Твердотельный накопитель. Что такое SSD и нужен ли он

Появление на рынке относительно новой технологии хранения данных вызывает множество вопросов у пользователей. Что такое SSD? Стоит ли его ставить вместо привычного жесткого диска? Так ли он хорош, как о нём говорят? Прочитав эту статью до конца, вы ответите на все поставленные вопросы, что позволит вам решить, нужно ли вам менять что-то в работе своего компьютера.

Начнем с понятия: SSD представляет собой твердотельный накопитель, использующий память NAND, которая не требует электричества для сохранения данных. По сути, SSD – это вместительная флешка, которая отличается высокой скоростью записи и чтения информации.

Сравнение с HDD

Чтобы провести параллели с обычным жестким диском, сначала нужно немного углубиться в теорию и посмотреть, как работает HDD.

HDD представляет собой набор металлических дисков, вращающихся на шпинделе. Информация записывается на поверхность дисков маленькой механической головкой. Когда вы что-то копируете, создаете новый файл или запускаете программу, головка двигается, выискивая место записи. Для наглядности представьте виниловую пластинку – только вместо иголки будет механическая считывающая головка.

Твердотельные накопители не имеют никаких движущихся механических деталей.

Другие преимущества SSD:

Быстрый отклик на действия пользователя.
Беззвучная работа.
Низкое энергопотребление (вдвое меньше, чем у HDD).
Отсутствие перегрева.

Это лишь основные достоинства твердотельных накопителей, которые пользователь может «почувствовать». Однако вопрос, что лучше HDD или SSD, продолжают задать многие пользователи, поэтому давайте сравним характеристики этих двух видов накопителей:

Скорость работы SSD выше, так как исчезает этап механического поиска нужного места на поверхности диска. Время доступа к данным уменьшается в 100 раз – установленная на SSD система начинает буквально летать по сравнению с использованием HDD.
Отсутствие механических подвижных деталей способствует беззвучной работе накопителя и увеличению продолжительности его жизни. HDD чаще всего выходит из строя по причине механического повреждения – у SSD такое проблемы не существует.
Температура SSD всегда держится на оптимальном уровне, даже если его не охлаждать кулером. HDD же перегревается без охлаждения, что приводит к неполадкам программного и аппаратного свойства.

Но будем объективны: есть у SSD и недостатки. В первую очередь это цена, которая всё еще остается достаточно высокой и напрямую зависит от объема. Еще одна проблема – ограничение на количество циклов перезаписи. HDD можно переполнять данными и очищать сколько угодно; у SSD же есть ограничение, однако на практике его достичь трудно.

Все SSD накопители имеют гарантийный срок службы 3-5 лет, однако обычно они функционируют намного больше, так что не стоит акцентировать внимание на этих цифрах.

Если вы не можете выбрать между SSD и HDD, то есть гибридный вариант – SSHD. Такие накопители совмещают в себе достоинства обеих технологий, однако увеличение скорости работы вы заметите только при загрузке операционной системы. Запись и чтение данных будут производиться на том же уровне, что и у HDD, поэтому подобные гибриды не пользуются особой популярностью среди пользователей.

Правила выбора

Итак, вы решили, что пора отказаться от устаревшего жесткого диска и установить в компьютере твердотельный накопитель – разобрались, зачем он нужен и какие у него преимущества перед HDD. Однако здесь возникает другой вопрос: как выбрать SSD?

В магазинах представлены накопители с разными форм-факторами, контроллерами и ценами, так что трудно с ходу разобраться, что вам подойдет. Чтобы не чувствовать себя неуверенно в разговоре с консультантом, который наверняка захочет продать SSD подороже, старайтесь выбирать накопитель по приведенным ниже параметрам.

