Что такое ssd диск и для чего. Как работает накопитель? Скрытая область SSD

В наше время сложно представить человека, у которого бы не было компьютера. С каждым годом появляются новые устройства и гаджеты. Это же касается и накопителей информации. С недавних пор на рынке появились SSD носители, которые постепенно вытесняют HDD диски.

Многих пользователей интересует вопрос, в чем преимущества SSD диска и на самом ли деле он так хорош, как о нем отзывается производитель? Чтобы ответить на этот непростой вопрос необходимо разобраться, что представляет собою подобное устройство.

SSD диск – что это?

Итак, что такое SSD диск? Если расшифровать эту аббревиатуру, тогда получится solid-state drive, что в переводе означает твердотельный носитель информации или немеханическое запоминающее устройство, разработанное на основании микросхем. Подобный накопитель по принципу записи данных напоминает флешку.

В твердотельных накопителях отсутствует магнитный диск. Все данные записываются на микросхему. Поэтому при работе диска его совершенно не слышно. К тому же обычный жесткий диск работает в несколько раз медленнее, чем SSD.

Первыми аналогами твердотельного диска были носители, которые выпускались на основании RAM памяти. Чтобы перенесенные данные на них не исчезали, к ним подключались специальные аккумуляторы. Современные SSD диски изготавливаются совсем по другой технологии.

«Начинка» SSD

Как было замечено ранее, в твердотельном носителе не используется магнитный диск. К основным частям подобного устройства относится:

• Контролер;
• Флеш память;
• Интерфейс подключения;
• Корпус.

Важно отметить, что solid-state disk может отличаться друг от друга. Поэтому прежде чем покупать твердотельный накопитель, рекомендуется подробнее изучить «начинку» диска.

Контролер

Под контролером понимается процессор, который управляет процедурой считывания и записи. Это один из важнейших элементов твердотельного накопителя.

К задачам контролера можно отнести:

• Равномерное размещение загружаемых файлов по всему диску;
• Контроль состояния ячеек памяти;
• Блокирование ячеек, в случае их износа;
• Компактная упаковка файлов, для повышения производительности.

Скорость SSD напрямую зависит от контролера. Поэтому выбирая диск, необходимо уделять внимание контролеру. У пользователей пользуются популярностью разработки Intel, Marvel, SandForce и Indilinx.

Флеш память

Современные твердотельные диски могут содержать один из трех видов памяти, а именно:

Память TLC позволяет в одну ячейку записывать одновременно 3 бита. При этом возможно выполнить 1000 перезаписей. Подобный вид памяти самый дешевый, поэтому не первый год используется в разработке флеш-накопителей. Благодаря подобной технологии стоимость твердотельных дисков стала ниже.

Такой вид памяти, как MLC позволяет в одну ячейку записывать 2 бита. Что касается циклов перезаписи, то они равны 3000. В большинстве случаев именно этот тип памяти используется для создания SSD накопителей. Следует отметить, что по сравнению с TLC памятью, MLC обходится дороже.

Память SLC способствует записи 1 бита в 1 ячейку. При этом максимальное число циклов перезаписи равняется 100000. Конечно, наличие такого количества циклов понравится каждому, но стоимость такого «удовольствия» слишком высокая.

Интерфейс подключения

Чаще всего встречаются накопители поддерживающие интерфейс SATA3. Также существует еще несколько вариантов:

• Внешний SSD диск;
• PSI-карта, которая устанавливается непосредственно в разъем материнской платы;
• Накопитель с интерфейсом mSATA, который размещен в ноутбуках или нетбуках.

Важно учесть, что интерфейс SATA3 совместим с интерфейсами первого и второго поколения. При этом изменится скорость передачи данных. Примечательно, что на ноутбуках, твердотельный накопитель устанавливается вместо DVD-ROM, который практически не используется современными пользователями. При этом операционная система должна быть установлена на SSD. Остальные жёсткие будут использованы в качестве хранилища.

Корпус

Обычный винчестер имеет размер 3,5 дюймов. Что касается твердотельного накопителя, то они выпускаются в форм-факторе 2,5 дюймов. Если твердотельный диск будет установлен вместо винчестера, придется использовать специальный переходник. Подобное устройство представляет собою небольшую полку, изготовленную из металла. Она крепится к месту установки диска.

