Твердотельные накопители SSD: что это такое и зачем нужен? Что такое SSD и принцип его работы

Практически каждый пользователь уже слышал о твердотельных накопителях, а некоторые даже пользуются ими. Однако, не многие задумывались чем же отличаются эти диски друг от друга и почему SSD лучше HDD. Сегодня мы расскажем в чем различие и проведем небольшой сравнительный анализ.

Область применения твердотельных накопителей с каждым годом расширяется. Сейчас SSD можно встретить практически везде, начиная от ноутбуков и заканчивая серверами. Причиной тому высокая скорость и надежность. Но, давайте поговорим обо всем по порядку, поэтому для начала посмотрим в чем заключается разница между магнитным накопителем и твердотельным.

По большому счету, основное различие заключается в способе хранения данных. Так в HDD используется магнитный способ, то есть, данные записываются на диск путем намагничивания его областей. В SSD вся информация записывается в специальный тип памяти, который представлен в виде микросхем.

Особенности устройства HDD

Если взглянуть на магнитный жесткий диск (МЖД) изнутри, то он представляет собой устройство, которое состоит из нескольких дисков, головок для чтения/записи и электропривода, который вращает диски и перемещает головки. То есть, МЖД во многом похож на проигрыватель виниловых пластинок. Скорость чтения/записи подобных современных устройств может достигать от 60 до 100 МБ/с (в зависимости от модели и производителя). А скорость вращения дисков варьируется как правило от 5 до 7 тыс. оборотов в минуту, а в некоторых моделях скорость вращения достигает 10 тыс. Исходя из особенной устройства, здесь можно выделить три главных недостатка и всего два преимущества перед SSD.

Шум, который исходит от электродвигателей и вращения дисков;
Скорость чтения и записи сравнительно низкая, поскольку определенное время тратиться на позиционирование головок;
Высокая вероятность механических поломок.

Относительно низкая цена за 1 ГБ;
Большой объем хранения данных.

Особенности устройства SSD

Устройство твердотельного накопителя в корне отличается от магнитных накопителей. Здесь отсутствуют движущиеся элементы, то есть, в нем нет электродвигателей, перемещающихся головок и вращающихся дисков. И все это благодаря абсолютно новому способу хранения данных. В настоящее время существуют несколько видов памяти, которая применяется в SSD. Также они имеют два интерфейса подключения к компьютеру — SATA и ePCI. Для типа SATA скорость чтения/записи может достигать до 600 МБ/с, то в случае с ePCI она может колебаться от 600 МБ/с до 1 ГБ/с. SSD накопитель нужен в компьютере именно для более быстрого считывания и записи информации с диска и обратно.

Благодаря своему устройству, ССД имеют гораздо больше преимуществ перед МЖД, но и без минусов не обошлось.

Отсутствие шума;
Высокая скорость чтения/записи;
Меньше подвержены механическим поломкам.

Высокая стоимость за 1 Гб.

Еще немного сравнения

Теперь, когда мы разобрались с основными особенностями дисков, продолжим наш сравнительный анализ дальше. Внешне ССД и МЖД также отличаются. Опять же, благодаря своим особенностям магнитные накопители гораздо больше и толще (если не брать в расчет таковые для ноутбуков), в то время как SSD по размеру как раз-таки сопоставимы с жесткими для ноутбуков. Также, твердотельные накопители потребляют в несколько раз меньше энергии.

Подводя итог нашему сравнению, ниже приводим таблицу, где можно посмотреть отличия дисков в цифрах.

Заключение

Несмотря на то, что ССД практически по всем параметрам лучше МЖД, у них есть и пару недостатков. А именно, это объем и стоимость. Если говорить об объеме, то в настоящее время твердотельные накопители значительно проигрывают магнитным. В стоимости также выигрывают магнитные диски, поскольку являются более дешевыми.

Что ж, теперь вы узнали в чем основные отличия между разными типами накопителей, поэтому остается только решить, что лучше и рациональнее использовать — HDD или SSD.