Объем

Как уже было отмечено, одним из главных недостатков SSD является цена, жестко привязанная к объему накопителя. Минимальная ёмкость на сегодняшний день – 60 Гб. Если учесть, что установленная Windows 7 требует 16-20 Гб в зависимости от разрядности, то становится ясно, что 60 Гб хватит разве что для инсталляции системы и десятка необходимых для работы программ.

Если вы хотите записывать на SSD игры и тяжелые графические приложения типа Corel или Photoshop, то рассматривайте накопители с объемом более 120 Гб.

Скорость

У любого накопителя (SSD здесь не исключение) есть два показателя скорости: запись и чтение. Чем выше эти значения, тем лучше, однако помните, что в характеристиках обычно указывается максимальная скорость. Реальное же значение можно узнать только на практике с помощью специальных программ. Если накопитель давно на рынке, то в интернете можно попробовать найти его тесты на скорость от пользователей.

Интерфейс и форм-фактор

Большинство современных SSD накопителей производится в форм-факторе 2,5 с поддержкой интерфейса SATA 3. Но могут быть и другие, более дорогие варианты:

PCI-карта, устанавливаемая напрямую в слот материнской платы.
Внешний SSD накопитель.
Диск с интерфейсом mSATA для установки в ноутбуки и компактные компьютеры.

Что касается интерфейса: все новые SSD выпускаются с интерфейсом SATA 3, но если у вас на материнской плате установлен более старый контроллер (первого или второго поколения), то накопитель всё равно можно подключить. Однако есть одно ограничение: скорость передачи определяется наименьшим значением. То есть если вы подключите SATA 3 к SATA 2, то скорость будет определяться по пропускной способности SATA 2.

HDD для компьютеров имеют форм-фактор 3,5 дюйма, то для установки SSD 2,5 вам понадобится специальный переходник, который часто называют «салазки». Он представляет собой небольшую полочку, выполненную из металла, которая подвешивается на месте установки диска.

Кстати, с помощью специального адаптера можно установить SSD вместо DVD в ноутбуке. Многие пользователи вытаскивают неиспользуемый привод и ставят на его место твердотельный накопитель, на который затем инсталлируется операционная система. Стандартный жесткий диск ноутбука в то же время полностью очищается и затем используется как хранилище личных файлов.

Память и контроллер

Существует три вида памяти, отличающиеся между собой количеством бит информации в одной ячейке – SLC (1 бит), MLC (2 бита) и TLC (3 бита). Первый тип устарел и сейчас практически не используется, поэтому если увидите его в характеристиках, проходите мимо такого накопителя.

MLC – наиболее распространенный в данный момент тип памяти, выбирайте его. Имеет свои недостатки, однако адекватной альтернативы пока нет, так как TLC только начинает появляться на рынке SSD и пока стоит очень дорого.

С контроллерами похожая ситуация: наиболее популярным среди производителей и распространенным среди пользователей является технология SandForce, увеличивающая быстродействие диска за счет сжатия данных перед записью.

Но у контроллеров SandForce есть один недостаток, который может кому-то показаться существенным: если накопитель до предела заполняет информацией, то после его очистки скорость записи не возвращается к первоначальному состоянию, то есть становится ниже. Однако эта проблема решается просто: не забивайте память до последнего байта, и скорость не упадет.

Есть и другие, более дорогие варианты: Intel, Indilinx, Marvell. Если бюджет позволяет, лучше обратить внимание на твердотельные накопители с контроллерами от этих компаний.

Производитель

Последний параметр, требующий вашего внимания – это производитель. Конечно, на различных форумах можно найти много постов о том, что лучше выбрать Kingston или, допустим, Silicon Power, так как они специализируются именно на производстве накопителей разных видов.

Однако это не совсем верное утверждение: компаний, реально производящих флэш-память NAND намного меньше, чем брендов на рынке. Собственным производством (и отделом разработок) обладают:

Intel.
Samsung.
SanDisk.
Crucial.

Компания OCZ, например, до недавнего времени не имела никаких разработок и лишь недавно приобрела производителя контроллеров Indilinx. Поэтому лучше обращаться внимание на приведенные выше характеристики, а производителей держать в уме в последнюю очередь.

