Что такое объем ssd. Твердотельный накопитель. Недостатки и ограничения

Начиная разговор про SSD-диски, а тема эта интересна и довольно обширна (чего только стоят многочисленные споры о технологиях, быстродействии, надежности и прочих характеристиках на профильных форумах), следует определиться с понятиями, что же такое SSD-диск для компьютера. В чем его отличия от привычных жестких дисков, какие преимущества имеет, что в нем хуже, если сравнивать с классическими винчестерами. Итак, поехали?

Что такое SSD-диск для компьютера

Сначала расшифруем аббревиатуру SSD – англ. «Solid-State Drive», он же «твердотельный накопитель» по-нашему. Название, на первый взгляд, не очень понятное, но оно заключает в себе принцип работы накопителя.

Классический винчестер – это набор вращающихся с большой скоростью пластин (коих может быть от одной до нескольких), на которые записывается вся информация, и блок магнитных головок, перемещающихся над поверхностью этих пластин и считывающих (или записывающих) нужные файлы.

Надо сказать, что если в приложении к традиционным винчестерам понятие «диск» имеет под собой вполне определенную основу (запись действительно производится на диск, установленный внутри этого устройства), то в случае твердотельных накопителей частей, хоть чем-то напоминающих эту геометрическую фигуру, просто нет. Наверное, уместнее использовать понятие «накопитель», хотя «диск» – это привычно, коротко, понятно.

Здесь сразу виден один из недостатков классической технологии хранения данных – жесткие диски чувствительны к вибрациям, ударам, которые могут быстро вывести их из строя. Малейшее касание головки диска может привести если не к мгновенной поломке, то стать причиной появления проблем в обозримом будущем.

Совсем другое дело твердотельный жесткий диск. Здесь нет ни одной вращающейся или как-то перемещающейся детали. Если посмотреть на то, как выглядят внутренности такого диска, то ничего особо интересного там нет, обычная печатная плата с расположенными на ней микросхемами. И все. Вся информация хранится именно в этих микросхемах (NAND-памяти), а управляет процессом чтения/записи контроллер, микросхема которого располагается здесь же.

Раз нет движущихся частей, то такой накопитель в гораздо меньшей степени боится тряски, перемещений, ударов. В разумных пределах, конечно. Бить по нему молотком или кидать в соседского кота все же не стОит.

Как выглядит SSD-диск

Когда речь заходит о накопителях, то одной из характеристик, определяющих принципиальную возможность применения того или иного устройства в данном ноутбуке или стационарном ПК, является «форм-фактор», он же – типоразмер. Это стандарт, задающий его размеры, расположение и количество разъемов, других элементов, который должны соблюдать устройства. Например, «форм-фактор» есть у дисков, материнских плат и т. п.

Внешне SSD-диск соответствует своими размерами жесткому диску формата 2.5 дюйма, которые используются в ноутбуках, нетбуках и прочих подобных компьютерах. Сделано это специально, чтобы была возможность легко заменить один накопитель другим.

Теоретически, отсутствие механических частей позволяет изготовить эти накопители любой формы, чем и пользуются производители, правда, в существующих ограничениях форм-фактора. Помимо привычных небольших прямоугольных коробочек выпускаются твердотельные накопители в виде компактных продолговатых печатных плат с разъемом (M.2 или mSATA) и микросхемами. Это другой форм-фактор, предназначенный для установки в соответствующий разъем (например, M.2), что позволяет сильно уменьшить габариты устройства, разместив такой диск непосредственно на материнской или специальной переходной плате. Впрочем, о форм-факторах (т. е. габаритных размерах и используемых разъемах) поговорим в другой раз.

Важно, что если в вашем компьютере используется 2.5-дюймовый (ноутбучный) винчестер, то установить на его место такого-же форм-фактора SSD не составит проблемы. Даже если речь идет о стационарном компьютере, где в ходу жесткие диски размером 3.5 дюйма, то многие производители корпусов уже предусматривают места для установки накопителей меньшего формата. В крайнем случае, можно воспользоваться переходником с 3.5 на 2.5 дюйма.