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!

Где мы разбирали что это такое, как работает и т.д. Но мы не сказали о том, что жесткие диски, на самом деле, уже изжили свой потенциал роста как объемов, так и производительности, а им на смену пришли современные твердотельные накопители или — SSD. Несмотря на то, что HDD еще довольно распространены, SSD также стали весьма популярны, и постепенно вытесняют устаревшую технологию с рынка.

Так как тема популярна и актуальна, в сегодняшней статье разберемся с SSD: узнаем что это такое, какие особенности их работы, характеристики, в общем — как обычно. Начнем.

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 , 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 , 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.

Выводы

Несмотря на свою схожесть с гигантской флешкой, SSD накопители несут в себе целый спектр современных технологий, благодаря чему показывают существенный прирост производительности, не теряя надежности. Работа с компьютером, после установки системы на такой диск, становится значительнее комфортнее.

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:

Все больше пользователей приобретают SSD диски для установки в ПК. Они используются параллельно с HDD или вместо них. Чаще всего на SSD диск ставится оперативная система, а на HDD хранятся файлы. Именно при таком размещении можно прочувствовать многократный прирост скорости и быстродействия вашего компьютера.

Твердотельные накопители имеют много преимуществ по сравнению с жесткими дисками. Поэтому нужно знать, как выбрать SSD диск для компьютера правильно.

Что собой представляет?

Жёсткий диск (HDD) - это то устройство в Вашем компьютере, которое хранит все данные (программы, фильмы, изображения, музыку… саму операционную систему Windows, Mac OS, Linux и тд) и выглядит он следующим образом…

Информация на жесткий диск записывается (и считывается) путём перемагничивания ячеек на магнитных пластинах, которые вращаются с дикой скоростью. Над пластинами (и между ними) носится, как перепуганная, специальная каретка со считывающей головкой.

Так как HDD-диск находится в постоянном вращение, то и работает он с определенным шумом(жужанием, потрескиванием), особенно это заметно при копировании файлов большого размера и запуске программ и системы,когда на жесткий диск приходится максимальная нагрузка. Вдобавок это очень «тонкое» устройство и боится даже простого колыхания во время своей работы, не говоря уже о падении на пол, например (считывающие головки встретятся с вращающимися дисками, что приведет к потере хранящейся информации на диске).

А теперь рассмотрим твёрдотельный накопитель (SSD-диск). Это тоже самое устройство для хранения информации, но основанное не на вращающихся магнитных дисках, а на микросхемах памяти, как говорилось выше. По устройству схожее на большую флешку.

Ничего вращающегося, двигающегося и жужжащего — работает SSD-диск абсолютно бесшумно! Плюс - просто сумасшедшая скорость записии чтения данных!

Преимущества и недостатки

Преимущества:

высокая скорость чтения и записи данных и производительность работы;
низкое тепловыделение и потребление электроэнергии;
нет шума ввиду отсутствия движущихся деталей;
небольшие габариты;
высокая стойкость к механическим повреждениям (перегрузки до 1500g), магнитным полям, температурным перепадам;
стабильность времени считывания данных независимо от фрагментации памяти.

Недостатки:

ограниченное количество циклов перезаписи (1 000 – 100 000 раз);
высокая стоимость;
незащищенность перед электрическими повреждениями;
риск полной потери информации без возможности ее восстановления.

А теперь подробнее:

Преимущества SSD диска

1. Скорость работы

Это самое главное преимущество SSD-дисков! После замены старого жесткого диска на флэш-накопитель, компьютер приобретает многократное ускорение, за счет высокой скорости передаваемых данных.

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

Это подтверждают многочисленные ролики с испытаниями этих устройств - подключенный и работающий SSD-диск трясли, роняли на пол, стучали по нему… , а он продолжал спокойно работать! Если вы приобретаете SSD диск для себя, а не для испытаний, советуем этих эксперементов не повторять, а ограничиться просмотром роликов на Youtube.

4. Малый вес

Не выдающийся фактор, 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.