Работа с твердотельным накопителем

После удачной покупки и успешной установки системы на SSD вы включите компьютер и удивитесь, как быстро всё стало работать. Чтобы подобная прыть сохранялась как можно дольше, следуйте простым правилам по эксплуатации твердотельных накопителей:

Устанавливайте систему, которая поддерживает команду TRIM (Windows 7 и выше, Mac OS X 10.6.6, Linux 2.6.33).
Старайтесь не заполнять диск полностью – скорость записи снизится и не восстановится (актуально для контроллера SandForce).
Храните личные файлы на HDD. Не убирайте жесткий диск, если он работает – храните на нем музыку, фильмы, фотографии и другие данные, доступ к которым не требует высокой скорости.
Увеличьте объем оперативной памяти и по возможности не используйте файл подкачки.

Следуя этим простым правилам, вы продлите срок службы твердотельного накопителя и сможете избежать преждевременного снижения скорости его работы.

SSD (solid state drive, накопитель на твёрдотельной памяти, твёрдотельный накопитель — рус.) — накопитель информации, основанный на чипах энергонезависимой памяти, которые сохраняют данные после отключения питания. Являются относительно новым видом носителей информации, а первое проявление и развитие, чипы энергонезависимой памяти получили от Flash накопителей и обычной RAM памяти.

Содержит такие же интерфейсы ввода-вывода как и современные . В SSD не используются движущиеся части и элементы как в электромеханических устройствах (жёсткие диски, дискеты), что исключает вероятность износа механическим путём.

Большинство современных твёрдотельных накопителей основаны на энергонезависимой NAND памяти. Существуют накопители корпоративного класса, которые используют RAM память вкупе с резервными системами питания. Это даёт очень большие скорости передачи данных, но и цена одного гигабайта очень высока по меркам рынка.

Существуют гибридные версии SSD и HDD накопителей.

Они включают магнитные пластины для большого объёма хранимой информации и небольшой по объёму SSD накопитель в одном корпусе. Самые часто использующиеся данные хранятся в SSD накопителе и обновляются по мере их актуальности из блока HDD . При обращении за этими данными, они считываются с высокой скоростью из твёрдотельной памяти не обращаясь к более медленным магнитным пластинам.

Из чего состоят SSD накопители .

* на примере NAND памяти

Твёрдотельный накопитель состоит из самих чипов NAND , управляющего привносящего все функции, чипа энергозависимой и печатной платы на которой всё это распаяно.

Иногда в SSD накопителях используется небольшая батарея , чтобы при отключении питания, все данные из кэша можно было бы переписать в энергонезависимую память и сохранить все данные в целостности. Есть прецеденты, что в накопителях с MLC памятью при отключении питания, пропадала часть или все данные. С SLC памятью, таких проблем замечено не было.

Память.

Практически все твёрдотельные накопители высокого, среднего и бюджетного класса используют энергонезависимую NAND (flash ) память из-за её относительно низкой стоимости , способности сохранять данные без постоянного поддержания питания и возможность реализации технологии сохранения данных при неожиданном отключении питания.

Благодаря компактной компоновке чипов, производители могут выпускать SSD накопители в формфакторе 1.8 ; 2.5 ; 3.5 и меньше, если речь идёт о устройствах без защитных упаковок. Например для ноутбуков или внутреннего размещения в компьютере.

В большинстве SSD накопителей используется дешёвая — память, которая может вмещать в одну ячейку более одного бита . Это очень результативно сказывается на цене готового изделия и способствует популяризации данных накопителей. Но есть у MLC памяти и большие недостатки. Это низкая долговечность ячеек и более низкая скорость записи и чтения, чем у накопителей на основе .