Преимущества и недостатки SSD

Когда речь заходит о SSD-дисках, то первое, о чем говорится – это о существенно большей скорости работы. И это действительно так. Даже самый недорогой, бюджетный SSD-диск будет намного быстрее любого механического жесткого диска. Скорость работы компьютера изменится в лучшую сторону.

Чем еще хороши эти накопители:

Как уже говорил выше, не боятся тряски, механических ударов.
Очень высокая скорость чтения и записи, может превышать таковую у жестких дисков в несколько раз.
Меньшее энергопотребление. Ноутбук с таким диском проработает от аккумуляторов немножко дольше.
Меньший нагрев.
Бесшумная работа.

Сравнение некоторых характеристик двух накопителей (SSD и HDD), которые установлены в моем ноутбуке, приведены на картинках в конце статьи.

Естественно, не может быть, чтобы все было так хорошо и не было ничего плохого. На самом деле, плохого действительно нет, но некоторые недостатки присутствуют. Первый из них, который упоминают, когда заходит про SSD-диск для компьютера – цена, которая выше, чем у обычных жестких дисков.

В данном случае речь идет о так называемой «цене за 1Гб». Это значение, которое можно получить, разделив цену среднестатистического жесткого диска на его объем. Например, возьмем обычный HDD емкостью 500 Гб. При цене в 2800 (примерно) рублей, стоимость гигабайта объема будет стоить 2800/500 = 5.6 р.

Стоимость самого дешевого SSD-накопителя примерно такого объема (480 Гб) составляет ориентировочно 8700 р (цены розничные). Получается, что в случае SSD стоимость 1 Гб будет 8700/480=18.13 р. Сразу приходит на ум: «Вам шашечки или ехать?»

Думаю, про подключение SSD-диска, варианты конфигураций дисковой системы компьютера мы поговорим в отдельном материале. А сейчас следует понять, что SSD – это быстрее, но дороже.

Заканчивая про недостатки, упомянем еще и надежность. В данном случае не механическая надежность или боязнь перегрева, а надежность технологии для сохранения записанных данных и гарантии того, что то, что было на диск записано, можно будет прочитать. Это вопрос дискутируемый и четкий ответ на него дать сложно. Это связано и с типом NAND-памяти, используемой в каждой конкретной модели SSD-диска, и условий использования.

Заключение

Итак, SSD-диск для компьютера размерами (если речь о 2.5-дюймовых моделях» идентичен обычным ноутбучным жестким дискам, имеет такие же разъемы для подключения и выполняет ту же функцию – хранит и обрабатывает данные. И, надо сказать, делает это очень быстро.

Разница только в принципах хранения информации, и в большем разнообразии форм-факторов, что несколько расширяет их возможности применения. Можно ли SSD-диск установить вместо обычного? Не вижу препятствий. Вытаскиваете один, на его место ставите другой – все! Хотя есть более интересные возможности.

Какой SSD-диск лучше? Возможно, поговорим и об этом, но здесь достаточно разных факторов, от которых зависит ответ, и однозначно сказать сложно. Самый лучший тот, который самый быстрый – наверное да, но цена… Лучший тот, в котором соблюден баланс между скоростью, надежностью долговечностью и ценой? А почему нет? В общем, это тема для отдельного разговора и, возможно, спора.

Сейчас заканчиваем про то, что же такое SSD-диск.

Мы уже давно привыкли к жестким дискам, на которых хранятся наши файлы, документы, видео, изображения, да вообще все. Жесткие диски появились очень давно. Еще в 1956 году компанией IBM был создан накопитель, по праву носящий название жесткого диска. Но более глубокое и стандартизированное внедрение этих хранителей информации произошло, разумеется, в связи с нарастающей популярностью персональных компьютеров.

Поначалу жесткие диски были громоздки, крайне шумны и обладали доступным пространством всего порядка 5-50 Мб, чего, к слову, хватало в то время для установки операционной системы и всех рабочих приложений, а также набора личных файлов.

