Что такое SSD? Твердотельный накопитель
SSD является современной альтернативой жёсткому диску. Твердотельный накопитель устроен совершенно иначе, чем жёсткие диски и имеют больше общего с USB флешкой. Что такое SSD в общем представлении?
Твердотельный накопитель или SSD – является устройством хранения данных, использующим интегральную схему и память для хранения.
Часто, эти устройства хоть и не совсем правильно, называют твердотельный диск, но ведь они не использует физических дисков и ни каких вращений не происходит, другое дело гибридные диски (SSHD), основанные на HDD и использующие флеш-памяти в качестве буфера.
Твердотельный накопитель, перевод с англ. solid-state drive, имеющий аббревиатуру SSD.
SSD устройства не имеют в своём строение движущихся механических компонентов. В сравнении с традиционным HDD, SSD на много устойчивее к ударам и падениям, как правило работают тихо, не требуют охлаждения, имеют низкое время доступа и меньшие задержки при чтении или записи. Читать: «Что лучше SSD или HDD для компьютера?»
Сегодня большинство накопителей используют NAND тип памяти, основанные на флеш-памяти, являющейся не энергозависимой. При необходимости ещё большего быстродействия, SSD могут быть построены на памяти с произвольным доступом (RAM), то есть энергозависимой. Такие устройства могут использовать разные источники питания, к примеру аккумуляторные батареи, это необходимо для сохранения данных при его отсутствии.
Что такое ССД диск
SSD диск — это твердотельный накопитель, который сохраняет информацию на микросхемах, сделанных по технологии энергонезависимой NAND флеш памяти. Именно такой тип памяти используется в флеш накопителях и SD картах. Т.е. по своей сути ССД можно назвать большой флешкой.
В сравнении с привычным жестким диском HDD, данный носитель намного быстрее считывает и записывает информацию, благодаря технологии хранения данных на микросхемах, а не на магнитных дисках со считывающей головкой — может быть изготовлен в разных форм факторах и с разными типами подключения, что дает возможность устанавливать такой тип носителя в огромное количество устройств, мини компьютеров и ноутбуков. Подробнее о том, как работают HDD можете прочитать в статье о дефрагментации диска.
Конструкция
В данном накопителе можно выделить три основных элемента:
1. Контроллер — главный компонент — мозг всего ССД устройства. Именно от него будет зависеть скорость записи и чтения, какая поддерживается память, следить за износом ячеек, распределять равномерно нагрузку и т.д.
2. Микросхемы памяти. Чаще всего используется энергонезависимая NAND память, но бывает и зависимая RAM. NAND память различается по типам — подробнее об этом читайте ниже.
3. Буферная память (RAM). Предназначена для временного хранения данных и корректной работы носителя. Важна для скорости работы самого устройства — стабилизирует при сильных нагрузках.
Преимущества SSD дисков
1. Отличная скорость работы. Она настолько ощутима, что это самый главный плюс в пользу приобретения такого диска. Так, например, скорость полной загрузки Windows 7 со всеми программами на таком диске 19 сек., а на HDD 49 сек.
2. Много форм-факторов, компактный размер. Можно установить в mini ITX корпус, в старенький ноутбук или другое устройство.
3. Нет шума, совсем. Такие накопители не обладают движущимися деталями.
4. Не такие хрупкие и ломающиеся, как привычные HDD накопители. Так, если уронишь простой HDD, то скорее всего магнитная пластина в нем будет повреждена, а вот ССД нужно будет постараться сломать.
5. Низкое потребление энергии. Так, установив такой накопитель себе в ноутбук, вы можете немного увеличить время его автономной работы.
Минусы SSD
1. Одна и та же емкость будет дороже по сравнению с HDD. Но, я бы не назвал это минусом, так как, нет смысла на таких носителях хранить, например, фильмы. Их стоит устанавливать для системы, программ и игр. А для таких целей хватит и моделей от 120 Гб.
