Что такое SSD накопитель (твердотельный жесткий диск) и что о нем следует знать. Твердотельный накопитель это что.

SSD (твердотельный накопитель) — это немеханическое устройство хранения данных на основе микросхемы памяти. Кроме того, твердотельный накопитель содержит контроллер.

Естественный отбор в среде твердотельных накопителей: выбираем SSD-диск

Не так давно для пользователя ПК, покупающего новый компьютер и выбирающего постоянный носитель информации, существовал только один вариант: жесткий диск (HDD). Основными критериями были объем памяти, размер кэша и скорость вращения шпинделя. Так было до 2009 года, когда на рынке появился новый твердотельный накопитель (SSD) на основе чипов флэш-памяти. Мы расскажем об этом в нашем отчете.

Проблема медленной работы жестких дисков существует уже давно, и тем более странно, что долгое время развитие в этой области шло в основном в направлении увеличения их объема. Скорость линейного (последовательного) чтения в некоторых моделях, безусловно, возросла в десятки раз: с 30-40 МБ/с в 2000 году до 450 МБ/с и более сегодня. Но когда вы запускаете и выполняете программы, вам приходится читать и записывать несколько сотен файлов в разных местах. Традиционный «жесткий диск» требует для этого механического перемещения головок, что так же трудоемко, как и десять лет назад. По этой причине фактическая скорость передачи данных на диске в некоторых случаях снижается до нескольких МБ/с.

Твердотельный накопитель состоит из RAID-контроллера (микропроцессора, «распределителя») и подключенных к нему микросхем флэш-памяти. SSD быстрее, чем HDD, потому что чтение и запись больших файлов происходит параллельно на нескольких чипах флэш-памяти. Доступ к большинству блоков или небольших файлов может осуществляться одновременно, поскольку твердотельные накопители не требуют перемещения механических головок, и вам не нужно ждать вращения пластины для доступа к каждому носителю, как это происходит с виниловой пластинкой. Только по этой причине IOPS может быть на порядок выше, чем у обычного жесткого диска.

На практике это существенно влияет на скорость загрузки компьютера. Большинство программ успевают начаться до появления экрана «Добро пожаловать». Затем следует рабочий стол с программами, которые еще можно загрузить. Однако, когда пользователь хочет запустить браузер, он открывается так же быстро, как если бы компьютер уже использовался.

И это не единственные преимущества SSD-накопителя. В отличие от жестких дисков (см. таблицу 1 ниже), задержки практически отсутствуют, а скорость загрузки увеличивается в среднем в 5-10 раз. Если раньше пользователю приходилось ждать до 2 секунд, то теперь дисковая подсистема отвечает практически мгновенно, а время ожидания сократилось в разы. Скорость персонального компьютера с SSD недостижима с обычным жестким диском даже в теории (при прочих равных условиях). В некоторых режимах он может соответствовать производительности SAS/SATA II при 300 МБ/с, SAS/SATA III при 600 МБ/с, SATA III, PCI Express, NGFF (M.2, с опциями PCIe), SATA Express, NVM Express (стандарт для подключения SSD к шине PCI Express), U.2 1.

К преимуществам твердотельных накопителей также относятся широкий диапазон рабочих температур, магнитная стабильность и ударопрочность (устойчивость к вибрациям) — те же факторы, которые часто приводят к выходу из строя жестких дисков. Надежность еще более повышается благодаря отсутствию движущихся (механических) частей — физические проблемы с диском просто исключены. Среди других преимуществ — низкое энергопотребление, малые размеры и легкий вес. Разрабатываются твердотельные накопители меньших форм-факторов, таких как mSATA, NGFF (M.2).

Типы твердотельных накопителей: межвидовой отбор

Выбор SSD должен основываться на факторах, которые действительно важны для пользователя — назначение, используемый интерфейс, тип флэш-памяти.

Факт, что по характеру использования производители предлагают два основных типа твердотельных накопителей — потребительские и серверные. Последние предназначены для работы в условиях высокой и продолжительной нагрузки и поэтому иногда оснащаются специальной памятью eMLC, которая обладает высокой износостойкостью и сроком службы, во много раз превышающим срок службы памяти потребительских дисков. Серверные CPS также используют технологию для повышения отказоустойчивости, например, в случае сбоев в подаче электроэнергии. Серверные жесткие диски, конечно, можно использовать и в персональных компьютерах, но они стоят в разы дороже потребительских моделей, а в некоторых случаях просто не стоят того, чтобы на них тратиться.