Впоследствии диски приобрели популярный и по сей день форм-фактор для настольных систем, составляющий 3.5”, число вендоров, выпускающих эту продукцию сократилось, а объем накопителей рос год от года и насчитывал сотни мегабайт, гигабайты, их десятки и теперь уже тысячи гигабайт на одно устройство.

Жесткие диски используются повсеместно, практически во всех компьютерах, одно время была попытка использовать их даже в мобильных телефонах, так как на то время, микросхемы Flash-памяти были слишком дороги, ненадежны и значительно проигрывали по своему объему.

Принцип работы не менялся, по сути, вот уже десятки лет. Внутри любого HDD находится двигатель, считывающие головки и магнитные пластины. Другими словами механика, контролируемая электроникой. Причем все это должно находиться в стерильных условиях, а сохранность информации, зависит от сотни различных факторов, из-за чего эти устройства чувствительны ко многим внешним проявлениям воздействия.

Эволюция систем хранения и приход SSD.

Со временем росли не только объем, но и скорость жестких дисков, выходили новые интерфейсы связи, пока, наконец, не достигли логического «тупика» развития в своих скоростных показателях. Как бы нам не хотелось, но создать очень быстрый жесткий диск практически невозможно. Конечно, есть отдельные «ускоренные» накопители (применяемые, как правило, в серверах), но и они не всемогущи, к тому же значительно дороже в производстве.

В то же время, параллельно начало развиваться другое направление систем хранения информации, получившее аббревиатуру SSD (Solid-State Drive), то есть, твердотельный (или полупроводниковый) накопитель. SSD имеет массу отличий от своего оппонента, главным является отсутствие всей механической части работы устройства, вместо которой используются цифровые системы записи/считывания информации.

Другими словами, твердотельный накопитель состоит из контроллера, который управляет работой микросхем памяти с информацией, что значительно повышает как отказоустойчивость при физическом воздействии, так и скорость работы. Первые опыты с SSD проходили еще в 1978 году, тогда использовалась память на подобии оперативной (энергозависимая), она способна хранить информацию только непосредственно во время работы, а после полностью обнуляется, что, разумеется, неудобно для системы хранения.

Намного позднее с приходом Flash-памяти, то есть энергонезависимых микросхем, способных хранить информацию все время, SSD начали расцветать, а первые производители выпускать новинки. Сегодня многие компании занимаются выпуском исключительно устройств SSD, чаще всего это те компании, которые так или иначе связаны с производством микросхем памяти, например Samsung, Micron, Kingston и другие. Существует также ряд вендоров, выпускающих SSD под своей маркой, однако, используя уже готовые продукты и «полуфабрикаты» других производителей, для сбора собственной продукции.

SSD состоит из цифровой схемы и не содержит движущий частей. На представленном выше фото отмечены основные узлы накопителя:

Микросхемы памяти устройства . (обычно размещаются с двух сторон печатной платы). От них зависит объем, надежность и скорость работы SSD.
Микросхема с буферной памятью . Разработчики используют разные микросхемы памяти, но прямой зависимости относительно общей скорости работы накопителя замечено не было.
Разъемы интерфейса и питания . В современных SSD используется интерфейс SATA в различных его версиях (SATA-300, SATA-600). SATA совместимы друг с другом, но последние версии данного интерфейса позволяют раскрывать потенциал накопителей с высокими скоростными показателями.
Контроллер (процессор) SSD . Контроллер SSD - это одна из самых важных частей устройства. Именно от контроллера зависит, насколько эффективен будет SSD, будет ли он поддерживать технологии очистки и как у него обстоят дела с надежностью.

Преимущества и недостатки SSD.

Основные преимущества:

1) Как уже было сказано ранее, в SSD нет никаких движущихся частей, отсюда повышенная надежность при физическом воздействии. То есть, если уронить жесткий диск, то он с большой долей вероятности начнет работать со сбоями, либо перестанет работать вовсе, особенно это касается воздействия во время работы устройства. Твердотельный накопитель сродни «флешке» может выдержать легкие удары, сотрясения, вибрацию.