Недостатки SSD диска

1. Высокая стоимость

Это одновременно и самый сдерживающий пользователей недостаток, но и очень временный - цены на подобные накопители постоянно и стремительно падают.

2. Ограниченное число циклов перезаписи

Обычный, средний SSD-диск на основе флеш-памяти с технологией MLC способен произвести примерно 10 000 циклов чтения\записи информации. А вот более дорогой тип памяти SLC уже может в 10 раз дольше прожить (100 000 циклов перезаписи).

В обоих случаях флеш-накопитель сможет легко отработать не менее 3 лет! Это как-раз средний жизненный цикл домашнего компьютера, после которого идёт обновление конфигурации, замена комплектующих на более современные.

Прогресс не стоит на месте и головастики из фирм-производителей уже придумали новые технологии, которые существенно увеличивают время жизни SSD-дисков. Например, RAM SSD или технология FRAM, где ресурс хоть и ограничен, но практически недостижим в реальной жизни (до 40 лет в режиме непрерывного чтения/записи).

3. Невозможность восстановления удалённой информации

Удалённую информацию с SSD-накопителя не сможет восстановить ни одна специальная утилита. Таких программ просто нет.

Если при большом скачке напряжения в обычном жёстком диске сгорает в 80% случаев только контроллер, то в SSD-дисках этот контроллер находится на самой плате, вместе с микросхемами памяти и сгорает весь накопитель целиком - привет семейному фотоальбому.

Эта опасность практически сведена к нулю в ноутбуках и при использовании бесперебойного блока питания.

Главные характеристики

Если вы покупаете SSD для установки на компьютер, обратите внимание на его основные характеристики.

Объем

При покупке SSD диска в первую очередь обратите внимание на объем и цели использования. Если вы приобретаете его только для установки ОС, выберите устройство с объемом памяти не менее 60 Гб.

Современные геймеры предпочитают устанавливать игры на твердотельные накопители, чтобы увеличить производительность. Если вы – один из них, тогда вам нужен вариант с объемом памяти от 120 Гб.

Если вы приобретаете твердотельный накопитель вместо жесткого диска, исходите из расчета, какой объем информации хранится на компьютере. Но в этом случае емкость SSD диска не должна быть меньше 250 Гб.

Важно! Стоимость твердотельного накопителя напрямую зависит от объема. Поэтому, если ваш бюджет ограничен, используйте SSD для установки операционной системы, а HDD для хранения данных.

Форм-фактор

Большая часть современных моделей SSD дисков продается в форм-факторе 2,5 дюйма и встроена в защитный короб. Из-за этого они похожи на классические жесткие диски такого же размера.

Полезно знать! Для установки 2,5-дюймового SSD диска в стандартное 3,5-дюймовое крепление внутри корпуса ПК используются специальные переходники. В некоторых моделях корпусов предусмотрены гнезда под форм-фактор 2,5 дюйма.

На рынке встречаются 1,8-дюймовые и меньшие твердотельные накопители, которые используются в компактных устройствах.

Интерфейс подключения

Твердотельные накопители имеют несколько вариантов интерфейсов подключения:

SATA II;
SATA III;
PCIe;
mSATA;
PCIe + M.2.

Самый распространенный вариант – это подключение с помощью SATA разъема. На рынке еще встречаются SATA II модели. Они уже не актуальны, но даже если вы приобретете такое устройство, благодаря обратной совместимости интерфейса SATA оно будет работать с материнской платой, поддерживающей SATA III.

При использовании твердотельного накопителя с интерфейсом PCIe может понадобиться установка драйверов, но скорость передачи данных при этом будет выше по сравнению с SATA подключением. Но не всегда есть драйвера под Mac OS, Linux и подобные — при выборе стоит обращать на это внимание.

Модели mSATA используются на компактных устройствах, но работают по тому же принципу, что и стандартный интерфейс SATA.