Еще одно важное различие между твердотельными накопителями — это интерфейс к системе.

Самые распространенные SSD (подавляющее большинство) имеют интерфейс SATA. Это тот же последовательный интерфейс, который используется для обычных жестких дисков. Большинство твердотельных накопителей SATA даже внешне похожи на жесткие диски — это 2,5-дюймовые корпуса высотой 7 или 9 мм. Их можно легко установить вместо старого жесткого диска или даже использовать вместе с 3,5-дюймовым диском. Современные версии SATA рассчитаны на более высокую скорость передачи данных. Сегодня это 6 Гбит/с. Этого более чем достаточно для массового пользователя, но большинство производителей высокотехнологичных устройств и серверов избегают использования интерфейса SATA.

Для компактных портативных устройств предусмотрен форм-фактор mSATA. Форм-фактор mSATA — это небольшая карта с впаянными микросхемами, которая вставляется в специальные слоты некоторых устройств. Основным преимуществом mSATA является их миниатюрность, но по сути они не отличаются от твердотельных накопителей SATA. Эксперты рекомендуют приобретать эти диски только в качестве модернизации для устройств с разъемом mSATA.

Если производительность SATA окажется недостаточной, можно также использовать твердотельный накопитель PCI Express. Пропускная способность PCI-E может быть в пять раз выше, чем у SATA, в зависимости от версии протокола и количества полос передачи данных. В этих накопителях используется самая мощная технология, поэтому их цена находится на самом высоком уровне рынка. PCI-SSD обычно разрабатываются как карты расширения со слотами и подходят только для настольных ПК. Накопители с протоколом NVMe становятся все более популярными и повышают производительность и эффективность системы. Однако эти решения совместимы только с новейшими платформами и работают только с новейшими операционными системами.

Между недорогим, но относительно «медленным» SATA и быстрым, но дорогим PCI-E, твердотельные накопители M.2 становятся доступным вариантом. Вполне вероятно, что твердотельные накопители M.2 станут новым стандартом. Однако это не еще один новый интерфейс, а всего лишь спецификация размера диска и разъема, необходимого для установки. Накопитель M.2, с другой стороны, работает через один из перечисленных интерфейсов — SATA или PCI-E. Накопитель M.2 представляет собой небольшую печатную плату с несколькими наклеенными компонентами, а необходимые разъемы имеются на большинстве современных материнских плат. Если вы хотите модернизировать свой ПК или ноутбук для игр, SSD M.2 с интерфейсом PCI-E — это правильный выбор.

Обзор 3D XPoint™-памяти (Intel ® Optane™): эволюционный скачок в сфере SSD

В 2017 году компания Intel® предложила пользователям совершенно новый твердотельный накопитель на основе фирменной технологии 3D XPoint™. Здесь сам производитель описывает свой продукт не просто как накопитель, а как комбинацию аппаратных и программных протоколов, которая превращает SDD в кэш-решение («оперативную память с быстрым доступом») для жестких дисков с помощью специального программного драйвера.

Память Intel® Optane™ доступна в форм-факторе M.2. По сути, это дальнейшее развитие получившей широкое признание технологии RST, которая была представлена в 2011 году и предназначена для ускорения производительности твердотельных накопителей за счет использования микросхем памяти. Таким образом, Intel® Optane™ представляет собой совершенно новую технологию памяти и является первым новым типом памяти, появившимся на рынке за последние 25 лет (!). По словам производителя, память разработана таким образом, что любой пользователь, даже не обладающий продвинутыми техническими знаниями, может легко модернизировать свой компьютер.

Память Intel® Optane™ доступна с емкостью 16 ГБ и 32 ГБ (один или два чипа), которые отличаются высокой степенью оптимизации. Производитель не указывает количество каналов, но тесты показали, что контроллер PCI Express 3.0 x имеет один канал для 3D XPoint™.

Кстати, 3D XPoint™ не нужно использовать DRAM в качестве промежуточного слоя, как это происходит в большинстве обычных SSD.