Благодаря своему небольшому размеру, твердотельный диск может быть установлен как в стационарный компьютер, так и в ноутбук. Следует учесть, что существуют и гибридные диски, которые используют USB интерфейс. Чаще всего форм-фактор у них равен 3,5 дюймов.

Преимущества

Твердотельные накопители обладают рядом преимуществ, на которые следует обратить внимание. Главным достоинством считается скорость записи и считывания данных. По сравнению с обычными жесткими дисками, эти показатели в несколько раз выше. Высокая скорость накопителя повышает производительность операционной системы. Особенно это заметно в момент загрузки ОС. На устройствах с HDD загрузка осуществляется в течение 40 секунд, что касается твердотельного носителя, то на нагрузку уходит не более 7 секунд.

Еще одним достоинством можно считать высокую устойчивость к воздействию различных внешних факторов. Это связано с тем, что SSD не имеет хрупкого механизма по сравнению с обычным винчестером. Подобные накопители прекрасно справляются с перепадами температуры, а также выдерживают вибрацию и слабые удары по корпусу.

Важным преимуществом считается отсутствие шума и низкое потребление энергии. При этом накопитель не нуждается в специальном охлаждении, по сравнению с винчестерами. Благодаря характеристикам SSD достойная замена HDD.

Недостатки

Несмотря на свою скорость, бесшумность и низкое потребление энергии, твердотельные накопители имеют несколько существенных недостатков. Главным минусом можно считать дороговизну. Подобные накопители стоят в несколько раз дороже, чем HDD. Это связано со сложностью изготовления контролеров и чипов памяти. Не стоит расстраиваться, так как технологии развиваются в геометрической прогрессии, а значит, стоимость постепенно будет снижена.

К сожалению, дороговизна не единственный существенный недостаток. Твердотельные накопители имеют максимально возможный объем 1 Тб. Что касается жестких дисков, то их объем уже достиг 8 Тб. Как видно из цифр, различия ощутимые.

Будьте готовы к тому, что твердотельные накопители не вечны. Когда будет совершено определенное количество перезаписей, память начнет выходить из строя. Конечно, это не значит, что устройство проработает всего 1 месяц. Нужно помнить, что когда-нибудь устройство перестанет функционировать, а извлечь информацию будет невозможно.

Еще одним минусом можно считать скачки электричества. Диски SSD после нескольких скачков выходят из строя. Существует высокая вероятность, что при перепаде напряжения накопитель просто сгорит. Что касается винчестера, то при подобной ситуации у него выходит из строя только определенный сектор, а большую часть информации можно восстановить.

Выбираем носитель информации

Прежде чем отправиться в магазин за новеньким SSD устройством, рекомендуется обратить внимание на несколько рекомендаций, благодаря которым будет проще определиться с выбором. Не нужно покупать самый дорогой диск, ведь SSD предназначен только для работы с операционной системы и для установки дополнительного софта. Что касается хранилища информации, то необходимо воспользоваться дополнительным жестким диском.

Для увеличения быстродействия системы, достаточно приобрести твердотельный накопитель объемом 60-120 Gb. При этом необходимо рассчитывать объем исходя из того, что диск не будет полностью забит информацией. Если подобная ситуация произойдет, производительность резко упадет, и восстановить ее уже будет невозможно.

Перед покупкой устройства рекомендуется изучить конфигурацию своего компьютера. Это необходимо для того, чтобы убедиться в том, что материнская плата способна работать с высокоскоростными носителями информации. Иначе просто нет смысла в приобретении подобного устройства.

Как правильно работать с твердотельным носителем

Как было замечено ранее, SSD диски недолговечны, поэтому необходимо по возможности продлить ему срок жизни. Для этого достаточно следовать нескольким простым правилам:

• На твердотельный носитель можно устанавливать только ту операционную систему, которая распознает команду TRIM. К таким ОС относится Windows 7 и выше, а также Linux начиная с версии 2.6.33 и MacOS6.6;
• Категорически запрещается полностью заполнять диск. В противном случае скорость считывания и записи будет снижена в несколько раз. При этом восстановить ее будет невозможно, даже после очищения диска;
• Не нужно использовать файл подкачки. Лучше всего добавить еще немного оперативной памяти;
• Все личные файлы (документы, фотографии, ролики) следует хранить на жестком диске. Если вы используете нетбук, тогда эти данные нужно скопировать на отдельную SD-карту.