SLC записывают только один бит в ячейку и это обеспечивает до 10 раз лучшую долговечность и до 2-х раз более высокую скорость в сравнении с MLC . Есть и один недостаток — цена накопителей на SLC памяти примерно в два раза выше чем цена накопителей на MLC памяти. Это обусловлено большими затратами на производство, а в особенности потому, что чипов SLC того же объёма, требуется в среднем в два раза больше для достижения того же объёма в сравнении с MLC .

Контроллёр SSD.

Практически все показатели SSD накопителя зависят от управляющего контроллёра. Он включает в себя микропроцессор , который управляет всеми процессами памяти с помощью специальной прошивки ; и моста между сигналами чипов памяти и шины компьютера (SATA, ).

Функции современного SSD контроллёра:

TRIM .
Чтение запись и кеширование.
Коррекция ошибок (ECC ).
Шифрование (AES).
Возможность S.M.A.R.T мониторинга.
Пометка и запись о нерабочих блоках для добавления их в чёрный список.
Сжатие данных (Sandforce контроллёры например).

Все контроллёры памяти нацелены на параллельно подключенную NAND память. Так как шина памяти одного чипа очень мала (максимум 16 бит ), используются шины многих чипов подключенных параллельно (аналогия RAID 0 ). К тому же, отдельно взятый чип отнюдь не обладает отличными характеристиками, а наоборот. Например высокую задержку ввода-вывода. Когда чипы памяти параллельно объединены, эти задержки скрываются, распределяясь между ними. Да и шина растёт пропорционально каждому добавленному чипу, вплоть до максимальной пропускной способности контроллёра.

Многие контроллёры, умеют использовать 6 Гбит/c , что в купе с контроллёрами поддерживающими скорость обмена данными 500мб/c , даёт ощутимый прирост производительности в чтении/записи и полное раскрытие потенциала SSD накопителя.

Кэш память.

В SSD накопителях применяется кэш память в виде энергозависимой DRAM микросхемы, наподобие как в жёстких дисках.

Но в твёрдотельных накопителях она несёт ещё одну важную функцию . Часть прошивки и самые часто изменяющиеся данные находятся в ней, сокращая износ энергозависимой NAND памяти. В некоторых контроллёрах, не предусмотрено использование кеш памяти, но тем не менее они достигают высоких показателей в скорости ().

Интерфейсы для подключения SSD.

Самыми распространёнными интерфейсами для SSD потребительского класса являются SATA 6 Гбит/c , и USB 3.0 . Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя.

В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA ).

Преимущества и недостатки SSD накопителей в сравнении с HDD.

Плюсы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками):

Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.
Значительно более высокая скорость произвольного доступа.
Значительно более высокая скорость доступа.
Скорость передачи данных значительно выше.
Не требуется дефрагментация.
Беззвучны, так как не имеют механических частей.
Не создают вибраций.
Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций.
Немного меньшее энергопотребление.

Минусы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками).

Износ ячеек. Хоть в SSD накопителях и отсутствуют механические части, чипы памяти изнашиваются (mlc ~10000 перезаписей, slc ~100000 ).
Ёмкость значительно меньше.
Цена значительно выше по соотношению ГБ/$
Невозможность восстановить утерянные данные после команды или просто после форматирования.

В твёрдотельных накопителях применяется команда (инструкция) TRIM для увеличения скорости записи. Совместно с некоторыми микроконтроллёрами, TRIM позволяет добиться и небольшого увеличения скорости чтения. Все твурдотельные накопители, которые выпускаются с 2012 года имеют поддержку TRIM . В более ранних, для включения данной инструкции может потребоваться прошивка новой микропрограммой. В большинстве случаев, при прошивке все данные безвозвратно удаляются.

SSD накопители ещё совсем новое поколение накопителей информации и они не являются сбалансированными во всех отношениях продуктами. Тем не менее, для энтузиастов, клиентов корпоративного класса и использования в серверных системах они выгодно отличаются по показателю производительности, что может быть решающим фактором к покупке. Новый виток эволюции , твёрдотельные накопители получат с массовым производством чипов памяти Ferroelectric RAM (FRAM , FeRAM ). Это позволит повысить уровень долговечности ячеек SSD накопителей.

