Твердотельный накопитель SSD: характеристики и компоненты

Чтобы иметь более ясное представление об устройстве, при рассмотрении основных характеристик, для начала, разберём из каких компонентов состоит твердотельный накопитель.

1. Печатная плата.
2. Флэш-память — отвечает за хранение данных (широко используется тип энергонезависимой памяти NAND).
3. Контроллер — специальный микропроцессор, который связывает флэш-память с основной шиной компьютера, осуществляет операции чтения/записи (скорость работы зависит от версии прошивки).
4. Кэш — используется для временного хранения данных в момент работы с флэш-памятью.
5. Интерфейс подключения — физический разъём и сам интерфейс взаимодействия контроллера SSD-накопителя с основной системой (SATA, PCI-Express).

1. Какой формфактор выбрать: SSD 2,5″, SSD M.2 или другой

SSD 2,5″

Этот формфактор является самым распространённым. SSD выглядит как небольшая коробочка, напоминающая обыкновенный жёсткий диск. SSD 2,5″ самые дешёвые, но при этом их скорости с головой хватает большинству пользователей.

SSD 2,5 Samsung 850 EVO

Совместимость SSD 2,5″ с компьютерами

SSD этого формфактора можно установить в любой настольный компьютер или ноутбук, в корпусе которого имеется свободный отсек для 2,5-дюймовых накопителей. Если в вашей системе есть только место для старого 3,5-дюймового жёсткого диска, в него тоже можно вставить SSD 2,5″. Но в этом случае ищите модель SSD, в комплекте с которой продаётся специальный фиксатор.

Как и современные HDD, SSD 2,5″ подключается к материнской плате с помощью интерфейса SATA3. Такое соединение обеспечивает пропускную способность до 600 Мбайт/с. Если у вас старая материнская плата с разъёмом SATA2, вы всё равно сможете подключить SSD 2,5″, но пропускная способность накопителя будет ограничена старой версией интерфейса.

SSD M.2

Более компактный формфактор, за счёт чего подходит даже для особо тонких ноутбуков, в которых нет места для SSD 2,5″. Выглядит как продолговатый стик, устанавливается не в отдельный отсек корпуса, а прямо на материнскую плату.

SSD M.2 ADATA SU800

Для подключения к плате в каждом накопителе M.2 используется один из двух интерфейсов: SATA3 или PCIe.

PCIe работает в несколько раз быстрее, чем SATA3. Если выбираете первый, то стоит учитывать ещё несколько вещей: версию интерфейса и количество подведённых к коннектору линий для передачи данных.

• Чем новее версия PCIe, тем выше пропускная способность (скорость обмена данными) интерфейса. Распространены две версии: PCIe 2.0 (до 1,6 Гбайт/с) и PCIe 3.0 (до 3,2 Гбайт/с).
• Чем больше линий передачи данных подведено к коннектору SSD, тем опять-таки выше его пропускная способность. Максимальное количество линий в SSD M.2 — четыре, в этом случае в описании накопителя его интерфейс обозначается как PCIe x4. Если линий всего две, то — PCIe x2.

Совместимость SSD M.2 с компьютерами

Перед покупкой SSD M.2 вы должны убедиться, что он подойдёт к вашей материнской плате. Для этого нужно проверить сначала физическую, а затем и программную совместимость коннектора на накопителе со слотом на плате. После нужно узнать длину накопителя и сопоставить её с допустимой длиной гнезда, отведённого под M.2 в вашей системе.

1. Физическая совместимость интерфейсов

Каждый разъём на материнской плате, предназначенный для подключения накопителей формата M.2, имеет специальный вырез (ключ) одного из двух типов: B или M. В то же время коннектор на каждом накопителе M.2 имеет сразу два выреза B + M, реже только один из двух ключей: B или M.

К B-разъёму на плате можно подключать SSD с B-коннектором. К M-разъёму, соответственно, накопитель с коннектором типа M. SSD, коннекторы которых имеют два выреза M + B, совместимы с любыми слотами M.2, независимо от ключей в последних.

SSD M.2 c ключом B + M (верхний) и SSD M.2 с ключом M (нижний) / www.wdc.com

Таким образом, сначала убедитесь, что на вашей материнской плате вообще присутствует разъём для SSD M.2. Затем узнайте ключ своего разъёма и подберите накопитель, коннектор которого совместим с этим ключом. Типы ключей обычно указывают на коннекторах и слотах. Кроме того, всю необходимую информацию вы можете найти в документах к материнской плате и накопителю.