Скорость последовательного чтения у модели 16 ГБ составляет 900 МБ/с, а скорость последовательной записи — всего 145 МБ/с. Скорость модели 32 ГБ составляет 1350 Мбайт/с и 290 Мбайт/с соответственно. При случайном чтении модель Intel® Optane™ 16GB достигает 190 000 IOPS, а модель 32GB — 240 000 IOPS. Максимальная производительность случайной записи составляет 35 000 IOPS и 65 000 IOPS соответственно.

Что касается системных требований, Intel® сертифицировала новую память (см. таблицу 3) для использования с процессорами Intel® Core 7-го поколения и чипсетами серии 200. По словам Intel, чипсет серии 200 специально оптимизирован для Intel® Optane™ и имеет четыре дополнительные полосы PCI-E 3.0.

Таблица 3: Основные характеристики памяти 3D XPoint™ (Intel® Optane™):

© 2021 АО «Аргументы и факты» Генеральный директор Руслан Новиков. Игорь Черняк, главный редактор еженедельной газеты «Аргументы и факты». Денис Халаимов, директор по цифровому развитию и новым медиа АиФ.ru. Владимир Шушкин, главный редактор АиФ.ru.

Что такое твердотельный жесткий диск?

В целом, технология SSD является довольно старой. Твердотельные накопители представлены на рынке в различных формах уже несколько десятилетий. Первые из них были основаны на памяти RAM и использовались только в самых дорогих корпоративных и суперкомпьютерах. Твердотельные накопители на основе флэш-памяти стали доступны в 1990-х годах, но были непомерно дорогими и поэтому были известны скорее только компьютерным экспертам в США. В 2000-х годах цена на флэш-память продолжала снижаться, и к концу десятилетия твердотельные накопители (SSD) стали использоваться в стандартных ПК.

Твердотельные накопители Intel

Что именно представляет собой твердотельный накопитель? Во-первых, это традиционный жесткий диск. Жесткий диск — это просто набор металлических дисков с ферромагнитным покрытием, которые вращаются на шпинделе. Для записи информации на намагниченную поверхность этих дисков можно использовать небольшую механическую головку. Данные сохраняются путем изменения полярности магнитных элементов на дисках. На самом деле все немного сложнее, но этой информации должно быть достаточно, чтобы вы поняли, что запись на жесткие диски и чтение с них мало чем отличается от их воспроизведения. Когда вам нужно записать что-то на жесткий диск, пластины вращаются, головка перемещается и ищет нужное положение, и данные записываются или считываются.

Твердотельный накопитель OCZ Vector

С другой стороны, твердотельные накопители не имеют движущихся частей. Поэтому они больше похожи на привычный USB-накопитель, чем на обычный жесткий диск или дисковый проигрыватель. В большинстве твердотельных накопителей используется память NAND — тип энергонезависимой памяти, которая не требует питания для хранения данных (в отличие, например, от оперативной памяти в вашем компьютере). Кроме всего прочего, память NAND обеспечивает значительное преимущество в скорости по сравнению с механическими жесткими дисками, поскольку не требует перемещения головки или времени вращения.

Сравнение SSD и обычных жестких дисков

Теперь, когда мы немного узнали о твердотельных накопителях, полезно знать, в чем они лучше или хуже традиционных жестких дисков. Вот некоторые ключевые различия.

Время вращения шпинделя: Это обычная особенность жестких дисков — например, когда вы пробуждаете компьютер из спящего режима, вы можете услышать щелкающий звук в течение секунды или двух. Твердотельные накопители не имеют времени вращения.

Время доступа к данным и задержка: В этом отношении твердотельные накопители до 100 раз дешевле традиционных жестких дисков, что не идет им на пользу. Поскольку механические этапы поиска и считывания данных на жестком диске обходятся стороной, доступ к данным на SSD происходит практически мгновенно.

Шум: твердотельные накопители не издают никакого шума. Вы, вероятно, знаете, насколько шумным может быть обычный жесткий диск.

Надежность: Подавляющее большинство жестких дисков выходит из строя из-за механических неисправностей. В какой-то момент, после нескольких тысяч часов работы, механические части жесткого диска просто изнашиваются. С точки зрения выносливости жесткие диски имеют преимущество, и количество циклов записи, которые они могут выполнить, не ограничено.