Если придерживаться этой несложной инструкции, срок эксплуатации диска значительно увеличится.

Видео обзор SSD дисков

Еще до недавнего времени при покупке нового компьютера и выборе устанавливаемого накопителя, у пользователя был единственный выбор - жесткий диск HDD. И тогда нас интересовало всего два параметра: скорость вращения шпинделя (5400 или 7200 RPM), емкость диска и объема кэша.

Давайте разберемся в плюсах и минусах обоих типов накопителей и проведем наглядное сравнение HDD и SSD.

Принцип работы

Традиционный накопитель или как его принято называть ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) необходим для хранения данных даже после полного отключения питания. В отличие от ОЗУ (оперативного запоминающего устройства) или RAM, хранящиеся в памяти данные не стираются после выключения компьютера.

Классический жесткий диск состоит из нескольких металлических «блинов» с магнитным покрытием, а считывание и запись данных происходит с помощью специальной головки, которая перемещается над поверхностью вращающегося на высокой скорости диска.

У твердотельных накопителей совершенно иной принцип работы. В SSD напрочь отсутствуют какие-либо движимые компоненты, а его «внутренности» выглядят как набор микросхем флэш-памяти, размещенных на одной плате.

Такие чипы могут устанавливаться как на материнскую плату системы (для особо компактных моделей ноутбуков и ультрабуков), на карту PCI Express для стационарных компьютеров или специальный слот ноутбука. Используемые в SSD-чипы отличаются от тех, что мы видим во флешке. Они значительно надежнее, быстрее и долговечнее.

История дисков

Жесткие магнитные диски имеют весьма продолжительную (разумеется, по меркам развития компьютерных технологий) историю. В 1956 году компания IBM выпустила малоизвестный компьютер IBM 350 RAMAC , который был оснащен огромным по тем меркам накопителем информации в 3,75 МБ.

В этих шкафах можно было хранить целых 7,5 МБ данных

Для построения такого жесткого диска пришлось установить 50 круглых металлических пластин. Диаметр каждой составлял 61 сантиметр. И вся эта исполинская конструкция могла хранить… всего одну MP3-композицию с низким битрейтом в 128 Кб/с.

Вплоть до 1969 года этот компьютер использовался правительством и научно-исследовательскими институтами. Еще каких-то 50 лет назад жесткий диск такого объема вполне устраивал человечество. Но стандарты кардинально изменились в начале 80-х.

На рынке появились дискеты формата 5,25-дюймов (13,3 сантиметра), а чуть позднее и 3,5- и 2,5-дюймовые (ноутбучные) варианты. Хранить такие дискеты могли до 1,44 МБ-данных, а ряд компьютеров и того времени поставлялись без встроенного жесткого диска. Т.е. для запуска операционной системы или программной оболочки нужно было вставить дискету, после чего ввести несколько команд и только потом приступать к работе.

За всю историю развития винчестеров было сменено несколько протоколов: IDE (ATA, PATA), SCSI, который позднее трансформировался в ныне известный SATA, но все они выполняли единственную функцию «соединительного моста» между материнской платой и винчестером.

От 2,5 и 3,5-дюймовых флоппи-дисков емкостью в полторы тысячи килобайт, компьютерная индустрия перешла на жесткие диски такого же размера, но в тысячи раз большим объемом памяти. Сегодня объем топовых 3.5-дюймовых HDD-накопителей достигает 10 ТБ (10 240 ГБ); 2.5-дюймовых - до 4 ТБ.

История твердотельных SSD-накопителей значительно короче. О выпуске устройства для хранения памяти, которое было бы лишено движущихся элементов, инженеры задумались еще в начале 80-х. Появление в эту эпоху так называемой пузырьковой памяти было встречено весьма враждебно и идея, предложенная французским физиком Пьером Вейссом еще в 1907 году в компьютерной индустрии не прижилась.

Суть пузырьковой памяти заключалась в разбиении намагниченного пермаллоя на макроскопические области, которые бы обладали спонтанной намагниченностью. Единицей измерения такого накопителя являлись пузырьки. Но самое главное - в таком накопителе не было аппаратно движущихся элементов.

О пузырьковой памяти очень быстро забыли, а вспомнили лишь во время разработки накопителей нового класса - SSD.