2. Логическая совместимость интерфейсов

Чтобы SSD подошёл вашей материнской плате, учесть физическую совместимость его коннектора с разъёмом недостаточно. Дело в том, что коннектор накопителя может не поддерживать логический интерфейс (протокол), который используется в слоте вашей платы.

Поэтому, когда разберётесь с ключами, узнайте, какой протокол реализован в разъёме M.2 на вашей плате. Это может быть SATA3, и/или PCIe x2, и/или PCIe x4. Затем выбирайте SSD M.2 с таким же интерфейсом. Информацию о поддерживаемых протоколах ищите в документации к устройствам.

3. Совместимость габаритов

Ещё один нюанс, от которого зависит совместимость накопителя с материнской платой, это его длина.

В характеристиках большинства плат вы можете встретить числа 2260, 2280 и 22110. Первые две цифры в каждом из них говорят о поддерживаемой ширине накопителя. Она одинакова для всех SSD M.2 и равняется 22 мм. Следующие две цифры — это длина. Таким образом, большинство плат совместимо с накопителями длиною 60, 80 и 110 мм.

Три накопителя SSD M.2 разной длины / www.forbes.com

Перед покупкой M.2 обязательно узнайте поддерживаемую длину накопителя, которая указана в документах к материнской плате. Затем выбирайте SSD, который соответствует этой длине.

Как видите, вопрос совместимости M.2 очень запутанный. Поэтому на всякий случай проконсультируйтесь на этот счёт с продавцами.

Менее популярные формфакторы

Возможно, в корпусе вашего компьютера не окажется отсека для SSD 2,5”, а на материнской плате не будет разъёма для M.2. С такой нетипичной ситуацией может столкнуться владелец тонкого ноутбука. Тогда для вашей системы нужно выбирать SSD 1,8″ или mSATA — уточняйте в документах к компьютеру. Это редкие формфакторы, которые компактнее SSD 2,5”, но уступают по скорости обмена данными накопителям M.2.

Компактный накопитель Kingston SSDNow V+180 в формфакторе 1,8″

Кроме того, тонкие ноутбуки от Apple тоже могут не поддерживать традиционные формфакторы. В них производитель устанавливает SSD проприетарного формата, характеристики которого сопоставимы с M.2. Так что, если у вас тонкий ноутбук с яблоком на крышке, поддерживаемый тип SSD уточняйте в документации к компьютеру.

Накопитель Transcend JetDrive 725 проприетарного формата для MacBook Pro 15

Внешние SSD

Помимо внутренних, есть также внешние накопители. Они очень сильно разнятся по форме и размеру — выбирайте тот, который будет для вас удобнее.

Что касается интерфейса, то внешние SSD подключаются к компьютерам через порт USB. Чтобы добиться полной совместимости, убедитесь, что порт на компьютере и коннектор накопителя поддерживают один и тот же стандарт USB. Наибольшую скорость обмена данными обеспечивают спецификации USB 3 и USB Type-C.

Внешний SSD SanDisk Extreme 900

Преимущества SSD-дисков

Самое время поговорить о достоинствах и недостатках SSD-накопителей…

1. Скорость работы

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

До появления SSD-дисков, самым медленным устройством в компьютере был как-раз жёсткий диск.

Он, со своей древней технологией из прошлого века, невероятно тормозил энтузиазм быстрого процессора и шустрой оперативной памяти.

2. Уровень шума=0 Дб

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

3. Ударо- и вибропрочность

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

4. Малый вес

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

5. Низкое энергопотребление

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

Факт 3: Надежность

Как я уже отмечал, SSD мало боится физических воздействий, тряски, вибраций, и т.д. Многие производители стали даже производить «огнеупорные» и «водостойкие» SSD.

Но на самом деле, рассуждения о ФИЗИЧЕСКОЙ надежности SSD уводят нас от самого главного, серьезнейшего их недостатка. Возможно более серьезного, чем недостатки жесткого диска…

Первый аспект: ресурс ячеек

Как вы знаете, SSD представляет собой набор ячеек памяти. В отличии от магнитной пластины жесткого диска, которая может быть перезаписана миллионы раз, ячейки памяти имеют ограниченный срок службы. И тут «кто в лес, кто по дрова».

На некоторых моделях SSD ячейки поддерживают максимум 5-10 тысяч циклов записи/стирания, а на самых лучших образцах — максимум 100-200 тысяч циклов. Цифры кажутся большими только на первый взгляд.

