

Как работает SSD

Принцип работы твердотельного накопителя несколько иной, чем у накопителя на жестких магнитных дисках, то есть HDD. При считывании информации в винчестере сначала происходит вычисление местонахождения блока данных, потом блок магнитных головок перемещается к нужной дорожке, а затем уже происходит собственно сам процесс считывания. А если запрашиваемые файлы фрагментированы и находятся в разных секторах винчестера, то процесс считывания данных сильно замедляется. В SSD-накопителях за счет отсутствия движущихся частей считывание информации происходит значительно быстрее – после вычисления контроллером адреса нужного блока доступ к данным предоставляется практически моментально.

Преимущества SSD

Популярность SSD на современном рынке объясняется рядом весомых преимуществ, которым обладают данные накопители.

• Высокая скорость чтения и записи, которая в разы превышает средние показатели большинства HDD-накопителей.
• Лучшая, чем у HDD, производительность. Показатель IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду) у SSD значительно выше, чем у накопителей на жестких магнитных дисках.
• Относительно низкое энергопотребление.
• В твердотельных накопителях нет никаких движущихся деталей, за счет чего достигается полное отсутствие шума и вибрации.
• SSD менее чувствительны к механическим воздействиям и внешним электромагнитным полям (благодаря отсутствию магнитных дисков).
• Твердотельные накопители обладают более широким диапазоном рабочих температур.
• У SSD сравнительно низкое тепловыделение, что способствует улучшению производительности как самого накопителя, так и системы в целом.

Недостатки SSD

К сожалению, при всех своих достоинствах, твердотельные накопители не лишены и недостатков, некоторые из которых могут показаться весьма существенными.

• Главная проблема SSD-накопителей – это ограниченное количество циклов перезаписи, от 10 000 в недорогих моделях SSD до 100 000 циклов в SSD с более дорогостоящим типом памяти. И хотя производители твердотельных накопителей пытаются бороться с данным недостатком, например, применяя схемы балансировки нагрузки и заменяя DRAM-память кеш-памятью, сделанной по технологии FRAM, однако проблема износа SSD по-прежнему остается актуальной.
• Второй недостаток SSD-дисков – высокая стоимость. Из-за применения инновационных технологий цена на твердотельный накопитель значительно превышает цену HDD-диска с таким же объемом и сходными характеристиками. Кроме того, стоимость SSD прямо пропорционально зависит от его емкости, тогда как цена жесткого диска далеко не всегда напрямую зависит от объема его памяти.
• После очистки SSD-накопителя с применением команды TRIM восстановление удаленных данных не представляется возможным, даже с применением специализированных утилит. Впрочем, для тех, кому нужно удалить с диска конфиденциальную информацию, данная особенность является скорее преимуществом.
• Также невозможно восстановить данные с твердотельного диска после резкого скачка напряжения. Поскольку в SSD-дисках микросхемы памяти находятся на одной плате с контроллером, то при перепадах в сети, как правило, сгорает и контроллер и память, тогда как в HDD в аналогичных ситуациях сгорает лишь плата контроллера диска.

Оптимизация SSD

Для того, чтобы твердотельный накопитель прослужил дольше, необходимо соблюдать некоторые рекомендации:

• Желательно отключить все функции, которые подразумевают в своей работе частое обращение к данным на диске. Сюда относится дефрагментация (на SSD она вообще не нужна), индексирование файлов Windows и функция Prefetch. Также можно отключить гибернацию, что освободит немного места на диске и поможет уменьшить число обращений к памяти SSD.
• Лучше всего иметь в компьютере два диска: HDD и SSD. На SSD можно хранить системные и программные файлы, а также игровые приложения (для прироста производительности, разумеется), а HDD – использовать для хранения пользовательских данных (документов, фильмов, фотографий и так далее). При этом папки с временными файлами и кешем браузера лучше перенести на HDD. Туда же можно поместить и файл hiberfil.sys.
• По возможности следует избегать полного заполнения пространства раздела твердотельного накопителя. Последние 10-20% свободного места SSD рекомендуется оставлять пустыми, так как функции TRIM необходимо пространство для перегруппировки данных, и полное заполнение диска может отрицательно сказаться на его производительности.