Твердотельный накопитель Samsung

С другой стороны, твердотельные накопители имеют ограниченное количество циклов записи. Именно на этот фактор чаще всего указывают критики твердотельных накопителей. На самом деле, среднему пользователю будет трудно достичь этих пределов при обычном использовании компьютера. Жесткие диски SSD имеют 3 и 5-летние гарантии, которые они обычно выдерживают, и внезапный отказ SSD — это скорее исключение, чем правило, просто об этом почему-то говорят громче. В 30-40 раз чаще к нам в лабораторию обращаются, например, с вышедшим из строя жестким диском, а не с SSD. Кроме того, если отказ жесткого диска происходит внезапно и вам приходится искать кого-то, чтобы забрать данные с него, то с SSD все немного иначе, и вы заранее знаете, что его скоро нужно будет заменить — он просто «стареет», а не умирает внезапно, некоторые блоки становятся доступными только для чтения, и система предупреждает вас о состоянии SSD.

Энергопотребление: твердотельные накопители потребляют на 40-60% меньше энергии, чем обычные жесткие диски. Это позволяет, например, значительно увеличить время автономной работы ноутбука, если вы используете твердотельный накопитель.

Цена: SSD дороже обычных жестких дисков в пересчете на гигабайт, но сейчас они значительно дешевле, чем три-четыре года назад, и уже вполне доступны. Средняя цена твердотельных накопителей составляет около 1 доллара за гигабайт (август 2013 года).

Работа с твердотельным диском SSD

Единственное отличие, которое вы заметите как пользователь при работе на компьютере, использовании операционной системы и запуске программ, — это значительное увеличение скорости работы. Однако, чтобы продлить срок службы вашего SSD, следует соблюдать несколько важных правил.

Не перекомпилируйте свой SSD. Перекомпиляция совершенно бесполезна для SSD и сокращает срок его службы. Дефрагментация физически перемещает файлы, находящиеся в разных областях жесткого диска, в одно и то же место, сокращая время их механического поиска. Это не имеет значения для жестких дисков, поскольку они не имеют движущихся частей, и время, затрачиваемое на поиск информации на них, стремится к нулю. По умолчанию восстановление отключено для твердотельных накопителей в Windows 7.

Отключите службы индексирования. Если ваша операционная система использует службу индексирования файлов для более быстрого поиска файлов (например, Windows), отключите ее. Скорость чтения и поиска достаточна, чтобы обойтись без индексного файла.

Ваша операционная система должна поддерживать TRIM. Команда TRIM позволяет операционной системе взаимодействовать с SSD и сообщать ему, какие блоки больше не используются и могут быть удалены. Без поддержки этой команды производительность вашего SSD быстро снизится. В настоящее время TRIM поддерживается в Windows 7, Windows 8, Mac OS X 10.6.6 и выше, а также в ядре Linux 2.6.33 и выше. В Windows XP поддержка TRIM отсутствует, хотя существуют способы ее реализации. В любом случае, предпочтительнее использовать современную операционную систему с SSD.

Не обязательно заполнять SSD полностью. Ознакомьтесь с техническими характеристиками вашего твердотельного накопителя. Большинство производителей рекомендуют оставлять свободными 10-20% емкости. Это свободное пространство должно быть доступно для алгоритмов обслуживания, которые продлевают срок службы SSD, распределяя данные в памяти NAND для равномерного износа и повышения производительности.

Храните свои данные на отдельном жестком диске. Хотя твердотельные накопители становятся все дешевле, нет никаких причин хранить медиафайлы и другие данные на SSD. Такие вещи, как фильмы, музыка или фотографии, лучше хранить на отдельном жестком диске, поскольку эти файлы не требуют высокой скорости доступа, а жесткие диски все еще дешевле. Это продлит срок службы твердотельного накопителя.

Установите больше оперативной памяти; в наши дни оперативная память стоит очень дешево. Чем больше оперативной памяти установлено в компьютере, тем реже операционная система будет обращаться к твердотельному накопителю за файлом подкачки. Это значительно продлевает срок службы твердотельного накопителя.

Прежде всего, давайте рассмотрим, что такое твердотельный накопитель. SSD — это твердотельный накопитель (SSD, solid state drive или solid state disk), энергонезависимое, перезаписываемое устройство хранения данных без движущихся механических частей, в котором используется флэш-память. Твердотельный накопитель полностью имитирует работу жесткого диска.