Каждый, кто приобретал компьютер в первый раз — помнит, как наблюдал за маленьким красным индикатором на корпусе, который мигает постоянно, если в системе производятся какие-то действия. Этот самый индикатор показывает нам активность жесткого диска и наяву показывает каждому, что жесткий диск находится постоянно в работе.

К нему обращается прежде всего — сама операционная система, с фоновыми процессами, скрытыми от глаз пользователя. А уже потом: программы и сам пользователь. Диск, на котором установлена операционная система (не важно какая) — постоянно получает запросы либо на чтение либо на запись.

И дело в том, что таких запросов только за один день может набежать несколько тысяч. Добавьте к этому активность пользователя и программ, которые при работе читают, вносят изменения и записывают данные в файлы — и Вы увидите, что количество циклов перезаписи даже в 200 000 — это чертовски мало.

Это доказывает практика! Существует множество примеров того, как пользователи SSD «убивают» свои дорогостоящие накопители буквально за пару-тройку месяцев, при этом недоумевая: «Почему?! Ведь я же не нагружал их сильно!»

В качестве примера — процессы, которые быстро выводят из строя SSD:

— Дефрагментация. Это зло №1. При этом процессе выполняется ОГРОМНЕЙШЕЕ количество операций чтения/записи. Для жесткого диска это не проблема, ему это абсолютно всё равно; но SSD теряет свой ресурс буквально на глазах.

— Системные журналы. Windows постоянно ведет учет системных событий, записывая мало-мальски существенные данные в журнал. За день может набежать добрых несколько сотен пунктов! Это тоже серьезная нагрузка для ресурса SSD.

— Сама файловая система NTFS. Как известно, это журналируемая файловая система. А этот процесс может «убить» SSD невероятно быстро!

— Кэширование. Многие программы (фото и видео редакторы например) во время работы очень многие данные хранят не в оперативной памяти, а в файле кэша на накопителе. Естественно, эта информация активно используется в работе и потому опять же — сильно нагружает SSD.

Но даже если отключить ведение журнала системы, отключить журналирование NTFS, запретить дефрагментацию и не использовать кэширование — это не спасет.

Да, вы продлите срок службы SSD с 3-4 месяцев до 1-2 лет. Но что это меняет?!

Используя жесткий диск вы знаете, что его срок службы измеряется только годами (износ механики). Вы можете использовать его круглосуточно, но свои 4-5 лет он отработает. А в случае SSD вы знаете, что чем активнее вы работаете на компьютере, тем меньше вашему SSD осталось «жить».

Отсюда парадокс: SSD был разработан для активных пользователей, кому нужна скорость; но вместе с тем, он не переносит этой самой активности. Будем надеяться, что в будущем производители придумают и сделают массовыми ячейки памяти с неограниченным сроком службы.

Но и в этом случае остается еще одна проблема…

Второй аспект: надежность хранения

На пластинах жесткого диска информация хранится четко и последовательно. Поскольку современные версии Windows выполняют дефрагментацию, то можно сказать что данные хранятся так же более-менее логично. Так, что в случае потери ее относительно проще восстановить.

Скажем, если жесткий диск заполнен только наполовину — то и физически используется только половина площади пластин дисков.

В случае с SSD это недопустимо. Поскольку ячейки имеют ограниченный срок службы, нужно позаботиться об их равномерном износе. Чтобы не было такого, что половина ячеек памяти износились «в ноль», а вторая половина осталась целой и невредимой.

Для этого, контроллер SSD осуществляет принудительную фрагментацию ВСЕХ хранящихся на SSD файлов. Принудительно и постоянно. Пользователь даже не знает о том, что текстовый файл в 100 КБ хранится в разбросанном виде по всем чипам памяти в SSD, какие только есть.

Это безусловно плохо. Фактически, такая схема сродни шифрованию. Если выходит из строя контроллер (что бывает ооочень часто) — данные с SSD восстановить просто НЕВОЗМОЖНО. Ни при каких обстоятельствах. Даже для лабораторий это наитруднейшая задача.

В случае выхода из строя жесткого диска — нет необходимости собирать все данные по кусочкам по всей площади дисков. Можно восстановить информацию последовательным считыванием — с самой первой дорожки по последнюю. И данные считаются в полном объеме, корректно.

Если последовательно считывать SSD — получаем бессмысленный набор битов, ведь «одному контроллеру известно», что там от чего и где лежало. А он ушел, унеся с собой эту тайну…

Устройство твердотельных накопителей

Ключевыми компонентами в Solid-State Drive является контроллер для управления и память для хранения данных. Основным компонентом памяти до 2009 года традиционно считалась DRAM память, но потом по причине более низкой стоимости производители стали использовать именно NAND флеш-память.