2. Небольшое количество циклов записи. Срок официальной гарантии обычно от 3 до 5 лет, но на самом деле они работают намного дольше, по крайне мере пользователи в сети пользуются ими очень долго и отзывы только положительные. Ведь все зависит от того, сколько данных вы прогоняете через такой диск. В любом случае почти все ССД диски про запас оставляют 20% резервной памяти на случай утраты каких-либо ячеек памяти, чтобы вы не вдруг не потеряли свои данные.
3. При скачке напряжения и повреждении — очень тяжело восстановить информацию если повредится микросхема, восстановить данные из нее крайне сложно. Не стоит переживать владельцам ноутбуков, так как, там есть защита от таких ситуаций и обладателям бесперебойного блока питания.
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.
SSD диск Samsung
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).
SSD накопители – зачем они нужны
Зная основные преимущества твердотельных накопителей, ответить на вопрос «Зачем нужен SSD диск в компьютер?» намного проще. Покупка данного гаджета позволит, в первую очередь, повысить комфортабельность использования гаджета и продлить время его автономной работы (если это портативный ПК). Высокая скорость работы положительным образом скажется на времени загрузки ОС, открытия документов и производительности в играх.
Зачем SSD диск нужен в ноутбуке
Если дело касается ноутбука, то здесь вопрос «зачем нужен SSD» вообще можно не ставить на обсуждение. В любом случае, хуже от покупки твердотельного носителя не станет. Энергоэффективная технология позволит достичь большего времени работы от одной зарядки, отсутствие в питающих цепях высокого напряжения минимизирует риск безвозвратного выхода диска из строя при поломке БП, а объем памяти в портативном ПК не играет столь важной роли, как в настольном.
Что касается меньшего ресурса работы, опыт сервисных центров показывает: жесткий диск ноутбука выходит из строя и подвергается преждевременному износу в несколько раз чаще и быстрее, чем в стационарном компьютере. Связанно это, в первую очередь, со значительно большим количествам динамических нагрузок, которым подвергается девайс в ходе транспортировки и эксплуатации. Случайно уронив лэптоп с коленок в момент, когда происходит запись данных на HDD, велик риск вывести накопитель из строя, даже если визуально компьютер не пострадал. Поэтому высока вероятность, что SSD прослужит даже больше, чем ЖД.
Зачем SSD диск в геймерском ПК
Геймеры — основная, на данный момент, часть покупателей SSD. Применение твердотельного накопителя позволяет им добиться лучшей производительности в трехмерных играх за счет сокращения времени их запуска. Подгрузка уровней, инвентаря, окружающих объектов и других элементов игрового мира из файлов, хранящихся на диске, тоже происходит значительно (до 10 раз) быстрее.
Заметна разница в «бесшовных» играх, таких как Skyrim, Grand Theft Auto или Fallout. Внутренний мир в них располагается на одной огромной карте, и для уменьшения загрузки на железо в оперативной памяти хранится лишь его часть. Это может быть обстановка, к примеру, в радиусе 200 метров вокруг персонажа. По мере продвижения по местности, отдаляющиеся предметы из ОЗУ удаляются, а на их место записываются объекты, в сторону которых игрок приближается. Таким образом, чтение с жесткого диска происходит постоянно и нетрудно догадаться, что подавать данные процессору SSD позволит гораздо быстрее и эффективнее, чем ЖД.
Для геймеров высокая стоимость гигабайта в твердотельном накопителе не является критичной, так как игры занимают относительно немного места. Если коллекция из 100 фильмов в качестве FullHD весит примерно 1 Тб, тот же Fallout 4 требует менее 50 Гб свободного пространства.