Модели M.2 или NGFF (Next Generation Form Factor) – это продолжение развития линейки mSATA. Они имеют меньшие габариты и большие возможности для компоновки производителями цифровой техники.

Скорость чтения/записи

Чем этот выше, тем производительней компьютер. Средние показатели скорости:

чтение 450-550 Мб/с;
запись 350-550 Мб/с.

Производители могут указывать не фактическую, а максимальную скорость чтения/записи. Чтобы узнать реальные цифры, просмотрите в интернете отзывы и обзоры модели, которой вы заинтересовались.

Помимо этого, обратите внимание на время доступа. Это время, за которое диск находит требуемую программой или ОС информацию. Стандартный показатель – 10-19 мс. Но поскольку у твердотельных накопителей нет движущихся частей, это значительно быстрее, чем у жестких дисков.

Тип памяти и время работы до отказа

Есть несколько типов используемых в SSD дисках ячеек памяти:

MLC (Multi Level Cell);
SLC (Single Level Cell);
TLC (Three Level Cell);
3D V-NAND.

MLC – самый распространенный тип, который позволяет хранить в одной ячейке два бита информации. Он имеет относительно небольшой ресурс циклов перезаписи (3 000 – 5 000), но меньшую себестоимость, за счет чего этот тип ячеек применяется для массового производства твердотельных накопителей.

SLC-тип хранит в одной ячейке только один бит данных. Эти микросхемы отличаются длительным временем жизни (до 100 000 циклов перезаписи), высокой скоростью передачи данных, и минимальным временем доступа. Но из-за большой стоимости и небольших объемов хранения данных они используются для серверных и индустриальных решений.

Тип TLC хранит три бита данных. Главное преимущество – низкая стоимость производства. Среди недостатков: количество циклов перезаписи 1 000 – 5 000 повторов, а скорость чтения/записи существенно ниже первых двух типов микросхем.

Полезно! В последнее время производителям удалось увеличить время жизни TLC дисков до 3 000 циклов перезаписи.

В 3D V-NAND моделях используется вместо стандартных MLC или TLC чипов 32-слойная флеш-память. Микрочип имеет трехмерную структуру, благодаря чему объем записываемых данных на единицу площади значительно выше. При этом увеличивается надежность хранения информации в 2-10 раз.

Показатель IOPS

Немаловажный фактор IOPS (количество операций ввода/вывода в секунду), чем выше данный показатель, тем быстрее накопитель будет работать, с большим объемом файлов.

Чип памяти

Чипы памяти делятся на два основных типа MLC и SLC. Стоимость SLC чипов намного выше и ресурс работы в среднем в 10 раз больше, чем у MLC чипов памяти, но при правильной эксплуатации, срок службы накопителей на MLC чипах памяти, составляет не менее 3 лет.

Контроллер

Это самая важная деталь SSD-дисков. Контроллер управляет работой всего накопителя, распределяет данные, следит за износом ячеек памяти и равномерно распределяет нагрузку. Рекомендую отдавать предпочтение проверенным временем и хорошо зарекомендовавшим себя контроллерам SandForce, Intel, Indilinx, Marvell.

Объем памяти SSD

Практичнее всего будет использовать SSD только под размещение операционной системы, а все данные (фильмы, музыку и т.д.) лучше хранить на втором, жестком диске. При таком варианте достаточно купить диск размером ~ 60 Гб. Таким образом Вы сможете очень сильно сэкономить и получить тоже самое ускорение работы компьютера (вдобавок, увеличится срок службы накопителя).

Опять же приведу в пример своё решение - в сети продаются (очень за недорого) специальные контейнеры для жёстких дисков, которые за 2 минуты вставляются в ноутбук вместо оптического CD-привода (которым я пользовался пару раз за четыре года). Вот Вам и великолепное решение - старый диск на место дисковода, а новенький SSD - на место штатного жёсткого диска. Лучше и придумать невозможно было.