Контроллер

Каждый SSD включает в себя контроллер, построенный на электронике, являющейся связующим звеном между памятью и компьютером. Контроллер имеет свой процессор, работающий по коду предустановленной программы (прошивки) и является одним из наиболее важных факторов производительности SSD. Основные функции, выполняемые контроллером:

1. Обнаружение и исправление ошибок кода (ECC);
2. Предотвращение износа;
3. Выявление испорченных секторов;
4. Чтение и запись, вычисления, очистка от мусора и шифрование.

Производительность твердотельного накопителя основывается на числе параллельно используемых в устройстве NAND флеш-чипов. При работе нескольких чипов памяти пропускная способность будет выше, а задержки незаметны, так нагрузка равномерно распределяется между ними. После внедрения Intel технологии чередования данных работающие по аналогии с RAID 0, только внутри SSD, появилась возможность создать ультрабыстрые твердотельные накопители с эффективной скоростью чтения и записи на сегодняшний момент 500 – 600 мб/с при использовании интерфейса SATA 3.

Память

SSD основанные на флеш-памяти

Подавляющее большинство производителей для своих SSD используют именно энергонезависимую флеш-память из-за более низкой стоимости в сравнение с DRAM и особенности хранения информации без постоянного источника питания, даже при том, что флеш-память медленнее чем решения с DRAM. Первые представители SSD были медленнее чем HDD и только в 2009 году появились преимущества перед ними.

Твердотельные накопители, использующие NAND память, могут использовать память 2-х типов: Single Level Cell (SLC, одноуровневые ячейки памяти) работающая быстрее и более надёжна чем Multi-Level Cell (MLC, многоуровневые ячейки памяти) нижнего ценового сегмента. SSD на базе флеш-памяти по аналогии с буфером обмена жёсткого диска используют небольшое количество энергозависимой памяти в качестве кэша.

SSD основанные на DRAM

SSD работающие с энергозависимой памятью, как DRAM характеризуются сверхбыстрым доступом к данным, и в основном используются для ускорения требующих этого приложений, работу которых могли сдерживать более традиционные устройства хранения. Такие SSD имеют AC/DC адаптер, либо внутреннюю батарею и резервные системы хранения, для предотвращения потери информации при отсутствии питания. При возобновлении питания информация копируется обратно в память из резервного хранилища и SSD возобновляет свою работу, такая система аналогична спящему режиму в современных операционных системах. Модули ОЗУ, входящие в состав SSD, могут быть съёмные, которые можно заменить на более ёмкие и припаянные.

Основные интерфейсы схожи с интерфейсами HDD

Технология SSD для традиционных видов компьютеров использует совместимые интерфейсы для подключения.

• SCSI 3 Гбит/c и Fibre Channel, обычно используемые в серверах;
• SATA (1-3) 1,5-6 Гбит/c и mSATA и пришедший ему на замену M.2;
• USB (1-3.1) 1.2-10 Гбит/с;
• PCI Express 2 Гбит/c и PCI Express Mini Card.

Форм-факторы

Эти устройства не нуждаются во вращающихся компонентах и поэтому могут быть совершенно различной формы. Для получения стандартизации в портативных устройствах как правило используются 2,5 дюймовый форм-фактор являющийся наиболее популярным, для других, в том числе стационарных устройств существуют 3,5 дюймовые SSD. Существуют переходники или салазки для адаптации 2,5 дюймовых накопителей в 3,5. Остальные форм-факторы имеют распространения на корпоративном уровне или для не стандартных устройств. Интеграция SSD может быть выполнена и в другие платы, такую практику использует Apple в своих компьютерах. Твердотельные накопители, являющиеся картами расширения, к примеру, как звуковая карта могут подключающиеся к PCE express.

Ответ на вопрос: «Что такое SSD» в материале приведен в общих чертах, поэтому для более глубокого изучения необходимо использовать дополнительную литературу. Нужно знать, что твердотельные накопители должны работать под управлением современной операционной системы, таким образом можно снизить износ к минимуму. Такое устройство хранения в составе системного блока, ноутбука или другого представителя персональных компьютеров, заметно увеличит их производительность.