В последние годы SSD диски становятся все более доступными и дешевыми. Однако, пока они все равно остаются дороже традиционных жестких дисков HDD. Итак, что же такое SSD, каковы преимущества его использования, в чем будет отличаться работа с SSD от HDD?

Что такое твердотельный жесткий диск?

Вообще, технология твердотельных жестких дисков достаточно старая. SSD присутствуют на рынке в различных формах уже в течение нескольких десятков лет. Самые первые из них основывались на памяти RAM и использовались только в самых дорогих корпоративных и супер-компьютерах. В 90-е годы появились SSD, основанные на флеш-памяти, однако их цена не позволяла выйти на потребительский рынок, поэтому эти диски были знакомы преимущественно специалистам-компьютерщикам в США. В течение 2000-х годов цена на флеш-память продолжала падать и к концу десятилетия твердотельные диски SSD стали появляться в обычных персональных компьютерах.

Твердотельный диск Intel

Что именно представляет собой твердотельный диск SSD? Сначала о том, что такое обычный жесткий диск. HDD - это, если просто, набор металлических дисков, покрытых ферромагнетиком, которые вращаются на шпинделе. Информация может быть записана на намагниченную поверхность этих дисков с помощью маленькой механической головки. Данные хранятся путем изменения полярности магнитных элементов на дисков. На самом деле, все немного сложнее, но этих сведений должно быть достаточно, чтобы понять, что запись и чтение на жесткие диски не очень отличается от воспроизведения пластинок. Когда Вам требуется что-то записать на HDD, диски вращаются, головка движется, выискивая нужное расположение, а данные записываются или читаются.

Твердотельные жесткие диски SSD, напротив, не имеют движущихся частей. Таким образом, они в большей степени похожи на всем известные флешки, чем на обычные жесткие диски или проигрыватели пластинок. Большая часть дисков SSD используют для хранения память NAND - тип энергонезависимой памяти, которая не требует электричество для сохранения данных (в отличие, например, от оперативной памяти RAM на вашем компьютере). Память NAND, помимо прочего, обеспечивает значительный прирост в скорости по сравнению с механическими жесткими дисками, хотя бы потому, что не требуется время на передвижение головки и вращение диска.

Сравнение SSD и обычных жестких дисков

Итак, теперь, когда мы немного познакомились с тем, что такое твердотельные диски SSD, неплохо бы узнать, чем они лучше или хуже обычных жестких дисков. Приведу несколько ключевых отличий.

Время раскрутки шпинделя: данная характеристика существует для жестких дисков - например, когда вы пробуждаете компьютер ото сна, вы можете услышать щелчок и звук раскручивания, длящийся секунду-две. В SSD время раскрутки отсутствует.

Время доступа к данным и задержки: в этом плане скорость SSD отличается от обычных жестких дисков примерно в 100 раз не в пользу последних. В связи с тем, что пропускается этап механического поиска нужных мест на диске и их считывания, доступ к данным на SSD почти мгновенен.

Шум: SSD не издают звуков. Как может шуметь обычный жесткий диск, Вы, наверное, знаете.

Надежность: выход из строя подавляющего числа жестких дисков являются следствием механического повреждения. В какой-то момент, после нескольких тысяч часов наработки, механические части жесткого диска попросту изнашиваются. При этом, если говорить о времени жизни, жесткие диски выигрывают, а ограничения на количество циклов перезаписи в них отсутствуют.

В свою очередь, твердотельные диски имеют ограниченное число циклов записи. Большинство критиков SSD чаще всего отмечают именно этот фактор. В реальности, при обычном использовании компьютера обычным пользователем достичь этих пределов будет нелегко. В продаже имеются жесткие диски SSD с гарантийным сроком службы 3 и 5 лет, который они, как правило, переживают, а внезапный отказ SSD - это скорее исключение, чем правило, просто из-за этого почему-то больше шума. К нам в мастерскую, например, в 30-40 раз чаще обращаются именно с испорченными HDD, а не SSD. Более того, если выход из строя жесткого диска внезапен и означает, что пора искать кого-то, кто достанет с него данные, то с SSD это происходит несколько иначе и вы заранее будете знать, что в скором времени его нужно будет менять - он именно «стареет», а не резко умирает, часть блоков становятся доступными только для чтения, а система Вас предупреждает о состоянии SSD.

