Твердотельный накопитель SSD: характеристики и компоненты
Твердотельный накопитель SSD (solid-state drive) — постоянное запоминающее устройство компьютера, выполненное на базе энергонезависимых микросхем памяти, работающих под управлением специального контроллера.
Чтобы иметь более ясное представление об устройстве, при рассмотрении основных характеристик, для начала, разберём из каких компонентов состоит твердотельный накопитель.
- Печатная плата.
- Флэш-память — отвечает за хранение данных (широко используется тип энергонезависимой памяти NAND).
- Контроллер — специальный микропроцессор, который связывает флэш-память с основной шиной компьютера, осуществляет операции чтения/записи (скорость работы зависит от версии прошивки).
- Кэш — используется для временного хранения данных в момент работы с флэш-памятью.
- Интерфейс подключения — физический разъём и сам интерфейс взаимодействия контроллера SSD-накопителя с основной системой (SATA, PCI-Express).
HDD и SSD
Стандартный HDD для ПК — это 3,5-дюймовая коробочка, скрывающая считывающие головки и намагниченные пластинки, где хранятся данные. Из проблем, лежащих на поверхности, назовём шумную работу, неторопливое выполнение операций с маленькими файлами и, так сказать, хрупкость — «винт» крайне восприимчив к тряске и падениям.
SSD, напротив, лишены механических частей и потому не жужжат и не страшатся ударов, ведь это просто платы с распаянными микросхемами флэш-памяти и управляющим контроллером. Скорости чтения и записи на фоне аналогичных показателей HDD попросту невероятные, особенно в случае с небольшими файлами.
На практике это означает шустрый запуск операционки и подросшую отзывчивость программ типа Adobe Photoshop. В играх же это обеспечивает мгновенный переход от меню и заставок к геймплею, в том числе в сложных проектах с открытым миром. Только не ждите прироста fps — тут всё зависит от процессора, видеокарты и оперативки.
Разумеется, при таких плюсах твердотельники уже давно скинули бы жёсткие диски в мусорную корзину истории, однако этого не произошло. В первую очередь — из-за дороговизны производства. Вдобавок SSD если и выходят из строя, то целиком, а утраченные данные крайне проблематично восстановить.
Ещё им вменяют в вину ограниченный ресурс циклов перезаписи — и напрасно, ведь это величина относительная. Скажем так, пять лет хорошая модель точно протянет, а к тому времени вы наверняка задумаетесь о замене хранилища. Технологии не стоят на месте!
Различные форм-факторы SSD
В настоящее время существует 4 форм-фактора SSD:
2.5” SSD
2,5-дюймовые твердотельные накопители являются самыми популярными и самыми доступными. Внешне он напоминает традиционный 3,5-дюймовый жесткий диск – но меньше. Они легкие, поскольку не имеет движущихся частей внутри, и для передачи данных и питания потребуется разъем SATA.
Они также используют последовательную запись и чтение, скорость которых может варьироваться от 325 МБ/с до 600 МБ/с, соответственно. Это может показаться слабым результатом по сравнению с PCIe SSD, приведенными ниже, но этого более чем достаточно, чтобы дать пользователю быстрый опыт.
SSD-диски mSATA
SSD-диски mSATA (Mini-SATA) имеют небольшой размер, отсюда и название «Mini» SATA SSD. Он меньше 2,5-дюймовых накопителей и, в основном, используется для небольших компьютеров, таких как нетбуки, ноутбуки, небольшие ПК. Они такие же быстрые, как и 2,5-дюймовые SSD, отличаются только по размеру.
Диски M.2 SSD
SSD-накопители M.2, как и mSATA-диски, представляют собой чистые печатные платы, но они имеют различные комбинации ширины и длины. Это делает его более гибким, чем mSATA, и идеально подходящими для ультрабуков и планшетов.
Они также поддерживают NVMe, интерфейс хост-контроллера и протокол хранения, который повышает скорость передачи данных между системой и твердотельным накопителем.