Алексей Иконников: первый опыт общения с твердотельным накопителем

1. Знакомство

Темой SSD меня заинтересовал ни кто иной, как Илья Тараканов. Разговор начался после того, как я прочитал статью об адском (именно адском) ноутбуке Sony, содержащем в своих недрах 4xRAID массив из SSD, обеспечивающий космическую скорость работы дисковой подсистемы. Илья предложил мне взять завалявшийся у него в закромах SSD-носитель на 64 ГБ, так сказать, опробовать его в деле и написать свои мысли по этому поводу. Я начну со своей рабочей машины — старенький ноутбук Sony Vaio VGN-Z46XRN с обычным «винтом» на 400 гигабайт при 5400 оборотах в минуту. Не то чтобы я жаловался на скорость работы, но понимал, что она далеко не максимальна. Итак, я согласился.

Уже при встрече Илья просто и доходчиво показал первое преимущество твердотельных накопителей. Достав блестящую металлическую коробочку стандартного «ноутбучного» размера 2.5 дюйма из своего кармана, передал ее мне. Я не мог не отметить вес устройства — что-то около 100 грамм, что совсем немного. Спросил по поводу удароустойчивости: «А можно кидать?». Через мгновенье SSD оказался у Ильи в руках, а затем полетел на асфальт. Сердце ёкнуло, но мой коллега пребывал в олимпийском спокойствии. Он просто поднял носитель с асфальта и ответил «Ну если только его физически уничтожить. Падения с небольшой высоты практически не страшны». После этого в голову пришла мысль, что на всех подобных устройствах с целью более правильного маркетинга стоит писать о том, что это «защищенный девайс».

2. Установка носителя

По дороге домой я размышлял о возможных преимуществах запоминающих устройств подобного типа и пришел к нескольким выводам.

• В теории SSD должен оказаться легче винчестера, поскольку металла в нем практически нет (кроме корпуса). А это значит, что и вес ноутбука должен сократиться.
• Поскольку падения твердотельной памяти практически не страшны, то, опять же в теории, я больше не должен столкнуться с сообщениями типа «Защита жесткого диска включена», которые появляются даже при незначительной тряске устройства, когда в нём установлен обычный жёсткий диск.
• Естественно, скорость работы должна была существенно возрасти. Винчестеры в ноутбуках — одно из самых слабых мест.
• Шум при работе должен был существенно уменьшиться. Некоторые «винты» довольно сильно шумят, и это ни для кого не секрет. При работе моя Z-ка иногда огорчала негромким стрекотом своего главного хранилища данных.
• Должна была уменьшиться и вибрация, но поскольку ее и так практически не наблюдалось, на хоть сколько-нибудь заметную разницу я не рассчитывал.

Подступиться к установке памяти в первую очередь мешало то, что я не знал, как разбирать свой ноутбук. В интернете полезного оказалось мало. Тем не менее, рискнув вывернуть все винты и затем кое-как отсоединив клавиатуру от корпуса, мне удалось обнажить внутренности ноутбука.

Осторожно извлек «винт», сравнил его по весу с новым накопителем — разница практически не заметна.

Что ж, печально. По габаритам устройства немного отличались — корпус SSD был на миллиметр толще и длиннее, чем у «родного» HDD. Но у японцев все просчитано — новый носитель информации был успешно вставлен в отсек, а затем надежно закреплен штатными средствами.

Быстренько собрал ноутбук и приступил к установке Windows 7.

3. Скорость работы

Нажимаю на кнопочку питания, загорается экран, проходит проверка памяти, и так далее. Но почему ноутбук работает так бесшумно? Может кулер на процессоре работать перестал? Разбираю корпус снова и включаю в таком состоянии. Нет, кулер работает. Значит «родной» винт не только имел наглость «стрекотать», но и шумел прилично. Я все это время грешил на систему охлаждения. Очень приятно (смайлик). Как минимум одно из преимуществ доказано практикой.

Конечно, было бы правильно засечь время развертывания ОС, но я этого не сделал. Всё-таки, это довольно специфическая операция, не отражающая пользовательский опыт. Самое интересное началось потом.

Разницу в скорости работы я ожидал увидеть на времени включения и выключения, а также при переходе в режим сна. После серии этих операций удалось достигнуть следующих результатов.

Повторюсь, каждая операция проводилась по 5-6 раз с целью получить стабильные данные. Больших расхождений в значениях не было (1-3 секунды максимум). Думаю, цифры в таблице говорят сами за себя.

Ради интереса я запустил «встроенный» в Windows 7 тест производительности, после замены жёсткого диска на SSD скорость работы дисковой подсистемы с 5.5 баллов выросла до 6.9, а производительность в трехмерных играх выросла на 1 балл.