Архитектура и функционирование

NAND SSD

Твердотельные накопители с энергонезависимой памятью (NAND SSD) появились относительно недавно, но благодаря своей гораздо более низкой стоимости (от 1 доллара США за гигабайт) они захватили рынок. До недавнего времени они значительно уступали традиционным жестким дискам (HDD) по скорости записи, но компенсировали это скоростью извлечения данных (первое место). Сегодня доступны твердотельные накопители, скорость чтения и записи которых во много раз выше, чем у жестких дисков 7. Эти приводы отличаются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.

RAM SSD

Эти жесткие диски производятся с энергонезависимой памятью (подобно оперативной памяти в ПК) и имеют чрезвычайно быстрое время чтения, записи и восстановления. Их самый большой недостаток заключается в том, что они чрезвычайно дороги. В основном они используются для ускорения работы больших систем управления базами данных и мощных графических рабочих станций. Обычно они содержат аккумулятор для резервного копирования данных в случае отключения электроэнергии, а более дорогие модели оснащены резервной и/или мгновенной системой резервного копирования. Примером таких модулей является I-RAM: пользователи, имеющие достаточно оперативной памяти, могут создать виртуальную машину и поместить ее жесткий диск в оперативную память для проверки производительности.

Недостатки и преимущества

Недостатки

• Самым большим недостатком твердотельных накопителей NAND является ограниченное количество циклов перезаписи. Обычная флэш-память (MLC, многоуровневая ячейка) позволяет записывать данные около 10 000 раз. Более дорогие запоминающие устройства (SLC, одноуровневые ячейки) достигают более 100 000 циклов записи. 8 Системы балансировки нагрузки используются для противодействия неравномерному износу. Контроллер хранит информацию о том, как часто какие блоки перезаписывались, и «меняет» их местами по мере необходимости. 9 SSD RAM лишены этого недостатка.
• Отдельная проблема совместимости SSD с устаревшими и даже многими текущими версиями операционных систем Microsoft Windows, которые не учитывают особенности SSD и еще больше изнашивают их. Использование операционными системами механизма подкачки на SSD также может сократить срок службы накопителя,
• Цена за гигабайт у твердотельных накопителей значительно выше, чем у гигабайтных жестких дисков. Кроме того, стоимость SSD прямо пропорциональна его емкости, в то время как стоимость обычного жесткого диска зависит от количества платформ и медленнее увеличивается с ростом емкости.
• Использование инструкции TRIM на твердотельных накопителях делает невозможным восстановление удаленных данных с помощью программ восстановления.
• Невозможность восстановления информации в случае перегрузки питания. Поскольку контроллер и носитель информации в твердотельных накопителях находятся на одной печатной плате, повышенный или пониженный ток обычно вызывает перегорание всего твердотельного накопителя, что приводит к безвозвратной потере данных. В отличие от этого, в случае с жесткими дисками более вероятно, что сгорит только плата контроллера, поэтому данные можно восстановить при разумных усилиях. В целом, восстановление данных практически невозможно, если в SSD произошел аппаратный сбой, связанный с выходом из строя микросхемы контроллера или флеш-памяти.

Преимущества

• Таким образом, нет никаких движущихся частей:

• Никакого шума,
• Никакого шума,
• Постоянное время доступа только для чтения, независимо от расположения файла или фрагментации,

• Высокая скорость чтения/записи, часто быстрее, чем интерфейсы HDD (SAS/SATA II 3 Гб/с, SAS/SATA III 6 Гб/с, SCSI, Fibre Channel и т.д.).
• Низкое энергопотребление,
• Широкий диапазон рабочих температур,
• Высокий потенциал для модернизации как концепций хранения, так и технологий производства.
• Поэтому никаких магнитных дисков:

• Значительно меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям,
• Маленький и легкий (нет необходимости строить тяжелый корпус для экранирования).

Microsoft Windows и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями

Windows 7 была оптимизирована специально для твердотельных накопителей. При наличии твердотельных накопителей операционная система обращается с ними иначе, чем с обычными жесткими дисками. Например, Windows 7 не применяет перекомпиляцию, Superfetch, ReadyBoost и другие методы проактивного чтения на SSD, которые ускоряют запуск приложений с обычного жесткого диска.

Более ранние версии Microsoft Windows не имеют таких специальных оптимизаций и предназначены для работы только на обычных жестких дисках. Например, некоторые файловые функции Windows Vista, если их не отключить, могут сократить срок службы SSD-накопителя. Режимы реконструкции следует отключить, поскольку они не оказывают существенного влияния на производительность SSD и только увеличивают износ диска.