PCI-E SSD
Твердотельные накопители PCI-E обеспечивают лучшую производительность, но при этом являются самыми дорогими. Они используют слоты PCI-E в качестве интерфейса. Несмотря на то, что линии PCI-E быстрые, твердотельные накопители будут ограничены выбранной полосой, поэтому попробуйте использовать самый быстрый из доступных слотов, по крайней мере, слот x8. Обратитесь к руководству по вашей материнской плате, чтобы выяснить скорость каждого из ваших слотов PCI-E.
В любом случае, твердотельные накопители PCI-E и твердотельные накопители m.2 позволяют работать в 4 раза быстрее, чем обычные твердотельные накопители. Для этих твердотельных накопителей последовательное чтение и запись может варьироваться от 2500 МБ/с (чтение) и до 1300 МБ/с (запись), соответственно. Кроме того, эти устройства также могут иметь более 500 МБ высокоскоростного кэша DDR3.
EDSFF
Накопитель в форм-факторе E1.L (источник hardwareluxx.ru)
Enterprise & Data Center SSD Form Factor (EDSFF), известный как Intel Ruler SSD разработан EDSFF Working Group. EDSFF представляет две версии серверных SSD-дисков: короткий (E1.S) и длинный (E1.L).
Короткая версия EDSFF, E1.S, очень похожа на своего ближайшего конкурента — NGSFF, но имеет металлический корпус, который одновременно защищает плату от механических повреждений и выступает салазками для установки в сервер. Размеры диска E1.S не сильно отличаются от NGSFF: 111 миллиметров в длину и 31 миллиметр в высоту.
Вскрытый E1.L диск (источник thessdreview.com)
E1.L почти в три раза длиннее E1.S, его длина — 325 миллиметров. Увеличение длины накопителя позволяет увеличить объём диска. В мае 2019 Intel® представила SSD D5-P4326 объёмом в 15.36 ТБ, а в будущем планирует выпустить модель с вместимостью 30,72 ТБ.
Загрузка с NVMe
Для загрузки с NVMe устройств низкоуровневое ПО материнской платы должно уметь работать с такими дисками и именно это подразумевается, когда на коробках пишут «поддерживает NVMe». Без поддержки со стороны материнской платы вы также сможете использовать NVMe диски, но не сможете загрузитьcя с них. Для плат с UEFI такую поддержку во многих случаях можно добавить, просто обновив прошивку (существуют также прошивки от энтузиастов для старых плат), для устройств с BIOS такая возможность обычно недоступна. Есть, конечно, вариант с самостоятельной ручной модификацией для некоторых моделей, но это сугубо на свой страх и риск.
Если же вы не готовы взять на себя такую ответственность, то можно пойти обходным путем и использовать Clover EFI bootloader. Работа с данным инструментом выходит за рамки этой статьи, однако в сети можно найти достаточно инструкций.
Устройства U.2
Внешне похожи на 2.5-миллиметровые устройства, толщина которых не превышает 15 мм. Подключаются через PCI E x4. Адаптированы они под использование в серверах и системах хранения данных. Можно подключить к порту M.2, воспользовавшись переходником.
По размерам и способу подключения не отличаются от планок оперативной памяти. Как правило, используются на специфических серверных платформах, где есть много таких портов. Для домашнего использования не лучший вариант. Встречаются еще в виде переходника.
Резюмируя вышесказанное: форм-фактор SSD накопителя определяет его физические размеры и, соответственно, количество ячеек памяти, которые может вместить устройство. А это уже влияет на его емкость, а также и стоимость.
Поделитесь этим постом в социальных сетях, чтобы помочь продвижению моего блога. До встречи!
SLC, MLC, TLC и NAND — что это вообще за буквы?
Подобные обозначения вы могли видеть среди характеристик в описании SSD. Все они обозначают используемый тип памяти. Попытаемся в них разобраться.
Практически во всех современных SSD используется NAND-память (за исключением Intel Optanе, как говорилось выше). Поэтому на данное обозначение в характеристиках можно не обращать внимания — это стандарт. Следующей ступенью эволюции NAND-памяти стала её доработанная версия, получившая имя 3D NAND. Эта память производится по другой технологии, позволившей снизить её стоимость без снижения надёжности. А по заверениям производителей, такая память стала даже надёжнее предшественницы, поэтому 3D NAND сейчас постепенно вытесняет старушку NAND с рынка.