Но не факт что за SSD накопителями будущее. Каждый новый техпроцесс, как показала практика, уменьшает скорость чтения/записи и увеличивает количество возникающих ошибок, которые тоже нужно убирать с помощью системы коррекции ошибок в ущерб производительности. Причём для SLC этот показатель приемлем, но вот с MLC и TLC (triple level cell ) всё очень и очень печально. С каждым новым поколением, без значительных новых прорывов, скорость будет падать. А к 4 нм, опустится практически до уровня HDD 2012 года.

Если вы посмотрите на современный ноутбук или персональный компьютер, вы наверняка увидите в списке комплектующих наличие твердотельного накопителя. Эта форма хранилища данных на рынке уже не первый год, но только недавно была воспринята отраслью и потребителями как жизнеспособная альтернатива традиционным жестким дискам.

Итак, что же представляет из себя твердотельный накопитель SSD и каков он в сравнении с классическими жесткими дисками — HDD?

Что такое твердотельный накопитель

Что за странное слово такое? Твердотельный? Название происходит от английского слова «Solid», что в переводе означает «Твердое состояние». Под твердым состоянием подразумевается электронная схема, полностью построенная из полупроводников и представляющая из себя, по сути, обычную микросхему (зелененькая такая, с кучей непонятных «дорожек» на ней).

полупроводниковая микросхема

«М-да, но ведь так было всегда и во всех устройствах, которые мы ломали в детстве» — подумали некоторые, а может и многие. Но нет, вернее — да, но нет. То есть, да, в тех устройствах, что вы и я ломали в детстве, действительно, уже были сплошь и рядом одни зеленые микросхемы, но до этого, давным-давно, большинство устройств состояло из вакуумных трубок, различных проводов, переключателей и кучи других всевозможных деталей. Хорошим примером такого устройства является транзисторное радио, экземпляры которых могут помнить меломаны времен СССР и начала 90-х..

Так вот, Solid-state drive — это твердотельный накопитель, устройство для хранения цифровых данных, основанное на полупроводниковой микросхеме памяти. Углубляться в тонкости не буду (да я особо этих тонкостей и не знаю — хе-хе), дабы не засорять ваш мозг лишней, никому ненужной фигней.

Времена винтажных транзисторов давно канули в лету, и в наше время почти все электронные устройства сделаны на основе полупроводников, включая то самое радио.

Но, если говорить о такой нише рынка как «носители данных», то, до недавнего времени, балом правили хорошо нам известные жесткие диски, чей принцип работы основан на взаимодействии магнитных дисков, а не полупроводников, как в SSD.

Сейчас вы можете возразить, мол, такие хранилища данных существуют уже давно в виде flash-накопителей, подключаемых к USB-разъему. И вы, по большому счету, будете правы, ведь SSD и flash используют один и тот же тип энергосберегающих схем памяти, которые сохраняют свою информацию даже при отсутствии питания. Разница заключается в форм-факторе и емкости накопителей, а так же в том, что flash-накопитель предназначен для внешнего использования в компьютерной системе, а SSD для размещения внутри компьютера, вместо традиционного жесткого диска, или рядом с ним.

Большинство SSD внешне очень похожи на классические HDD, разница лишь в форм-факторе (грубо говоря, в размере посадочного места). Жесткие диски, как правило, имеют форм-фактор 3,5’’ и именно такими посадочными местами оснащены системные блоки последних лет. У SSD размеры более компактные, соответственно, форм-фактор поменьше — 1,8’’ и 2,5’’. Но, это не значит, что такие SSD нельзя установить в старые корпуса, ведь проблема совместимости решается с помощью специальной каретки, либо с помощью подручных средств и фантазии.