SSD с интерфейсом PCI-E в геймерском ПК
Зачем нужен жесткий диск SSD в мультимедийном компьютере
В домашнем ПК, используемом для веб-серфинга и решения мультимедийных задач (просмотр кино, прослушивание музыки) SSD накопитель нужен меньше всего. Потребность в таком диске могут испытывать только ценители контента в качестве Blue-Ray. Ждать, пока фильм, объемом 40 Гб, запишется в память ПК, достаточно долго (примерно 10 минут). Но для хранения подборки любимого кино в FullHD, QHD или 4K UHD требуются вместительные SSD на 500, 1000 или 2000 Гб. Стоимость таких накопителей превышает тысячу долларов, и позволить себе такое приобретение может далеко не каждый.
Для нетребовательных пользователей ПК большой SSD в мультимедийном компьютере без особой надобности. Возможностей классических (магнитных) жестких дисков достаточно для удовлетворения потребностей 99 % юзеров. Тем не менее, небольшой (на 64 – 128 Гб) твердотельный накопитель, используемый в качестве системного носителя (для установки Windows), будет не лишним. Он позволит значительно повысить общее быстродействие ПК, снизить уровень шума системного блока и экономнее расходовать электроэнергию.
Сочетание SSD и HDD в домашнем ПК не помешает
Большой поклонник качественной китайской техники, любитель четких экранов. Сторонник здоровой конкуренции между производителями. Чутко следит за новостями в мире смартфонов, процессоров, видеокарт и другого железа.
Погружение в историю
Разработка первого жесткого диска велась с 1952 года компанией IBM. 14 сентября 1956 года был анонсирован итоговый результат разработок — IBM 350 Model 1. Накопитель вмещал 3.75 мебибайт данных при весьма нескромных габаритах: 172 сантиметра в высоту, 152 сантиметра в длину и 74 сантиметра в ширину. Внутри располагались 50 покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм (24 дюйма). Среднее время поиска данных на диске занимало ~600 мс.
Время шло, и IBM уверенно улучшал технологию. В 1961 году представлен IBM 1301 вместимостью 18.75 мегабайт со считывающими головками на каждой пластине. В IBM 1311 появились съемные дисковые картриджи, а с 1970 года в IBM 3330 была внедрена система обнаружения и коррекции ошибок. Спустя три года появился IBM 3340 известный под названием «Winchester».
Винчестер (от англ. Winchester rifle) — общее название для винтовок и ружей, производившихся Winchester Repeating Arms Company в США во второй половине XIX века. Это были одни из первых многозарядных ружей, получивших огромную популярность среди покупателей. Своим названием они были обязаны основателю компании — Оливеру Фишеру Винчестеру (Oliver Fisher Winchester).
IBM 3340 состоял из двух шпинделей по 30 МиБ каждый, из-за чего инженеры называли этот диск «30-30». Это название напоминало о винтовке Winchester Model 1894 с патронами .30-30 Winchester, из-за чего Кеннет Хотон (Kenneth Haughton), руководящий разработкой IBM 3340, сказал «Если это 30-30, то это должен быть Винчестер» («If it’s a 30-30, then it must be a Winchester.»). С тех пор «винчестером» называют не только винтовки, но и жесткие диски.
Спустя еще три года вышел IBM 3350 «Madrid» с 14-ти дюймовыми пластинами и временем доступа 25 мс.
Первый SSD-накопитель создан компанией Dataram в 1976 году. Накопитель Dataram BulkCore состоял из шасси с восьмью планками RAM-памяти объемом 256 КиБ каждая. В сравнении с первым жестким диском, BulkCore был крошечным: 50,8 см в длину, 48,26 см в ширину и 40 см в высоту. При этом время доступа к данным в этой модели составило всего 750 нс, что 30000 раз быстрее, чем у самого современного на тот момент HDD-диска.
В 1978 году основана компания Shugart Technology, которая спустя год меняет свое название на Seagate Technology во избежание конфликтов с Shugart Associates. Через два года работы Seagate на свет появляется ST-506 — первый жесткий диск для персональных компьютеров в форм-факторе 5.25 дюйма и вместимостью 5 МиБ.