Результаты теста для HDD

Результаты теста для SSD

Нельзя было не попробовать и синтетический тест Crystal Disk Mark. И вот тут SSD явно выигрывает. Более того, в некоторых тестах скорость работы выше на несколько порядков. Но при работе программы носитель издавал хоть и тихий, но очень неприятный писк, который больше нигде не был замечен.

Результаты теста для HDD

Результаты теста для SSD

Настало время оценить производительность твердотельного накопителя в повседневном использовании. После 8 часов работы в разных приложениях я не заметил хоть сколько-нибудь большой разницы. Возможно, она составляет 10 или 15 процентов. В некоторых случаях может достигать и 50, но вот вам яркий пример. Запуск Microsoft Office Word 2003 с созданием нового документа занимает 1 секунду на SSD и 1.5 на традиционном HDD. Разница, мягко говоря, не ощущается, хотя цифра в 50% по идее должна впечатлять. То же самое касается браузеров, скайпов, видео и аудиоплееров, ну и прочей повседневной «бытовухи» – «вау-эффект» отсутствует, чувствуется лишь небольшой прирост в скорости работы системы. Интересно было бы понаблюдать за работой SSD с базами данных, но у меня такой возможности нет.

Но вместе с тем, нельзя не отметить, что тяжелые фотографии в RAW открываются быстрее. Значительно быстрее. Я так понимаю, что при работе в видеоредакторах скорость работы новой памяти также можно ощутить.

Кстати говоря, время работы компьютера с новым типом памяти практически не изменилось.

В итоге, среди явных плюсов твердотельных накопителей стоит отметить бесшумную работу и невосприимчивость к тряске и ударам – сообщение о защите жесткого диска не появлялось ни разу.

4. Выводы

Однозначно можно сказать, что за SSD большое будущее. Ее применение в ноутбуках позволит уменьшить вес и габариты – достаточно взглянуть на новые ноутбуки Apple MacBook Air. Думаю, в будущем формат 2.5 дюйма для твердотельных накопителей станет неактуален, поскольку сам бокс занимает много места. Возможно, что эту память будут просто впаивать в материнские платы – тоже хороший вариант. Рекомендовать к покупке для установки в ноутбуки могу только тем, кому требуется максимально бесшумная работа, производительность или же защита своих данных, но абсолютно неважен объем. Обычным пользователям беспокоиться не стоит, поскольку и результат едва заметен, и цены на SSD сейчас космические. Я также не готов пожертвовать родным жестким диском ради «быстрых» и «бесшумных» 64 гигабайт.

Твердотельные накопители (SSD)

Технология твердотельных накопителей более нова, но она постоянно растет и развивается. С каждым годом появляются SSD-диски большего объема. В них используется электронное хранилище энергонезависимой памяти, то есть при выключении компьютера данные не исчезают.

Как работает логика NAND

Можно считать, что SSD-диск — это большой USB-флеш-накопитель, так как в них одна и та же базовая технология. В них используется логика NAND (это разновидность флеш-памяти). На самом низком уровне транзисторы с плавающим затвором запоминают заряд (или его отсутствие) и таким образом хранят данные. Затворы организованы в решетки, а те, в свою очередь, организованы в блоки. Размер блока может меняться, но каждый ряд, создающий решетку, называется страницей.

В SSD-диске имеется контроллер, который выполняет несколько функций, включая отслеживание места расположения данных.

Чтение и запись

При каждом запросе на извлечение или обновление данных контроллер твердотельного накопителя ищет требуемые данные по адресу и считывает состояние заряда.

Обновление данных в SSD-диске — более сложная задача. При изменении любой части данных обновить необходимо весь блок. Данные старого блока копируются в новый, а текущий блок стирается. Данные с изменениями перезаписываются заново.

Если накопитель простаивает, то запускается процесс, называемый «сборщик мусора». Он проверяет стирание данных в блоке памяти и готовность блока к последующей записи.

Имеется еще один процесс, называемый «TRIM». Он информирует накопитель о возможности пропуска перезаписи части данных при стирании блоков. Каждый блок может быт перезаписан конечное число раз, поэтому это важный процесс. Он предотвращает преждевременный износ хранилища.

Чтобы предотвратить износ SSD-диска, имеется специальный алгоритм, который следит за тем, чтобы каждый блок был перезаписан/прочитан равное число раз. Этот процесс называется «выравнивание износа». Он запускается автоматически.

Поскольку процесс чтения/записи требует перезаписи данных, твердотельные накопители обычно имеют дополнительный объем памяти для этих операций. Причем этот объем не виден операционной системе и недоступен пользователю. Эта особенность позволяет накопителю перемещать и удалять данные без влияния на общую емкость хранилища.