В ноутбуках SSD появились только в конце 2000-х. В 2007 году на рынок вышел бюджетный ноутбук OLPC XO–1, оснащенный 256 МБ оперативной памяти, процессором AMD Geode LX–700 с частотой в 433 МГц и главной изюминкой - NAND флеш-памятью на 1 ГБ.

OLPC XO–1 стал первым ноутбук, который использовал твердотельный накопитель. А вскоре к нему присоединилась и легендарная линейка нетбуков от Asus EEE PC с моделью 700, куда производитель установил 2-гигабайтный SSD-диск.

В обоих ноутбуках память устанавливалась прямо на материнскую плату. Но вскоре производители пересмотрели принцип организации накопителей и утвердили 2,5-дюймовый формат, подключаемый по протоколу SATA.

Емкость современных SSD-накопителей может достигать 16 ТБ. Совсем недавно компания Samsung представила именно такой SSD, правда, в серверном исполнении и с космической для обычного обывателя ценой.

Плюсы и минусы SSD и HDD

Задачи накопителей каждого класса сводятся к одному: обеспечить пользователя работающей операционной системой и позволить хранить ему персональные данные. Но и у SSD, и у HDD есть свои характерные особенности.

Цена

SSD намного дороже традиционных HDD. Для определения разницы используется простая формула: цена накопителя делится на его емкость. В результате, получается стоимость 1 ГБ емкости в валюте.

Итак, стандартный HDD на 1 ТБ в среднем обходится в $50 (3300 руб). Стоимость одного гигабайта составляет $50/1024 ГБ = $0,05, т.е. 5 центов (3,2 рубля). В мире SSD все намного дороже. SSD емкостью в 1 ТБ в среднем обойдется в $220, а цена за 1 ГБ по нашей несложной формуле составит 22 цента (14,5 рублей), что в 4.4 раза дороже HDD.

Радует то, что стоимость SSD стремительно снижается: производители находят более дешевые решения для производства накопителей и ценовой разрыв между HDD и SSD сокращается.

Средняя и максимальная емкость SSD и HDD

Всего несколько лет назад между максимальной емкостью HDD и SSD стояла не только числовая, но и технологическая пропасть. Найти SSD, который бы по количеству хранимой информации мог соперничать с HDD было невозможно, но сегодня рынок готов предоставить пользователю и такое решение. Правда, за внушительные деньги.

Максимальная емкость SSD, которые предлагаются для потребительского рынка, составляет 4 ТБ. Подобный вариант в начале июля 2016 года . И за 4 ТБ пространства придется выложить $1499.

Базовый объем HDD-памяти для ноутбуков и компьютеров, выпускаемых во второй половине 2016 года составляет от 500 ГБ до 1 ТБ. Аналогичные по мощности и характеристикам модели, но с установленным SSD-накопителем, довольствуются лишь 128 ГБ.

Скорость SSD и HDD

Да, именно за этот показатель переплачивает пользователь, когда отдает предпочтение SSD-хранилищу. Его скорость многократно превосходят показатели, которыми может похвастать HDD. Система способна загружаться всего за несколько секунд, на запуск тяжеловесных приложений и игр уходит значительно меньше времени, а копирование больших объемов данных из многочасового процесса превращается в 5–10 минутный.

Единственное «но» - данные с SSD накопителя удаляются настолько же быстро, насколько копируются. Поэтому при работе с SSD вы можете просто не успеть нажать кнопку отмена, если однажды внезапно удалите важные файлы.

Фрагментация

Любимое «лакомство» любого HDD-винчестера - большие файлы: фильмы в формате MKV, большие архивы и образы BlueRay-дисков. Но стоит вам загрузить винчестер сотней-другой мелких файлов, фотографий или MP3-композиций, как считывающая головка и металлические блины приходят в замешательство, в результате чего значительно падает скорость записи.

После заполнения HDD, многократного удаления/копирования файлов, жесткий диск начинает работать медленнее. Это связано с тем, что по всей поверхности магнитного диска разбросаны части файла и когда вы дважды щелкаете мышкой по какому-либо файлу, считывающая головка вынуждена искать эти фрагменты из разных секторов. Так тратится время. Это явление и называется фрагментацией , а в качестве профилактических мер, позволяющих ускорить HDD, предусмотрен программно-аппаратный процесс дефрагментации или упорядочивания таких блоков/частей файлов в единую цепочку.