Помимо появления Shugart Technology, 1978 год запомнился выпуском первого Enterprise SSD от компании StorageTek. StorageTek STC 4305 вмещал 45 МиБ данных. Этот SSD разрабатывался как замена IBM 2305, имел схожие размеры и стоил невероятные 400 000$.
В 1982 году SSD приходит на рынок персональных компьютеров. Компания Axlon специально для Apple II разрабатывает SSD-диск на RAM-чипах под названием RAMDISK 320. Поскольку накопитель создавался на базе энергозависимой памяти, в комплекте поставлялся аккумулятор для поддержания сохранности информации. Емкости аккумулятора хватало на 3 часа автономной работы в случае потери электропитания.
Спустя год компания Rodime выпустит первый жесткий диск RO352 на 10 МиБ в привычном для современного пользователя форм-факторе 3.5 дюйма. Несмотря на то, что это первый коммерческий диск в таком форм-факторе, Rodime по сути не сделала ничего инновационного.
Первым продуктом в этом форм-факторе считается флоппи-дисковод, представленный компаниями Tandon и Shugart Associates. Более того, компании Seagate и MiniScribe договорились о принятии промышленного стандарта 3.5 дюйма, «оставив за бортом» Rodime, которую ждала судьба «патентного тролля» и полный выход из индустрии производства накопителей.
В 1980 году, инженер Toshiba, профессор Фудзио Масуока, зарегистрировал патент на новый вид памяти, названный Flash-памятью типа NOR. Разработка заняла 4 года.
NOR-память представляет собой классическую 2D матрицу проводников, в которой на пересечении строк и столбцов установлено по одной ячейке (аналог памяти на магнитных сердечниках).
В 1984 профессор Масуока рассказал о своем изобретении на конференции International Electronics Developers Meeting, где компания Intel быстро оценила перспективность данной разработки. Компания Toshiba, в которой работал профессор Масуока, не считала Flash-память чем-то особенным, а потому удовлетворила просьбу Intel сделать несколько опытных образцов для изучения.
Проявленный компанией Intel интерес к разработке Фудзио, подтолкнул Toshiba выделить пять инженеров в помощь профессору на решение проблемы коммерциализации изобретения. Intel, в свою очередь, бросил три сотни сотрудников на создание собственного варианта Flash-памяти.
Пока Intel и Toshiba вели разработки в области Flash-накопителей, в 1986 произошло два важных события. Во-первых, официально стандартизирован SCSI — набор соглашений для взаимодействия между компьютерами и периферийными устройствами. Во-вторых, разработан интерфейс AT Attachment (ATA), известный под брендовым названием Integrated Drive Electronics (IDE), благодаря которому контроллер диска переместился внутрь диска.
Три года Фудзио Маусока трудился над улучшением технологии Flash-памяти и к 1987 году разработал NAND-память.
NAND-память — та же самая NOR-память, организованная в трехмерный массив. Основным отличием стало то, что алгоритм доступа к каждой ячейке стал сложнее, площадь ячеек стала меньше, а общая емкость значительно увеличилась.
Годом позже компания Intel разработала собственную Flash-память типа NOR, а компания Digipro сделала на ней накопитель под названием Flashdisk. Первая версия Flashdisk в максимальной комплектации вмещала 16 МиБ данных и стоила менее 500$
В конце 80-х и начале 90-х производители жестких дисков соревновались в уменьшении размеров дисков. В 1989 компания PrairieTek выпускает диск PrairieTek 220 на 20 МиБ в форм-факторе 2.5 дюйма. Спустя два года Integral Peripherals создает диск Integral Peripherals 1820 «Mustang» с тем же объемом, но уже 1.8 дюйма. Годом позже Hewlett-Packard сократила размер диска до 1.3 дюйма.