Недостатки

Технологии SSD-дисков достаточно новы, поэтому такие накопители дороже, чем жесткие диски. Несмотря на то, что постоянно появляются SSD большего объема, сегодня затруднительно найти хранилище огромной емкости. Так, жесткие диски могут превосходить SSD по объему в 2,5 раза.

Преимущества

Твердотельные накопители ускоряют загрузку игр, приложений и фильмов. Технология SSD-дисков более надежна: эти накопители легче и лучше выдерживают удары и падения. Кроме того, они потребляют меньше энергии, благодаря чему температура компьютера становится ниже.

Структурные изменения на российском рынке

Согласно аналитическим данным GS Group на основе статистики внешней торговли России, в 2018 г. доли HDD и SSD в общем импорте дисковых накопителей составляли 65% и 35% соответственно, но уже в первом полугодии 2019 г. доля SSD выросла до 52%.

В штучном выражении объем российского рынка HDD упал с 6,4 млн штук в 2017 г. до 5,7 млн штук в 2018 г., то есть, на 12%. В 2019 г. тренд развивался с ускорением: в первом полугодии поставки рухнули на 21% по сравнению с аналогичным периодом предыдущего года, по итогам всего 2019 г. аналитики GS Group ожидают снижение объема российского импорта HDD на 23%, до 4,4 млн штук. Некоторое снижение суммарного объема поставок HDD будет компенсировано ростом рынка SSD.

В денежном выражении оборот российского рынка накопителей по итогам в 2018 г. превысил 81 млрд руб. Из них 40% оборота рынка пришлось на дисковые массивы СХД, 20% на SSD и 40% на HDD, часть из которых были импортированы для комплектации ЦОДов и систем хранения данных.

Суммарный объем номинальной памяти импортируемых в Россию HDD и SSD составил по итогам 2018 г. 11,8 млн ТБ, по итогам 2019 г. в GS Group прогнозируют рост до 12,4 млн ТБ. Данные приведены по всем трем типам дисковых массивов СХД, включая на основе HDD, на основе SSD (All-Flash) и смешанные.

По объему памяти лидерство по-прежнему за жесткими дисками — более 88% по итогам 2018 г. Причина резкого расхождения долей рынка по объему и количеству – в различном объеме типичных накопителей разных типов. Так, если для HDD наиболее популярными моделями являются версии емкостью 1 ТБ и 500 ГБ, 2 ТБ и 4 ТБ, занимающие 40%, 32%, 11% и 5% доли рынка жестких дисков соответственно (по числу дисков без учета СХД), то на рынке SSD более популярны модели емкостью 120/128 ГБ (48%) и 240/250/256 ГБ (32% рынка SSD).

Ежегодно увеличивается средний размер диска, но различными темпами: для HDD этот показатель вырос с 1,3 ТБ в 2016 г. до 2,2 ТБ в 2019 г., для SSD – с 0,21 ТБ в 2016 г. до 0,28 ТБ в 2019 г.

Небольшой объем SSD с лихвой компенсируется стремительным количественным ростом доли рынка SSD, за счет чего они успешно догоняют HDD по суммарному объему памяти. Так, в 2016-2017 гг. суммарный объем HDD на российском рынке превышал SSD в 21 раз, в 2018 г. в 14 раз, а в 2019 г., по прогнозу GS Group, превышение составит только в 7 раз.

Появившаяся не так давно на рынке устройств постоянной памяти компьютеров (ПЗУ) новинка — твердотельные накопители SSD — всё сильнее теснят классические жесткие диски HDD («харды», «винчестеры» или «Винты», как их ещё называют на сленге в народе). И этому есть целый ряд причин о которых я очень подробно расскажу ниже. Но в силу того, что технология относительно новая и ещё только входит в массы — у обычных пользователей есть ещё немало вопросов. На большую часть из них я постараюсь ответить в рамках этого поста. А Вы уже для себя решите — стоит ли тратить деньги и покупать ССД-диск или удобнее и проще пока от него отказаться в пользу старого доброго «харда».

Для наглядности я начну с того, что освежу Ваши знания по классическим жестким дискам Hard Disk Drive.