Принцип работы SSD кардинально отличается от HDD, а любые данные могут записываться в любой сектор памяти с дальнейшим моментальным считыванием. Именно поэтому для накопителей SSD дефрагментация не нужна.

Надежность и срок службы

Помните главное преимущество SSD-накопителей? Верно, отсутствие движущихся элементов. Именно поэтому вы можете использовать ноутбук с SSD в транспорте, по бездорожью или условиях, неизбежно связанных с внешними вибрациями. На стабильности работы системы и самого накопителя это не скажется. Хранящиеся на SSD данные не пострадают даже в случае падения ноутбука.

У HDD все с точностью наоборот. Считывающая головка располагается всего в нескольких микрометрах от намагниченных болванок, и поэтому любая вибрация может привести к появлению «битых секторов» - областей, которые становятся непригодными для работы. Регулярные толчки и неосторожное обращение с компьютером, который работает на базе HDD, приведет к тому, что рано или поздно такой винчестер попросту, говоря на компьютерном жаргоне, «посыпется» или перестанет работать.

Несмотря на все преимущества SSD, у них есть тоже весьма существенный недостаток - ограниченный цикл использования. Он напрямую зависит от количество циклов перезаписи блоков памяти. Другими словами, если вы ежедневно будете копировать/удалять/вновь копировать гигабайты информации, то очень скоро вызовите клиническую смерть своего SSD.

Современные SSD-накопители оснащены специальным контроллером, который заботится о равномерном распределении данных по всем блокам SSD. Так удалось значительно повысить максимальное время работы до 3000 – 5000 циклов.

Насколько долговечен SSD? Просто взгляните на эту картинку:

А потом сравните с гарантийным сроком эксплуатации, который обещает производитель конкретно вашего SSD. 8 – 13 лет для хранения, поверьте, не так и плохо. Да и не стоит забывать о том прогрессе, который приводит к постоянному увеличению емкости SSD при неизменно снижающейся их стоимости. Думаю, через несколько лет ваш SSD на 128 ГБ можно будет отнести к музейному экспонату.

Форм-фактор

Битва размеров накопителей всегда была вызвана типом устройств, в которых они устанавливаются. Так, для стационарного компьютера абсолютно некритична установка как 3.5-дюймового, так и 2.5-дюймового диска, а вот для портативных устройств, вроде ноутбуков, плееров и планшетов нужен более компактный вариант.

Самым миниатюрным серийным вариантом HDD считался 1.8-дюймовый формат. Именно такой диск использовался в уже снятом с производства плеере iPod Classic.

И как не старались инженеры, построить миниатюрный HDD-винчестер емкостью более 320 ГБ им так и не удалось. Нарушить законы физики невозможно.

В мире SSD все намного перспективнее. Общепринятый формат в 2,5-дюйма стал таковым не из-за каких-либо физических ограничений с которыми сталкиваются технологии, а лишь в силу совместимости. В новом поколении ультрабуков от формата 2.5‘’ постепенно отказываются, делая накопители все более компактными, а корпуса самих устройств более тонкими.

Шум

Вращение дисков даже в самом продвинутом HDD-винчестере нераздельно связано с возникновение шума. Считывание и запись данных приводят в движение головку диска, которая с безумной скоростью мечется по всей поверхности устройства, что также вызывает характерное потрескивание.

SSD-накопители абсолютно бесшумны, а все происходящие внутри чипов процессы проходят без какого-либо сопутствующего звука.

Итог

Подводя итог сравнения HDD и SSD, хочется четко определить основные преимущества каждого типа накопителей.

Достоинства HDD: емкие, недорогие, доступные.

Недостатки HDD: медленные, боятся механических воздействий, шумные.

Достоинства SSD: абсолютно бесшумные, износоустойчивые, очень быстрые, не имеют фрагментации.

Недостатки SSD: дорогие, теоретически имеют ограниченный ресурс эксплуатации.

Без преувеличения можно сказать, что одним из самых эффективных методов апгрейда старенького ноутбука или компьютера остается установка SSD-накопителя вместо HDD. Даже при самой свежей версии SATA можно добиться троекратного прироста производительности.

На замену магнитным жёстким дискам приходят твёрдотельные накопители, сокращённо – SSD (Solid State Drive). И хоть в сокращении упоминается слово drive – "диск", новые устройства хранения информации трудно назвать дисками, так как в них нет ничего напоминающего диск.

