Твердотельные накопители SSD: что это такое и зачем нужен? SSD-диск для компьютера. Что такое

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

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

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

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.

С егодня на рынке компьютерных составляющих жёсткие диски представлены двумя основными типами — SDD и HDD. Какой из них лучше? Разберёмся в этом вопросе детально.

HDD – классический жёсткий диск

HDD – это классический жёсткий диск, который представляет из себя коробочку, куда помещены круглые магнитные пластины и считывающие головки. На магнитных пластинах хранятся данные, а считывающие головки, соответственно, эти данные считывают. Принцип работы HDD схож с граммофоном, разве что скорость вращения шпинделя намного быстрее. Шпиндель HDD раскручивает намагниченные пластины со скоростью 5400 и 7200 оборотов в минуту. Это самые распространённые скорости вращения шпинделя у HDD, предназначенных для пользовательских компьютеров. Скорость вращения шпинделя может быть и гораздо больше – например, 10000 и более оборотов в минуту, но это уже стандарты серверного оборудования.

HDD внутри / forumrostov.ru

Что даёт скорость вращения шпинделя HDD? Этим показателем часто меряют скорость чтения и записи жёстким диском данных – чем больше скорость вращения шпинделя, тем больше скорость чтения и записи данных. Но это не совсем так, поскольку на быстродействие HDD влияют и другие его показатели – это плотность записи и время произвольного доступа.

Чем выше показатель плотности записи, тем более скоростным будет HDD. Плотность записи у современных HDD - 100-150 Гб/кв.дюйм. С показателем произвольного доступа всё наоборот, ведь это время, за которое жёсткий диск проведёт операцию чтения или записи данных на любом из участков магнитной пластины. Следовательно, чем меньше это время, тем лучше. Диапазон этого параметра, как правило, составляет от 2,5 до 16 мc.

Таким образом, в работе компьютера разница между двумя HDD со скоростью вращения шпинделя в 5400 и 7200 может быть незаметной.

HDD также отличаются физическими размерами и в технических характеристиках моделей обозначаются согласно их ширины. Это размер в 3,5 дюйма – стандартный размер HDD для сборки ПК – и 2,5 дюйма – размер HDD для ноутбуков.

SSD – жёсткий диск нового формата

SSD – в технических характеристиках компьютерных устройств также можно встретить его другое название «твердотельный накопитель» — по сути, это объёмная флешка с огромнейшей, по сравнению с HDD, скоростью чтения и записи данных. SSD быстрее HDD в 3-4 раза. На полную загрузку Windows, установленную на SSD, понадобится не более 10 секунд, в то время когда эта операционная система на HDD будет загружаться минуты две.

В чём секрет быстродействия SSD? HDD, например, при запуске Windows тратит время на поиск секторов на магнитной пластине и перемещение считывающих головок. При запуске точно такой же версии Windows с точно таким же функционалом на автозагрузке SSD просто считывает данные с конкретного блока матрицы, где эти данные находятся. На SSD-накопителе запускаются быстрее и операционная система, и программы, и отдельные файлы.

SSD внутри / fotkidepo.ru

SSD не добавляют особого веса ноутбукам, ведь весят они не более 100 г. В то время как 2,5-дюймовый HDD с весом в 700-800 г явно не облегчит ежедневный перенос устройства.

В отличие от HDD, SSD не страшны удары и падения. А вот, уронив нечаянно ноутбук, можно добавить себе хлопот – и на замену HDD, и на восстановление данных.

SSD работают бесшумно, в то время как хороший скоростной HDD может даже мешать спать, если компьютер на ночь оставить включённым.

Кстати, о восстановлении данных, в этом вопросе SSD проигрывает HDD. Восстановить данные с SSD проблематично. Если, например, произойдёт скачок напряжения в электросети, SSD сгорит полностью, и все данные будут уничтожены. А вот у HDD в точно таком же случае сгорит лишь небольшая плата, при этом все данные останутся на магнитных пластинах. При желании IT-специалисты эти данные смогут восстановить. То же самое касается и восстановления ранее удалённых пользователем данных с помощью специального программного обеспечения. На большинстве SSD-накопителей восстановить удалённые файлы после очистки корзины не удастся. Но над этим вопросом уже работают производители SSD, более того, некоторые модели твердотельных накопителей могут физически не очищать блоки матрицы от записанных данных в момент поступления команды пользователя, а делать это позднее, когда в этом станет необходимость.

Но это далеко не самое уязвимое место твердотельных накопителей. Их недостатки также существенны, как и преимущества над HDD.

Во-первых, это цена. SSD стоит очень дорого. По цене SSD-накопителя с объёмом в 60 Гб можно купить хороший HDD на 1 Тб дискового пространства.

Во-вторых, это маленький объём – SSD с объёмом в 512 Мб на рынке компьютерных составляющих можно встретить довольно редко, куда более распространёнными стандартами являются объёмы в 128 Гб или 60 Гб. Как видим, такие расклады не делают SSD полноценным устройством для нужд пользователя, и если речь не идёт об сверхтонком ультрабуке,для хранилища файлов всё равно ноутбук или ПК придётся доукомплектовывать HDD. Использование для хранения данных только SSD, повторимся, может вылиться в приличную сумму денег.

В-третьих, SSD имеют чётко установленный ресурс использования. Перезаписать данные на твердотельном накопителе можно до 10000 раз. У HDD таких ограничений нет, да и редко когда пользователи меняют винчестер именно по этой причине. Как правило, это либо механическое повреждение, либо перегрев, либо модернизация. Учитывая высокую стоимость SSD, компьютерное устройство должно быть оснащено оперативной памятью не менее 8 Гб, чтобы можно было отключить файл подкачки Windows. Ведь постоянная перезапись данных в этом файле поможет ресурсу SSD исчерпаться быстрее.

SSD или HDD: что лучше выбрать?

Что лучше HDD или SSD? При наличии свободных денежных средств, конечно же, SSD в составе сборки ПК или в ноутбуке не помешает. Несмотря на все технические недостатки твердотельного накопителя, он выгоден для использования его в качестве системного раздела для Windows. Если доходы пока что особо не располагают к серьёзным тратам денег, хороший скоростной HDD – куда более практичный вариант.

Фото на главной: Жесткий диск HDD рядом с SSD диском / 123rf.com

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

Что такое SSD

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

Для чего нужен SSD

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

Из чего состоит SSD

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

Как работает SSD диск

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

Виды SSD дисков

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

Характеристики SSD

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

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.