Как он устроен? Обычный «винчестер» ХДД состоит из двух основных частей:
— контроллер. Это электронная плата или схема, помогающая управлять содержимым гермоблока с одной строны и состыковать компьютер с данными на диске — с другой.
— гермоблок. Этот запаянный блок, в котором расположены магнитные диски и читающие головки. Почему он запаян, а потому, что герметичен и внутри не должно быть пыли.
В самом просто представлении, гермоблок состоит из нескольких магнитных дисков, на которых записана информация, сервопривода (мотора), вращающего диски и блока магнитных головок, которые считывают и записывают информацию на диски.

Как это работает? Блины дисков нанизаны на шпиндель, являющийся первичным валом сервопривода. Мотор разгоняет диски до определённого числа оборотов в минуту (5400 rpm, 7200 rpm, 10000 rpm) в зависимости от модели и типа привода. А головки уже «бегают» в нанометрах от поверхности и считывают, либо записывают данные.
Если Вы хотите подробнее узнать о работе обычных HDD-накопителей, то Вам стоит посмотреть вот это видео:

Именно в силу такой конструкции у обычных «винтов» есть целый ряд «болячек», который в той или иной мере проявляются от модели к модели. Вот самые распространённые:
— разрушение поверхности магнитных пластин. Отсюда берутся так называемые bad-блоки или просто «бэды»
— заклинивание двигателя сервопривода
— залипание головок БМГ
— физическое повреждение магнитных головок или дисков.
Последний пункт — физические повреждения — это вообще «ахиллесова пята» хард дисков. В процессе эксплуатации случается и такое, что мы можем уронить компьютер или ноутбук. Если системный блок стоит под столом, то его частенько случайно пинают или толкают. Всё это негативно сказывается на работе устройства, ведь большинство его частей — подвижные.

И вот тут на сцене появляется диск SSD — Solid-State Drive, что переводится как «твердотельный накопитель». Что это значит? А то, что это устройство не имеет внутренних подвижных частей, а выполнено на базе модулей памяти. Это позволяет отказаться от использования увесистых магнитов и большого сервопривода. В итоге имеет небольшой размер и лёгкий вес. История их появления началась с нетбуков, куда такой накопитель ставился вместо обычного HDD. Выглядел он вот так:

Интерфейсный разъём — mini-PCIe. Первой массовой моделью, оснащённой ССД вместо обычного винчестера был нетбук ASUS EEE PC. Параллельно с этим стали появляться первые модели для компьютеров и тоже под разъём PCI Express:

И, только спустя некоторое время, стали появляться модели для ПК и ноутбуков с разъёмом SATA. Современный твердотельный жесткий диск SSD сейчас выглядит вот так:

На примере изображен один из самый популярных и лучших по соотношению цена/качество экземпляр — Kingston SSDNow v300. Если вскрыть его корпус, то внутри Вы увидите примерно вот такую картину:

Две основных составляющие современного носителя формата ССД:
— модули памяти NAND SSD (Энергонезависимое ПЗУ)
— плата контроллера

Какие основные преимущества Solid-State Drive?

Что даёт установка твердотельного накопителя на компьютер или ноутбук:

— Высокая отказоустойчивость при механических воздействиях (можно трясти и ронять. Главное — не расколоть!)
— Небольшие габариты накопителя по сравнению с классическими «хард» жесткими дисками
— Полная бесшумность (ещё бы — моторчика то нет)
— Не нужно дополнительное охлаждение
— Низкое потребление электропитания
— Высокая скорость чтения и записи.

А минусы? Минусы тоже есть:
— Высокая цена
— Пока ещё небольшой объём (сравнительно с HDD)
— Проблемы с восстановлением информации в случае электрического повреждения диска
— Ограниченное количество циклов перезаписи. То есть, достигнув своего предела, устройство перейдёт в режим «только чтение». Информацию Вы не потеряете, но вот работать в обычном режиме оно уже не будет.

Как установить SSD-диск?!

Всё делается почти так же, как и с обычными «Винтами». Единственный момент: жесткий ССД-диск имеет размер 2,5 дюйма. Поэтому, чтобы поставить его в корпус компьютера вместо обычного HDD размером 3,5 дюйма — Вам понадобиться специальный переходничок. Например, такой:

Или вот такой, как установлен у меня:

Благо стоит он недорого — рублей 300. Ну а дальше надо просто подключить к нему SATA-кабель и питание.

Установить SSD накопитель в ноутбук ещё проще. Там стандартный размер HHD 2,5. Поэтому все действия сводятся к тому, что надо извлечь старый «хард» и подсоединить ССД.

Ну вот, собственно, и всё, что я хотел рассказать. Теперь Вы обладаете всей необходимой информацией и можете сделать абсолютно грамотный выбор! Удачи!