Некоторые SSD внешне больше похожи на микросхемы карт памяти, чем на HDD, потому что представляют из себя попросту микросхему, имеющую разъем для подключения. К таким твердотельным накопителям относятся модели с форм-фактором M.2 и PCI-Express.

Существуют еще , которые совмещают в себе выгодные стороны HDD и твердотельных накопителей. Форм-фактор и объем памяти у них такой же, как и у жестких дисков, но при этом они имеют некоторые приятные способности SSD.

Зачем использовать SSD

Твердотельные накопители имеют ряд преимуществ по сравнению с магнитными жесткими дисками и они обусловлены тем, что в SSD нет движущихся частей, в то время как в HDD есть двигатели для вращения магнитных пластин и приводных головок. Все хранилища на твердотельном накопителе обрабатываются микросхемами flash-памяти, и это дает три очевидных преимущества:

Меньший расход питания — это ключевой фактор, почему использование SSD в портативных компьютерах стал так востребован, ведь в отличие от жестких дисков, в SSD не требуется питание для двигателей, соответственно, существенно уменьшено энергопотребление;
Более быстрый доступ к данным — поскольку накопителю не надо раскручивать диск и перемещать головки, данные читаются и записываются с невероятно быстрой скоростью, что добавляет очень много приятных ощущений в использовании ПК или ноутбука;
Высокая надежность — жесткие диски являются очень хрупкими и чувствительными к различным внешним факторам устройствами. Даже небольшой встряски или падения достаточно для того, чтобы вызвать проблемы в работе HDD. Поскольку в SSD нет движущихся частей, а данные хранятся в микросхеме, вероятность повреждения диска от случайного падения или от перевозки в автомобиле, гораздо меньше.

В совокупности, эти факторы делают то, что происходит сейчас — постепенное вытеснение с рынка магнитных жестких дисков. Но, так как стоимость на SSD еще довольно велика, полная миграция пользователей с HDD на SSD будет проходить не один год, а то и десятки лет. Кстати, об этом.

Почему SSD не используется на всех ПК

Основным ограничивающим фактором использования твердотельных накопителей в портативных и настольных компьютерах является их высокая стоимость. За последнее время SSD, конечно, стали более доступны, поскольку цена на устройства снизилась до разумных значений, но один мегабайт на SSD по-прежнему стоит примерно в три раза дороже, чем тот же мегабайт на HDD. А то и больше, ведь чем выше емкость диска, тем более сильной становится разница в цене.

Емкость также является важным фактором в принятии твердотельных накопителей как единственной безальтернативной технологией для хранения данных. Средний портативный компьютер, оснащенный SSD, будет иметь объем памяти от 128 до 256 Гб. Это примерно эквивалентно тому, что еще несколько лет назад ставили в ноутбуки — сегодня большинство ноутов оснащены HDD емкостью 500 Гб и более. Настольные системы имеют еще больший дисбаланс между SSD и жесткими дисками, поскольку средний ПК оснащен HDD объемом от 1 Тб.

Поэтому, в данный момент полный переход пользователей на SSD не является целесообразным, ввиду большой стоимости и небольшого объема. Но, на самом деле, дело даже скорее в первом, чем во втором, ведь есть SSD и на 4 Гб, но они стоят достаточно серьезных вложений средств. В связи с этим, вторая причина скорее вытекает из первой — очень высокая цена на устройства.

Сегодня большинство компьютеров пользователей оборудованы жесткими дисками HDD. Это популярный тип, который имеет свои плюсы, но постепенно его вытесняют с рынка SSD-накопители. Практически любой современный ноутбук или стационарный компьютер продается с таким хранилищем внутри, но большинство покупателей не совсем понимает, что такое ССД-диск. Давайте разберемся с этим и определим, что собой представляет данный винчестер, какими плюсами и минусами он обладает перед классическими и уже морально устаревшими HDD-накопителями.

Что такое ССД?