Энергопотребление: твердотельные диски потребляют на 40-60% меньше энергии, чем обычные HDD. Это позволяет, к примеру, заметно увеличить срок автономной работы ноутбука от аккумулятора при использовании SSD.

Цена: SSD стоят дороже чем обычные жесткие диски в пересчете на гигабайт. Однако, они стали значительно дешевле, чем еще 3-4 года назад и уже вполне доступны. Средняя цена дисков SSD колеблется в районе около 1 доллара за гигабайт (август 2013).

Работа с твердотельным диском SSD

Как пользователь, единственное отличие, которое Вы заметите при работе за компьютером, использовании операционной системы, запуске программ - это значительное увеличение скорости. Однако, в том, что касается продления срока службы SSD, вам придется следовать нескольким важным правилам.

Не дефрагментируйте SSD. Дефрагментация совершенно бесполезна для твердотельного диск и уменьшает время его работы. Дефрагментация представляет собой способ перенести физически в одно место фрагменты файлов, располагающиеся в разных частях жесткого диска, что уменьшает время, необходимое на механические действия по их поиску. В твердотельных дисках это неактуально, так как они не имеют движущихся частей, а время поиска информации на них стремится к нулю. По умолчанию, в Windows 7 дефрагментация для SSD отключена.

Отключите службы индексирования. Если в Вашей операционной системе используется какая-либо служба индексирования файлов для более быстрого их поиска (в Windows используется), отключите ее. Скорость чтения и поиска информации достаточна для того, чтобы обходиться без индексного файла.

Ваша операционная система должна поддерживать TRIM. Команда TRIM позволяет операционной системе взаимодействовать с вашим SSD и сообщать ему, какие блоки больше не используются и их можно очистить. Без поддержки этой команды, производительность вашего SSD будет быстро уменьшаться. На настоящий момент TRIM поддерживается в Windows 7, Windows 8, Mac OS X 10.6.6 и выше, а также в Linux с ядром 2.6.33 и выше. В Windows XP поддержка TRIM отсутствует, хотя и существуют способы ее реализовать. В любом случае, лучше использовать современную операционную систему с SSD.

Не нужно заполнять SSD полностью. Прочитайте спецификации вашего твердотельного диска. Большинство производителей рекомендуют оставлять свободными 10-20% его емкости. Это свободное место должно оставаться для использования служебных алгоритмов, продляющих срок службы SSD, распределяя данные в NAND памяти для равномерного износа и более высокой производительности.

Храните данные на отдельном жестком диске. Несмотря на снижение цены SSD, нет смысла хранить медиа файлы и другие данные на SSD. Такие вещи как фильмы, музыка или картинки лучше хранить на отдельном жестком диске, этим файлам не требуются высокие скорости доступа, а HDD все-таки дешевле. Это позволит продлить жизнь SSD.

Поставьте больше оперативной памяти RAM. На сегодняшний день память RAM очень дешевая. Чем больше оперативной памяти установлено на вашем компьютере, тем реже операционная система будет обращаться к SSD за файлом подкачки. Это заметно продлевает жизнь SSD.

Нужен ли Вам диск SSD?

Решать Вам. Если большая часть из перечисленных ниже пунктов Вам подходит и вы готовы выложить несколько тысяч рублей, то берите деньги и в магазин:

• Вы хотите, чтобы компьютер включался за секунды. При использовании SSD время от нажатия кнопки питания до открытия окна браузера минимально, даже при условии наличия сторонних программ в автозагрузке.
• Вы хотите, чтобы игры и программы запускались быстрее. С SSD, запуская фотошоп, не успеваешь увидеть на заставке его авторов, а скорость загрузки карт в масштабных играх увеличивается в 10 и более раз.
• Вы хотите более тихий и менее прожорливый компьютер.
• Вы готовы заплатить дороже за мегабайт, но получить более высокую скорость. Несмотря на снижение цены на SSD, они все равно в разы дороже обычных жестких дисков в пересчете на гигабайт.

Если большая часть из перечисленного - про вас, то вперед за SSD!