Компания ASUS выпустила нетбук EEE PC 701 с твердотельным накопителем емкостью 4 Гб в 2007 году. Компания Dell объявила о выпуске на рынок первых одноблочных SSD-накопителей емкостью 512 ГБ и двухблочных 1 ТБ 9 сентября 2011 года для моделей компьютеров M4600 и M6600 соответственно. На момент анонса производитель установил цену на один диск SATA3 объемом 512 ГБ в размере 1120 долларов США. 10

На SSD-накопителе работают планшеты Acer — модели Iconia Tab W500 и W501, а также Fujitsu Stylistic Q550 с Windows 7.

Компьютерное запоминающее устройство на основе микросхемы памяти. Помимо них, твердотельный накопитель содержит контроллер. Он не содержит движущихся механических частей.

Преимущества и недостатки ССД

По сравнению с традиционным жестким диском или дисковым накопителем SSD имеет множество заметных преимуществ, которые делают его более удобным в использовании. К этим преимуществам относятся:

• Отсутствие раздражающего шума во время работы. Твердотельный накопитель — это устройство, в котором нет вращающихся частей, вызывающих типичные шипящие, гудящие или щелкающие звуки. Его накопитель абсолютно бесшумен при записи или чтении данных, поэтому вы можете работать на компьютере или ноутбуке ночью или в тишине.
• Меньшая занимаемая площадь. Меньше и легче, чем жесткий диск. Его легче переносить, перевозить и устанавливать, особенно в небольших системных корпусах.

• Устойчивость к вибрации и ударам. Во время работы жесткий диск ударяется или вибрирует и получает другие повреждения, когда считывающая головка жесткого диска ударяется о поверхность. Твердотельный накопитель не подвержен таким угрозам, поскольку в нем нет движущихся частей. Однако твердотельные накопители не являются виброустойчивыми.
• Производительность. Срок службы жестких дисков подходит к концу: они не могут достичь скорости передачи данных более 200 Мб/с без изменения своих основных характеристик, что приводит к росту цен. Твердотельные диски лишены этого недостатка: скорость чтения и записи на жестких дисках сегодня в 5-7 раз и более выше, чем на жестких дисках.
• Эффективность работы. Новый ответ на вопрос, зачем нужны твердотельные накопители, — это экономия электроэнергии. Большая часть энергии, потребляемой жестким диском, используется для вращения диска. Благодаря отсутствию вращающихся частей твердотельные накопители обеспечивают экономию до 80-90% при сохранении высокой скорости передачи данных.

Основными недостатками твердотельных накопителей являются их относительно высокая цена и до сих пор не решенная проблема износа накопителя. В то время как срок службы жесткого диска теоретически бесконечен, твердотельные накопители еще не достигли 100 000 циклов. Кроме того, твердотельные накопители более восприимчивы к сбоям, вызванным электросетью, — явление, более известное для жестких дисков (HDD).

Для чего нужен SSD в ноутбуке

Эти преимущества делают твердотельные накопители востребованными в ноутбуках. Твердотельные накопители более компактны и занимают меньше места. Они потребляют меньше энергии, что продлевает срок службы батареи. Кроме того, SSD работает в ноутбуке бесшумно: шум и грохот жесткого диска не потревожит ни вас, ни кого-либо еще в вашей комнате в столь поздний час дня.

При выборе SSD для ноутбука следует обратить внимание на емкость и тип интерфейса, через который накопитель подключается к материнской плате. Опыт показывает, что твердотельные накопители, установленные в ноутбуках, выходят из строя реже, чем жесткие диски, несмотря на ограниченный срок службы. Это обусловлено их устойчивостью к ударам, вибрациям и другим нагрузкам, которые часто возникают при переноске или транспортировке ноутбука. Например, падение ноутбука, даже с небольшой высоты, может непоправимо повредить исправный жесткий диск; твердотельный диск легко выдерживает это испытание.

Оснастите им свой ноутбук, и вы сможете играть в требовательные игры, наслаждаться высококачественным видео и использовать программное обеспечение для дизайна, проектирования и редактирования: Быстрая обработка данных означает отсутствие раздражающих замедлений.