Если говорить простыми словами, то это компьютерное устройство памяти, которое состоит из микроконтроллера и микросхем. Расшифровывается эта аббревиатура как Solid State Drive (или Solid State Disc), что в переводе с английского означает "твердотельный диск".

Отметим, что это немеханическое устройство. В отличие от стандартных HDD-накопителей, в ССД-дисках отсутствуют подвижные механические части: шпиндель, считывающая головка. Поэтому при работе этого устройства внутри ничего не движется, не вращается с огромной скоростью, не шумит. Следовательно, тут ничего и не изнашивается. Все эти параметры исключительно важны, так как именно они отличают две технологии. Старые HDD-модели были слишком чувствительными к разного рода вибрациям, новые - нет.

Итак, жесткий ССД-диск хранит всю информацию не в секторах на твердых пластинах, а непосредственно в микросхемах памяти. Специальный контроллер позволяет записывать данные в ячейки и получать их оттуда, передавая на интерфейс ПК. По сути, SSD - это большая флешка с огромным объемом памяти, вот только ее производительность или пропускная способность намного выше не только производительности простой флешки, но устаревших накопителей HDD.

Для чего он вообще нужен?

Более эффективная и производительная замена устаревшим накопителям HDD - вот основная цель, которую преследовали разработчики данных цифровых носителей. Они имеют меньшие габариты, работают очень быстро и не издают шум в процессе эксплуатации. На компьютере, на котором используется ССД-накопитель, загрузка операционной системы осуществляется намного быстрее, да и в целом производительность в разных программах увеличивается.

Что касается ноутбука, где каждый ватт энергии на счету, установка ССД более чем оправдана. Здесь он потребляет немного энергии, что позволяет производителям ноутбуков обеспечить более высокую автономность моделей. К тому же за счет небольших размеров данных устройств и меньшего нагрева можно создавать более компактные ноутбуки и особо не заморачиваться над реализацией системой охлаждения жесткого диска.

Состав

Внешне SSD выглядит банально: это небольшая зеленая плата с микросхемами и котроллером на ней, которая помещена в пластиковый или металлический корпус. На одной стороне корпуса располагается разъем SATA, через который диск подключается к материнской плате компьютера. Рядом располагается разъем для подключения питания. Все как в обычном носителе HDD.

Итак, расположенные на плате микросхемы памяти являются хранилищами информации. В отличие от устаревших твердых дисков, применяемых в HDD-моделях, чтение информации с таких носителей осуществляется гораздо быстрее. Следовательно, графические процессоры быстрее получают требуемую информацию для обработки с жесткого диска, что ускоряет работу системы целиком.

Контроллер

Контроллер на плате - это аналог процессора, только он является узкоспециализированным. Его основная задача - распределение информации в микросхемах. Также он может выполнять разные служебные задачи: чистка памяти, перераспределение ячеек и т. д. Все служебные задачи должны выполняться своевременно, иначе невыполнение может привести к потере информации.

Также в состав носителей ССД для ноутбуков и стационарных ПК входит буферная память для кеширования данных. Это высокоскоростная оперативная память, в которую сначала направляются данные, затем изменяются и записываются на диск.

Установка

Большинство пользователей изначально знают, как установить ССД. Эта процедура совершенно не отличается от процесса установки обычного HDD-накопителя.

Невозможно установить данный диск неправильно. Его необходимо просто вставить в корпус, прикрутить сборку шурупами и подключить SATA-кабель к материнской плате и к разъему носителя. Кабель от блока питания вставляется в находящийся рядом разъем. В системе отсутствуют кабели с разъемами, которые можно было бы ошибочно подключить к устройству, поэтому проблем с установкой быть не должно.

Как это работает?

Достаточно сложно объяснить принцип работы этого устройства. Он основан на специфике функционирования определенных ячеек памяти. Здесь обработка данных осуществляется не байтами, а блоками. Причем каждая ячейка имеет определенный ресурс циклов записи, и чем чаще данные будут записываться и удаляться из памяти, тем скорее диск исчерпает свой ресурс и выйдет из строя.