Компания Seagate хранила верность дискам в форм-факторе 3.5 дюйма и делала ставку на увеличение скорости вращения, выпустив в 1992 свою знаменитую модель Barracuda, первый жесткий диск со скоростью вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту. Но на этом Seagate не собиралась останавливаться. В 1996 диски линейки Seagate Cheetah достигли скорости вращения 10000 оборотов в минуту, а через четыре года модификация Х15 раскручивалась аж до 15000 оборотов в минуту.
В 2000 году интерфейс ATA стал называться PATA. Виной тому стало появление интерфейса Serial ATA (SATA) с более компактными проводами, поддержкой «горячей замены» и повышенной скоростью передачи данных. Seagate и здесь взяла первенство, выпустив первый жесткий диск с таким интерфейсом в 2002.
Производство Flash-памяти изначально было очень дорогим, но в начале 2000-х стоимость резко снизилась. Этим воспользовалась компания Transcend, в 2003 выпустившая SSD-диски объемом от 16 до 512 МиБ. Через три года к массовому производству подключились компании Samsung и SanDisk. В этом же году IBM продает свое дисковое подразделение компании Hitachi.
Твердотельные накопители набирали обороты и возникла очевидная проблема: интерфейс SATA был медленнее, чем сами SSD-накопители. Для решения этой проблемы рабочая группа NVM Express Workgroup начала разработку NVMe — спецификацию на протоколы доступа к SSD напрямую по шине PCIe, минуя «посредника» в виде SATA-контроллера. Это бы позволило получать доступ к данным со скоростью шины PCIe. Через два года первая версия спецификации была готова, а еще через год появился первый NVMe-накопитель.
реклама
SSD не имеют механически подвижных элементов и состоят из распаянных на плате нескольких чипов и мелких электронных компонентов. Они бесшумны, более удароустойчивые и значительно быстрее HDD. Но SSD объёмом один терабайт стоит значительно дороже терабайтного жёсткого диска. А хранение информации на них в выключенном состоянии не столь долговременно. Поэтому если вы решили купить SSD и, скинув на него семейный архив, убрать его на хранение шкаф, то передумайте это делать.
Конечно, вы обо всём этом слышали, но звучит не слишком убедительно. Зачем платить больше за меньший объём. Есть такое выражение: «Кто пересел на SSD, тот на HDD уже никогда не вернётся». Оно абсолютно верно! Вы испытаете тот самый «Вау-эффект». Я не говорю о более быстрой загрузке Windows. Хоть и многие об этом говорят, но я не вижу особой разницы в загрузке системы за 15 секунд или за минуту. Ведь я включаю компьютер не для того, чтобы вызвать пожарных. Я говорю об общем отклике системы и гораздо более комфортном использовании компьютера. При использовании SSD программы открываются мгновенно, компьютер перестаёт «задумываться» или, проще говоря, тормозить. Конечно, при условии, что в системе нет других «узких мест». Но многие подтвердят, что если установить SSD на старенький слабый ноутбук, то он обретает новое дыхание. Что касается разницы в надёжности между SSD и HDD, то тут нет победителей. И те и те могут выйти из строя мгновенно или постепенно по разным причинам. Да, в отличие от SSD восстановить информацию с неисправного HDD более вероятно, но стоит это безумных денег и мало касается домашнего сектора. SSD, истратившие свой ресурс флеш-памяти, но продолжающие работать, как правило, уходят в режим чтения и позволяют сохранить информацию перед их уходом в цифровой загробный мир. Но прощаться со своим HDD и выкидывать его или продавать не стоит. Идеальным вариантом для него станет покупка внешнего контейнера для него с отдельной кнопкой включения. Вы можете подключить его к вашему компьютеру и положить рядом на стол в удобное место. На нём вы сможете хранить так называемый «бэкап» — это копии ваших видео, фото, документов, образов программ и операционной системы. Но не забудьте убедиться, что ваш HDD пребывает в полном здравии. Сделать быстро, навскидку это можно при помощи программы Crystaldiskinfo.