2) Вторым и основным достоинством SSD является скорость работы. Причем, многие пользователи немного путают понятия и считают, что высокие линейные скорости чтения/записи устройства (превышающие таковые на жестких дисках) являются гарантом высокой производительности, но это не совсем так. Главной «фишкой» SSD было и остается высокая скорость доступа и отклика, это первостепенно для операций чтения и именно из-за него на твердотельных накопителях практически мгновенно открываются файлы и приложения. Пока контроллер традиционного HDD вынужден дожидаться операций, производимых механикой устройства, контроллер SSD уже обрабатывает эту информацию считывая ее из микросхем памяти. Причем, чем выше нагрузка (чем больше различных обращений к логическому диску), тем большее преимущество покажет SSD.

3) Механика внутри HDD также влияет на энергопотребление устройство, которое значительно ниже на твердотельных накопителях.

4) Отсутствие движущих частей влияет на шумовые показатели. SSD не производит никаких звуков, вообще.

5) «Иммунитет» к фрагментации файлов. HDD со временем теряет доли производительности из-за фрагментации записанных файлов, когда они «разбросаны» по всей пластине и устройству необходимо больше времени для чтения этих файлов. Именно для этого была придумана процедура дефрагментации. Для SSD неважна фрагментация, равно как место расположения файла (которое опять-таки важно для HDD).

Основные недостатки:

1) Ограниченное число перезаписи ячеек информации. В пример можно снова привести обычные карты памяти, все они имеют лишь ограниченное число циклов работы, что теоритически понижает надежность устройства в целом, практически это означает, что свой срок службы при обычном использовании в домашнем компьютере/ноутбуке накопитель отработает. Разработчики учитывают эту особенность накопителей, и поэтому рекомендуют не «забивать» их полностью, оставляя свободное место. Впрочем, SSD часто имеют дополнительный резерв памяти, как раз созданный для этого. Это нужно для продолжительности жизни SSD, так как его внутренний контроллер старается избежать того, чтобы какая-то ячейка получила критический уровень циклов перезаписи и постоянно работает над тем, чтобы увеличить продолжительность работы устройства, выбирая наименее изношенные ячейки.

2) Цена за 1 Гб. По показателю цены за 1 Гб информации SSD пока проигрывают своим «братьям» жестким дискам, но учитывая, что каждый год, объемы устройств растут, а цены постоянно снижаются, мы можем смело говорить о том, что рано или поздно твердотельная память сравняется по своим ценовым характеристикам с жесткими дисками (либо заменит ее полностью).

3) человеческий фактор. Для работы с SSD желательно соблюдать несколько простых правил. Если же ими пренебречь, то устройство может «состариться» быстрее отведенного ему срока, что скажется на снижении скорости работы, а в последствии на отказоустойчивости SSD.

SSD или HDD?

SSD развиваются просто безумными темпами. Постоянно улучшаются контроллеры и микросхемы памяти, объемы производства наращиваются, и уже даже корпорации переходят на использование твердотельных накопителей. Вопрос о том, «что выбрать сейчас» стоит довольно просто: ? Но скоро наступит то время, когда HDD в той или иной степени начнут сдавать позиции на рынке, как это происходит, фактически, уже сейчас. И в итоге, этот вопрос отпадет сам собой. Задумайтесь, не так давно у всех людей на столах стояли ЭЛТ-мониторы, а люди спорили о дорогих и менее качественных ЖК устройствах. Точно также мы ходили покупать пленку для фотоаппаратов. Но найдете ли вы сейчас в магазине новые модели ЭЛТ мониторов, или может для съемки отдыха вы приобретёте что-то отличное от цифрового фотоаппарата?

Share On

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

Устройство SSD

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

Как работает SSD

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

Преимущества SSD

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

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

Недостатки SSD

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

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

Оптимизация SSD

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

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

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.