Давайте разберёмся в том, чем хороши твёрдотельные накопители (SSD) и чем они отличаются от всем нам знакомых жёстких магнитных дисков – HDD.

Преимущества SSD перед HDD.

Самым главным преимуществом SSD перед HDD является то, что их быстродействие куда выше, чем "классических" винчестеров. Дело в том, что SSD используют совсем иную технологию записи, хранения и считывания информации. Технология позаимствована у флэш-памяти, поэтому SSD можно назвать специализированной флэшкой большой ёмкости.

Второе преимущество SSD – это отсутствие движущихся частей и деталей. Ни для кого не секрет, что магнитные жёсткие диски очень чувствительны к вибрационным нагрузкам, особенно в рабочем состоянии. Случайное падение и с HDD можно распрощаться навсегда. Также нередок выход из стоя привода, который крутит те самые магнитные "блины". Механические детали – это ахиллесова пята любого высокотехнологичного устройства.

Так как в SSD попросту нет движущихся частей и деталей, то устойчивость их к вибрации и ударам значительно выше, чем обычных HDD.

Третьим и немаловажным для портативной техники качеством SSD является их малый вес . Если на одну ладонь положить 2,5” SSD, ёмкостью, например, 128Gb, а на другую ладонь 2,5” HDD на 180Gb, то твёрдотельный накопитель покажется вам просто "пушинкой". Они невероятно лёгкие.

Четвёртым преимуществом SSD перед HDD является то, что они расходуют меньше энергии , а рабочая температура их намного ниже.

Вот, пожалуй, и все качественные отличия SSD от HDD.

Устройство SSD-диска.

Вот так выглядит среднестатистический SSD-диск. Естественно, в продаже имеются модели в бескорпусном исполнении. Наиболее распространены SSD-накопители форм-фактора 2,5".

Рядовой твёрдотельный накопитель представляет собой печатную плату с установленным на ней набором микросхем. Этот набор состоит из микросхемы NAND-контроллера и, собственно, микросхем NAND-памяти .

Площадь печатной платы твёрдотельного накопителя используется по-полной. Большую её часть занимают микросхемы NAND-памяти.

Как видим, в SSD-накопителе нет никаких механических частей и дисков – только микросхемы. Не зря в последнее время SSD всё чаще называют "электронными" дисками.

Типы памяти в SSD.

Теперь, когда мы разобрались с устройством SSD-накопителей, давайте поговорим о них более детально. Как уже говорилось, рядовой SSD состоит из двух взаимосвязанных частей: памяти и контроллера.

Начнём с памяти.

Для хранения информации в SSD используется NAND-память, которая состоят из огромного количества MOSFET-транзисторов с плавающим затвором. Их ещё называют ячейками (памяти). Ячейки объединяются в страницы по 4 кБайта (4096 байт), затем в блоки по 128 страниц, а далее в массив по 1024 блока. Один массив имеет объём 512 Мбайт и управляется отдельным контроллером. Такая многоуровневая модель устройства накопителя наносит определённые ограничения на его работу. Так, например, стирать информацию можно только блоками по 512 кБайт, а запись возможна только по 4 кБайт. Всё это приводит к тому, что записью и чтением информации с микросхем памяти руководит специальный контроллер.

Тут стоит отметить, что от типа контроллера зависит многое: скорость чтения и записи, устойчивость к сбоям, надёжность. О том, какие контроллеры используются в SSD, мы поговорим чуть позднее.

В SSD применяются три основных типа NAND-памяти: SLC, MLC и TLC. В памяти типа SLC (Single-Level Cell ) используются одноуровневые транзисторы. Это значит, что один транзистор может хранить 0 или 1. Одним словам, такой транзистор может запомнить только 1 бит информации. Маловато будет, не так ли?

Тут головастые мужики "почесали репу" и придумали, как транзистор-ячейку сделать 4-ёх уровневым. При этом каждый уровень представляет 2 бита информации. То есть на одном транзисторе можно записать одну из четырёх комбинаций 0 и 1, а именно: 00 , 01 , 10 , 11 . То есть 4 комбинации, против 2 у SLC. В два раза больше, чем на SLC-ячейках! И назвали они их многоуровневыми ячейками – MLC (Multi-Level Cell ).