Для чего нужен SSD в компе геймера

SSD в игровом ПК обеспечивает достаточную скорость передачи данных для запуска самых «тяжелых» игр. Он устраняет задержки при загрузке новых слоев, текстур, звуковых дорожек и медиавставок. Геймплей становится более плавным и приятным, а вероятность проиграть или бросить свою команду из-за «лага» в самый неподходящий момент стремится к нулю.

Конечно, средство не решает всех проблем: Для «прожорливых» игр необходимо много оперативной памяти и быстрое интернет-соединение. Но без твердотельного накопителя не обойтись: Современные игры, включающие в себя несколько локаций, не могут поместить в оперативную память сразу все карты, а иногда даже не все части локации. Постоянная перезапись при перемещении по сайту также передает часть нагрузки на диск: чем быстрее он может обрабатывать данные, тем меньше задержка.

Для приемлемой производительности в игровой компьютер следует устанавливать 3- или даже 2-битный диск. Такие диски стоят дороже, но они могут помочь вашему любителю компьютерных игр получить более плавный и бесперебойный игровой процесс.

Внешние твердотельные накопители предназначены для подключения через интерфейсы USB 3.0 и USB 3.1. Эти модели редко бывают действительно эффективными, но если вы используете достаточно быстрый интерфейс, они будут работать быстрее. Интерфейс USB 3.0 вполне способен передавать данные со скоростью до 600 МБ/с 5 .

SSD диски — принцип работы, скорость, надежность.

Преимущества твердотельных накопителей по сравнению с обычными жесткими дисками очевидны с первого взгляда. Преимуществами являются высокая механическая надежность, отсутствие движущихся частей, высокая скорость чтения и записи, малый вес и низкое энергопотребление. Но так ли все хорошо, как кажется?

Прежде всего, давайте рассмотрим, что такое твердотельный накопитель. SSD — это твердотельный накопитель (SSD, solid state drive или solid state disk), энергонезависимое, перезаписываемое устройство хранения данных без движущихся механических частей, в котором используется флэш-память. Твердотельный накопитель полностью имитирует работу жесткого диска.

Давайте заглянем внутрь твердотельного накопителя и сравним его с близким родственником — флэш-памятью USB.

Как видите, разница невелика. SSD — это, по сути, большой флэш-накопитель. В отличие от флеш-накопителей, в SSD используется чип кэша DDR DRAM, что обусловлено спецификой проекта и в несколько раз увеличивает скорость обмена данными между контроллером и интерфейсом SATA.

Как устроен контроллер SSD диска

Основная задача контроллера — разрешить операции чтения и записи и управлять схемой размещения данных. Основываясь на таблице распределения блоков, на какие блоки уже была произведена запись, а на какие еще нет, контроллер должен оптимизировать скорость записи и обеспечить максимально возможный срок службы твердотельного накопителя. Из-за особенностей конструкции памяти NAND невозможно обрабатывать каждую ячейку по отдельности. Каждая ячейка расположена на странице шириной 4К, и данные могут быть записаны только тогда, когда страница заполнена. Данные можно стирать блоками по 512 Кбайт. Все эти ограничения накладывают определенные обязательства на соответствующий алгоритм интеллектуального управления. Поэтому правильно настроенные и оптимизированные алгоритмы контроллера могут значительно повысить производительность и долговечность SSD-накопителей.

Контроллер состоит из следующих основных элементов: Процессор — обычно 16- или 32-битный микроконтроллер. Он выполняет команды прошивки и отвечает за перетасовку и выравнивание флэш-памяти, диагностику SMART, кэширование и безопасность. Исправление ошибок (ECC) — контролирует и исправляет ошибки ECC. Контроллер флэш-памяти — включает адресацию, шину данных и управление микросхемами флэш-памяти. Контроллер DRAM — адресация, шина данных и управление флэш-памятью DDR/DDR2/SDRAM. Интерфейс ввода/вывода — отвечает за подключение данных к внешним интерфейсам SATA, USB или SAS. Память контроллера — состоит из памяти ПЗУ и буфера. Эта память используется процессором для выполнения встроенного программного обеспечения и в качестве буфера для кэширования данных. В отсутствие внешнего чипа оперативная память служит единственным буфером данных для твердотельного накопителя.

В настоящее время в твердотельных накопителях используются следующие модели контроллеров.