Чтение данных происходит быстро. Все операции осуществляются через контроллер, который "понимает" нужный адрес блока и обращается к необходимой ячейке памяти. Бывают случаи, когда необходимо считать сразу несколько непоследовательных блоков, но на производительности это не сказывается. Подобного преимущества не было в HDD-носителях.

Процесс записи информации осуществляется в следующей последовательности:

Чтение блока в кеш.
Изменение информации в кеш-памяти.
Стирание блока в памяти.
Запись нового блока в память по адресу, который предварительно вычислен специальным алгоритмом.

Запись предполагает обращения к ячейкам памяти на цифровом носителе SSD. Перед записью производится очистка блока, а для того чтобы диск изнашивался последовательно, контроллер по специальным алгоритмам вычисляет номера блоков.

Отметим, что стирание блоков осуществляется во время простоя работы носителя. За счет этого время выполнения записи на диск сокращается. При этом вмешательство пользователя не требуется, система автоматически выполняет команду по очистке блоков.

Виды носителей SSD

Есть несколько видов этих устройств. Они делятся по типу интерфейса, который используется для подключения к ПК:

SATA. Диски с SATA-интерфейсами являются самыми распространенными. Такой же разъем используется и для подключения обычных дисков HDD. Есть также уменьшенная версия этого разъема - mSATA.
PCI-Express. Посредством этих разъемов обычно подключатся видеокарты, однако можно подключить и диск с соответствующим разъемом. Находится данный интерфейс на материнской плате. При подключении диска через PCI-Express его производительность возрастет за счет более высокой пропускной способности этого интерфейса. Обычно SSD-носители для серверов подключаются таким образом.
M.2 - еще один миниатюрный вариант для подключения дисков.

Характеристики

Итак, вы теперь понимаете, что такое ССД. Осталось только упомянуть основные характеристики этих устройств:

Емкость. Один из важных параметров, который указывается чаще всего величиной некратной степени двойки. Если емкость HDD накопителей составляла 256 или 512 Гб, то емкость SSD-устройств обычно составляет 240 или 480 Гб соответственно. Это сделано из-за резервации части памяти контроллером, необходимой для замены блоков, исчерпавших свой ресурс. Пользователь не видит замены блоков, и данные он не потеряет. То есть если в характеристиках указан объем 480 или 500 Гб, то по факту там доступно 512 Гб. Просто разные контроллеры резервируют определенный объем.
Скорость. Большинство устройств имеют скорость в 450-550 Мб/сек. Эта скорость равна пропускной способности интерфейса SATA, посредством которого диск подключается к материнской плате. Впрочем, этого вполне достаточно для любых задач. Ведь даже скорость записи в приложениях оказывается ниже. В характеристиках чаще всего указывается именно скорость записи, а не пропускная способность.
Число микросхем. Чем больше будет микросхем памяти, тем большее количество операций может быть обработано за одну единицу времени. То есть число микросхем определяет производительность. Обычно скорость записи выше у моделей с большим объемом памяти. Это связано с тем, что с ростом объема памяти растет и количество чипов.
Тип памяти. Самые дешевые SSD-накопители имеют память TLC, дорогие - MLC. Компания Samsung использует и совершенствует свою собственную память 3D-NAND. Различия в используемом типе памяти на практике не видны.

Заключение

Несмотря на то что подобные цифровые хранилища информации отдаленно напоминают современную большую флешку, между ними есть отличия. В частности, эти диски имеют большой спектр реализованных современных технологий, за счет которых достигается большой прирост производительности без потери надежности. Скорость работы всей системы ощутимо растет при замене старого жесткого диска на новый твердотельный. Теперь мы окончательно разобрались с тем, что такое ССД и каковы его особенности.

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?