Таким образом, на одном и том же количестве транзисторов (ячеек) можно записать в 2 раза больше информации, чем, если бы применялись SLC-ячейки. Это существенно удешевляет конечный продукт.

Но у MLC-ячеек есть существенные недостатки. Срок жизни таких ячеек меньше, чем у SLC и составляет в среднем 100000 циклов. У SLC-ячеек этот параметр составляет 1000000 циклов. Также стоит отметить, что время чтения и записи у MLC-ячеек больше, что уменьшает быстродействие твёрдотельного накопителя.

Так как технологии хранения информации на твёрдотельных носителях очень быстро развиваются, то, возможно, всё, о чём вы здесь узнали, уже считается морально устаревшим.

Например, когда ещё писалась эта статья, в продаже лидировали SSD-диски, изготовленные по технологии MLC. Но, сейчас их практически вытеснили SSD-накопители с памятью типа TLC – трёхуровневых ячеек (Triple-Level Cell ). Память TLC имеет 8 уровней, а, следовательно, каждая ячейка может хранить уже 3 бита информации (000, 001, 011, 111, 110, 100, 101, 010).

Сравнительная таблица типов флэш-памяти: SLC, MLC и TLC.

Из таблицы видно, что чем больше уровней используется в ячейке, тем медленнее работает память на её основе. TLC-память явно проигрывает, как по скорости, так и по "времени жизни" - циклам перезаписи.

Да, кстати, в USB-флэшках уже давно используется TLC-память, которая хоть и быстрее "изнашивается", но и стоит гораздо дешевле. Именно поэтому стоимость USB-флэш и карт памяти неуклонно снижается.

Несмотря на то, что SSD-диски выпускают различные компании под своим брендом, NAND-память многие покупают у небольшого количества её производителей.

Производители NAND-памяти:

Intel/Micron ;

• Toshiba/SanDisk ;

  Samsung .

Таким образом, мы узнали, что SSD-диски бывают с тремя разными типами памяти: SLC, MLC и TLC. Память на основе SLC-ячеек более быстрая и долговечная, но дорогая. Память на MLC-ячейках заметно дешевле, но обладает меньшим ресурсом и быстродействием. В широкой продаже можно найти только SSD-диски на основе флэш-памяти типа MLC и TLC (на момент редактирования статьи). Диски с SLC-памятью практически не встречаются.

Память 3D XPoint и накопители Intel Optane.

Стоит отметить и то, что с недавних пор в продаже появились накопители, которые основаны на новом типе энергонезависимой памяти 3D XPoint (читается, как "три ди кросс-поинт"). На базе 3D XPoint корпорация Intel выпускает твёрдотельные накопители под брендом Intel Optane. Разработкой нового типа памяти занимались две компании Intel и Micron.

3D XPoint – это принципиально новый тип энергонезависимой памяти, в отличие от NAND-памяти, которая известна аж с 1989 года.

3D XPoint обладает большей скоростью чтения-записи, так как доступ к ячейке происходит напрямую. Как утверждается, в памяти 3D XPoint вообще нет транзисторов, а каждая ячейка способна сохранять 1 бит информации. Благодаря прямому доступу отпадает надобность в сложных контроллерах, которые просто необходимы в накопителях NAND с многоуровневыми транзисторами (MLC, TLC). Кроме этого ресурс (износостойкость) данной памяти гораздо выше, чем у NAND, в которой имеется такой базовый дефект, как утечка электронов из ячеек.

Так как быстродействие накопителей Intel Optane превосходит возможности интерфейса SATA, то их, как правило, производят в форм-факторах M.2 , а также в виде твёрдотельного накопителя под слот PCI Express (PCI-E AIC (add-in-card )). Для работы с подобными накопителями используется новый интерфейс NVMe , который приходит на смену SATA.

Контроллеры SSD накопителей.

На момент написания статьи наибольшее распространение получили следующие контроллеры:

Об установке Windows на SSD.

Устанавливать Windows XP на SSD не рекомендуется, так как эта операционная система не заточена под работу с SSD. В Windows 7, 8 и 10 поддержка SSD полностью присутствует. Правда, для более долговечной и "правильной" работы SSD с системой Windows 7 рекомендуется провести проверку/настройку некоторых параметров этой ОС.