SLC, MLC, TLC — это уже те обозначения, на которые стоит обратить внимание при выборе, ведь характеризуют они в первую очередь надёжность памяти. Поскольку SLC отправилась на пенсию, она уже неактуальна, а вот на оставшихся двух остановимся немного подробнее:
• MLC — более старая, но также более долговечная и дорогая память;
• TLC — новее и дешевле, однако менее долговечна.
Но не стоит бояться недолговечности TLC. Ведь не памятью единой обеспечивается надёжность и производительность SSD. Важную роль играет контроллер, но обсуждать и сравнивать их — дело отдельной статьи. Могу лишь выделить тройку производителей, чьи контроллеры себя хорошо зарекомендовали: Samsung, Marvell, Silicon Motion.
Нельзя не упомянуть и о QLC. Это самый современный тип памяти, который пока только куётся в цехах основных производителей и на рынке практически не представлен. Поэтому одним лишь упоминанием и обойдёмся.
Интерфейс SSD
Интерфейс SSD – это логический интерфейс его подключения к компьютеру в контексте механизма обмена данными с устройствами компьютера. Внутренние SSD подключаются к компьютеру по интерфейсам SATA, PCI-E, SAS. Внешние устройства – по интерфейсам USB и Thunderbolt.
Работая с SATA, все твердотельные накопители используют только его последнее поколение SATA III с пропускной способностью до 600 Мб/с. Но могут поддерживать разные ревизии SATA III — SATA Revision 3.0, 3.1, 3.2. Каждая более новая ревизия несколько улучшает производительность SSD. Ревизию SATA, кстати, можно узнать с помощью программы Smarthdd.
Но в любом случае все SSD совместимы с прежними поколениями SATA, и они будут работать на компьютерах, где материнки поддерживают, например, только SATA II. Но, конечно, будут работать в рамках пропускной способности до 300 Мб/с. Типичный SSD с SATA-интерфейсом существует в форм-факторе 2.5”. Такие SSD появились первыми. И такой накопитель можно установить в любой ПК или ноутбук.
SSD SATA также может быть в форм-факторах mSATA и M.2. SATA-накопители работают со старым протоколом передачи данных AHCI.
Позднее появились SSD с интерфейсом PCI-E – более скоростным интерфейсом, обеспечивающим, соответственно, большую скорость передачи данных. Разные SSD поддерживают разные поколения этого интерфейса — PCI-E 3.0 и PCI-E 4.0. Интерфейс PCI-E 3.0 может быть с двумя линиями передачи данных — PCI-E 3.0 2х, такой обеспечивает скорость немногим менее 2 Гб/с. Но интерфейс PCI-E 3.0 может быть с четырьмя линиями передачи данных — PCI-E 3.0 4х, и тогда он может обеспечить скорость максимум 3,9 Гб/с. Интерфейс PCI-E 4.0 предусматривает 4 линии передачи данных — PCI-E 4.0 4х, и он может обеспечить скорость максимум 7,88 Гб/с. SSD PCI-E работают через разъёмы M.2 и U.2. Все современные высокоскоростные накопители PCI-E поддерживают технологию NVMe – самый быстрый протокол передачи данных. Но некоторые старые накопители PCI-E (как правило, PCI-E 2.0) NVMe не поддерживают и работают со старым протоколом AHCI.
SAS — это и интерфейс, и разъём подключения внутренних накопителей класса серверных, о нём поговорим позднее.
USB и Thunderbolt
USB и Thunderbolt – это и интерфейсы, и разъёмы подключения внешних SSD, о них также подробнее будем говорить далее.
Samsung SSD 980 PRO
Топовый SSD для игр и приложений, требующих высокой производительности
Это NVMe накопитель в форм-факторе M.2 2280 с интерфейсом PCIe 4.0. Заявленная скорость чтения и записи составляет 7000 и 5000 MB/s соответственно, а скорость ввода-вывода достигает одного миллиона IOPS. Для борьбы с перегревом используется пассивный теплорассеиватель, никелевое покрытие и специальные алгоритмы термоконтроля. Статус накопителя, параметры S.M.A.R.T., опции шифрования и производительности можно посмотреть в фирменном ПО Samsung Magician Software.
лучше не найти