И напоследок, парочка интересных фактов:

Почему жесткий диск часто называют винчестером? Ещё в начале 1960-х годов компания IBM выпустила один из первых жёстких дисков и номер этой разработки был 30 - 30, что совпало с обозначением популярного нарезного оружия Winchester (винчестер), вот и прижилось такое жаргонное название ко всем жёстким дискам.

Почему именно жёсткий диск? Основными элементами этих устройств являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков (дискет) их нельзя согнуть, вот и назвали - жёсткий диск.

Функция TRIM

Наиболее важная дополнительная функция для твердотельного накопителя – это TRIM (уборка мусора). Она заключается в следующем.

Информация на SSD сначала записывается в свободные ячейки. Если диск записывает данные в ячейку, которая ранее использовалась, он сначала очищает ее (в отличие от HDD, где запись данных происходит поверх имеющейся информации). Если модель не поддерживает TRIM, она очищает ячейку непосредственно перед записью новой информации, из-за чего скорость этой операции падает.

Если твердотельный накопитель поддерживает TRIM, он получает от ОС команду об удалении данных в ячейке и очищает их не перед перезаписью, а во время «простоя» диска. Делается это в фоновом режиме. Это поддерживает скорость записи на указанном производителем уровне.

Важно! Функцию TRIM должна поддерживать операционная система.

Скрытая область

Эта область не доступна пользователю и используется взамен вышедших из строя ячеек. В качественных твердотельных накопителях она составляет до 30% от объема устройства. Но некоторые производители, чтобы снизить себестоимость SSD диска, уменьшают ее до 10%, увеличивая тем самым объем хранилища, доступный пользователю.

Обратная сторона медали такого подвоха состоит в том, что скрытая область используется функцией TRIM. Если ее объем небольшой, его не хватит для фонового переноса данных, из-за чего при уровне «загрузки» SSD 80-90% скорость записи резко упадет.

Пропускная способность шины

Так вот при выборе флеш-диска первостепенное значение имеет тоже скорость чтения и записи данных. Чем выше эта скорость - тем лучше. Но следует помнить и о пропускной способности шины Вашего компьютера, вернее, материнской платы.

Если Ваш ноутбук или стационарный компьютер совсем уж старенький - смысла покупать дорогой и быстрый SSD-диск нет. Он просто не сможет работать даже в половину своих возможностей.

Чтоб было понятнее, озвучу пропускную способность различных шин (интерфейс передачи данных):

IDE (PATA) - 1000 Mbit/s. Это очень древний интерфейс подключения устройств к материнской плате. Чтоб подключить SSD-диск к такой шине нужен специальный переходник. Смысл использования описываемых дисков в этом случае абсолютный ноль.

SATA - 1 500 Mbit/s. Уже веселее, но не слишком уж.

SATA2 - 3 000 Mbit/s. Самая распространённая на данный момент времени шина. С такой шиной, например, мой накопитель работает в половину своих возможностей. Ему нужна…

SATA3 - 6 000 Mbit/s. Это уже совсем другое дело! Вот тут SSD-диск и покажет себя во всей красе.

Так что перед покупкой узнайте какая у Вас шина на материнской плате, а также, какую поддерживает сам накопитель и принимайте решение о целесообразности покупки.

Вот, для примера, как я выбирал (и чем руководствовался) себе свой HyperX 3K 120 ГБ. Скорость чтения - 555 Мбайт/с, а скорость записи данных - 510 Мбайт/с. Этот диск работает в моём ноутбуке сейчас ровно в половину своих возможностей (SATA2), но ровно в два раза быстрее штатного жёсткого диска.

Со временем он перекочует в игровой компьютер детей, где есть SATA3 и он будет демонстрировать там всю свою мощь и всю скорость работы без сдерживающих факторов (устаревшие, медленные интерфейсы передачи данных).

Делаем вывод: если у Вас в компьютере шина SATA2 и не планируется использование диска в другом (более мощном и современном) компьютере - покупайте диск с пропускной способностью не выше 300 Мбайт/с, что будет существенно дешевле и в тоже время быстрее в два раза Вашего нынешнего жёсткого диска.