В последнее время на компьютеры и ноутбуки все чаще стали устанавливать твердотельные накопители. Так что такое SSD диск? Если говорить по-простому, это огромная флешка, только с более быстрыми параметрами записи и чтения. В твердотельном накопителе нет ни одной механической детали. Он состоит только из микросхем. Жесткие диски имеют большой объем памяти, но маленькую скорость, а твердотельные накопители при невысокой емкости, имеют скорость в несколько раз больше чем у HDD.

Особенности работы

Давайте посмотрим на работу HDD и SSD при копировании или чтении маленьких файлов. Чем меньше объем файла, тем существеннее различие в скорости между жестким диском и твердотельным.

Вот представьте себе, что жесткий диск это блокнот с какой-либо информацией. И чтобы найти и сложить эту информацию, нужно полистать блокнот. А SSD — это лист бумаги, на котором данные как на ладони. Соответственно он найдет информацию намного быстрее.

HDD очень много времени расходует на передвижение считывающих головок, на поиск необходимых секторов на магнитных пластинах. SSD просто выдает нужную вам готовую информацию. Это происходит при запуске системы, при копировании или чтении нескольких тысяч мелких файлов (например фотографий). Поэтому скорость данного типа носителя в несколько десятков раз выше, чем у HDD. Программы и сама система, установленная на твердотельном накопителе будут запускаться намного быстрее чем на обычном жестком диске.

Лучше всего покупать SSD у фирм производителей, зарекомендовавших себя с положительной стороны по выпуску этой продукции. К таким фирмам относятся Crucial, Kingston, Corsair, Samsung, Tohiba, Transcend, Intel, OCZ, SunDisk. Не стоит приобретать твердотельные накопители китайских брендов, или малоизвестных фирм. Это такие как: Apacer, Silicon Power, A-Data.

Так как большинство SSD имеют небольшой объем памяти, но очень высокую производительность, то и служат они в основном для того, чтобы устанавливать на них операционную систему и программы, для увеличения скорости их загрузки.

Недостатки

К основным недостаткам твердотельных накопителей можно отнести их стоимость. Даже SSD с маленьким объемом, стоит гораздо дороже обычных жестких дисков, и цены их ежегодно колеблются в разные стороны.

SSD — это флеш-память, состоящая из тысяч ячеек, которые имеют свойство изнашиваться. В основном износ происходит при записи информации на диск. При чтении ячейки выходят из строя гораздо медленнее. Условно считается, что чем меньше емкость твердотельного накопителя, тем он надежнее, так как не имеет дополнительных микросхем, и потребляет меньше питания. Но это все в теории, и никак не подтверждено.
Еще один недостаток SSD — это невозможность восстановить данные при удалении. Если у вас случайно произошел скачок напряжения, то в жестком диске сгорит только маленькая плата, а информацию, которая останется на магнитных пластинах, можно восстановить. Твердотельный накопитель выходит из строя полностью со всеми файлами, находящимися на нем.

Плюсы

Скорость чтения и записи — это один из самых главных параметров SSD. У твердотельных накопителей эта скорость колеблется от 150 до 560 мб.с. Диск средней стоимости может иметь скорость чтения и скорость записи в пределах 450 мб.с. Время произвольного доступа У твердотельных накопителей не учитывается, так как оно равна 0,1 — 0,2 м.с. SSD имеют разъем SATA — 3, поэтому и на материнской плате, желательно должен быть установлен такой же разъем. В противном случае диск будет работать не в полную силу. Также твердотельный накопитель намного прочнее обычного жесткого диска. Он не боится ни ударов ни
падений.

Так что же все-таки выбрать?

Теперь вы имеете представление, что такое SSD накопители. Давайте посмотрим, когда их имеет смысл применять.

Для офисного компьютера можно установить только один жесткий диск размером 320 Гб. Если вы играете в игры, или у вас профессиональный компьютер, то оптимальный вариант установить два диска. SSD размером 60 — 128 Гб. для установки программ,и операционной системы, и жесткий диск на 1 — 2 Тб. Если вы используете ноутбук как дополнение к своему основному компьютеру, то будет достаточно установить на него жесткий диск емкостью до 500 Гб. Если ноутбук является основным компьютером, то лучше всего будет использовать в нем HDD размером 750 Гб — и выше, в зависимости от того, для каких целей он используется.

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!