Flash память

В твердотельных накопителях используются три типа памяти NAND — SLC (Single Level Cell), MLC (Multi Level Cell) и TLC (Three Level Cell) — точно так же, как и во флеш-памяти USB. Разница лишь в том, что в SLC каждая ячейка может хранить только один бит информации, в MLC — две, а в TLC — три ячейки (при использовании различных уровней электрического заряда в транзисторе с плавающим затвором), что делает MLC и TLC память более дешевой с точки зрения емкости.

Однако память MLC/TLC имеет меньший срок службы (100 000 циклов стирания для SLC, в среднем 10 000 для MLC и до 5 000 для TLC) и более низкую производительность. С каждым дополнительным слоем определение уровня сигнала становится все сложнее, время, необходимое для поиска адреса ячейки, увеличивается, а вероятность ошибок возрастает. Поскольку чипы SLC намного дороже и имеют меньшую емкость, чипы MLC/TLC в основном используются для решений массового рынка. Развитие памяти MLC/TLC идет быстрыми темпами, и ее скоростные характеристики близки к характеристикам памяти SLC. Таким же образом производители низкоскоростных MLC/TLC SSD компенсируют алгоритмы обмена блоками данных между чипами памяти (одновременная запись/чтение на два чипа флэш-памяти, по одному байту на каждом), аналогичные RAID 0, и низкую выносливость, смешивая и подбирая ячейки и заботясь об их равномерном использовании. Кроме того, твердотельные накопители занимают часть объема памяти (до 20%), т.е. память, недоступную для обычных операций чтения и записи. Он необходим в качестве резерва на случай износа ячейки, подобно жестким дискам, которые имеют резерв для замены дефектных блоков. Дополнительный резервный элемент используется динамически, и когда основные элементы изнашиваются естественным образом, предоставляется запасной резервный элемент.

Как работает SSD накопитель

Чтобы прочитать блок данных на жестком диске, необходимо сначала определить, где он находится, затем переместить магнитную головку на нужную дорожку, подождать, пока нужный сектор не окажется под головкой, и затем считать. Случайные запросы на доступ к различным зонам жесткого диска оказывают дополнительное влияние на время доступа. При таких запросах жесткий диск вынужден постоянно «гонять» головки по всей поверхности «блина», и даже переупорядочивание очереди команд не всегда решает проблему. Но на твердотельных накопителях так легко вычислить адрес нужного блока и получить к нему прямой доступ для чтения/записи. Никаких механических операций — все время используется для трансляции адресов и передачи блоков. Чем быстрее флэш-память, контроллер и внешний интерфейс, тем быстрее осуществляется доступ к данным.

Но изменить/удалить данные на SSD не так просто. Микросхемы флэш-памяти NAND оптимизированы для выполнения операций на основе доменов. Флэш-память записывается блоками по 4 Кб и стирается блоками по 512 Кб. При изменении нескольких байтов в блоке контроллер выполняет следующую последовательность операций:

— считывает блок, содержащий изменяемый блок, во внутренний буфер/кэш памяти; — изменяет необходимые байты; — выполняет стирание блока на микросхеме флэш-памяти; — вычисляет новую позицию блока в соответствии с требованиями алгоритма перестановки; — записывает блок в новую позицию.

Но как только информация записана, ее нельзя перезаписать, пока она не будет стерта. Проблема в том, что минимальный размер для записи не должен быть меньше 4 КБ, а данные можно стирать блоками не менее 512 КБ. Для этого контроллер объединяет данные в кластеры и передает их для освобождения целого блока. Именно здесь вступает в игру оптимизация операционной системы для работы с жестким диском. При удалении файлов операционная система не очищает физически сектора жесткого диска, а просто помечает файлы как удаленные и знает, что занимаемое ими пространство может быть использовано повторно. На работу самого привода это никак не влияет, что не было проблемой для разработчиков интерфейсов в прошлом. Хотя этот метод стирания может повысить производительность жесткого диска, он является проблемой для твердотельных накопителей. На твердотельных накопителях, как и на обычных жестких дисках, данные сохраняются на диске даже после того, как операционная система их стерла. Проблема, однако, заключается в том, что твердотельный накопитель не знает, какие из хранящихся данных полезны, а какие больше не нужны, и вынужден обрабатывать все занятые блоки с помощью длинного алгоритма.