Любые электронные вычислительные машины включают в себя накопители памяти. Без них оператор не смог бы сохранить результат своей работы или скопировать на другой носитель.
Перфокарты
На заре появления для применяли перфокарты - обычные картонные карточки с нанесенной цифровой разметкой.
На одной перфокарте помещалось 80 столбцов, в каждом столбце можно было сохранить 1 бит информации. Отверстия в этих столбцах соответствовали единице. Считывание данных происходило последовательно. Повторно что-либо записать на перфокарту было невозможно, поэтому их требовалось огромное количество. Для хранения массива данных объемом 1 ГБ потребовалось бы 22 тонны бумаги.
Похожий принцип использовался и в перфолентах. Они наматывались на бобину, занимали меньше места, но часто рвались и не позволяли добавлять и редактировать данные.
Дискеты
Появление дискет стало настоящим прорывом в информационных технологиях. Компактные, емкие, они позволяли хранить от 300 Кб на самых ранних образцах до 1,44 Мб на последних версиях. Чтение и запись осуществлялись на магнитный диск, заключеный в пластиковый футляр.
Главным недостатком дискет была недолговечность хранимой на них информации. Они были уязвимы от действия и могли размагнититься даже в общественном транспорте - троллейбусе или трамвае, поэтому для долговременного хранения данных их старались не использовать. Считывание дискет происходило в дисководах. Вначале были 5-дюймовые дискеты, потом их заменили более удобные 3-дюймовые.
Главным конкурентом дискет стали флеш-накопители. Их единственным недостатком была цена, но по мере развития микроэлектроники стоимость флэшек сильно упала и дискеты ушли в историю. Окончательно их выпуск прекратился в 2011 году.
Стримеры
Для хранения архивных данных раньше применялись стримеры. Они были похожи на видеокассеты внешне и по принципу действия. Магнитная лента и две бобины позволяли последовательно считывать и записывать информацию. Емкость этих устройств составляла до 100 Мб. Массового распространения такие накопители не получили. Рядовые пользователи предпочитали хранить свои данные на жестких дисках, а музыку, фильмы, программы было удобнее держать на CD-, а позднее DVD-дисках.
CD и DVD
Эти накопители информации используются до сих пор. На пластмассовую подложку наносится активный, отражающий и защитный слой. Информация с диска считывается лучом лазера. Стандартный диск имеет объем 700 МБ. Этого хватает например на запись 2-часового фильма в среднем качестве. Существуют также двусторонние диски, когда активный слой напыляется на обе стороны диска. Для сохранения небольшого объема информации используются мини-CD. Драйвера, инструкции к компьютерным изделиям теперь пишутся именно на них.
DVD-диски пришли на смену CD в 1996 году. Они позволяли хранить информацию уже объемом 4,7 Гб. Достоинство их также было в том, что DVD-привод мог считывать как CD-, так и DVD-диски. На данный момент это самый массовый накопитель памяти.
Флеш-накопители
Рассмотренные выше накопители CD и DVD обладают целым рядом преимуществ - дешевизна, надежность, возможность хранить большие массивы информации, но они предназначены для однократной записи. На записанный диск нельзя внести изменения, добавить или удалить лишнее. И тут на помощь нам приходит принципиально другой накопитель - флеш-память.
Некоторое время он конкурировал с дискетами, но быстро победил в этой гонке. Главным сдерживающим фактором оставалась цена, но теперь ее удалось снизить до приемлемого уровня. Современные компьютеры уже не комплектуются дисководами, поэтому флешка стала незаменимым спутником для всех имеющих дело с компьютерной техникой. Максимальный объем информации, умещающийся на флешку, достигает 1 Tb.
Карты памяти
Телефоны, фотоаппараты, электронные книги, фоторамки и много чего еще требуют для работы накопители памяти. Из-за своих относительно больших размеров для этой цели не годятся USB-накопители. Карты памяти специально созданы для таких случаев. По сути, это та же флешка, но адаптированная под малогабаритные изделия. Большую часть времени карта памяти находится в электронном устройстве и вынимается только для переноса накопившихся данных на постоянный носитель.
Существует множество стандартов карт памяти, самые миниатюрные из них имеют размер 14 на 12 мм. На современных компьютерах вместо дисковода обычно ставится картридер, который позволяет считывать большинство типов карт памяти.
Жесткие диски (HDD)
Накопители памяти для компьютера представляют собой Внутри него находятся металлические пластины, с двух сторон покрытые магнитным составом. Двигатель вращает их со скоростью 5400 для старых моделей или 7200 об/мин - для современных устройств. Магнитная головка движется от центра диска к его краю и позволяет считывать и записывать информацию. Объем винчестера зависит от количества дисков в нем. Современные модели позволяют хранить до 8 Tb информации.
Недостатков у этого вида накопителей памяти практически нет - это очень надежные и долговечные изделия. Стоимость единицы памяти в жестких дисках самая дешевая среди всех типов накопителей.
Твердотельные накопители (SSD)
Как бы ни были хороши жесткие диски, но они уже почти достигли своего потолка. Быстродействие их зависит от скорости вращения дисков, а дальнейшее ее увеличение приводит к физической деформации. Флеш-технология, которая применяется при изготовлении твердотельных накопителей памяти, лишена этих недостатков. Они не содержат движущиеся части, поэтому не подвержены физическому износу, не боятся ударных воздействий и не шумят.
Но пока есть и серьезные недостатки. В первую очередь - цена. Стоимость твердотельного диска в 5 раз выше жесткого диска аналогичного объема. Другой существенный недостаток - небольшой срок эксплуатации. Твердотельные накопители обычно выбирают для установки операционной системы, а для хранения данных используется жесткий диск. Стоимость твердотельных дисков неуклонно снижается, есть подвижки и в увеличении их ресурса. В недалеком будущем они должны вытеснить традиционные винчестеры, как в свое время флешки вытеснили дискеты.
Внешние накопители
Внутренний накопитель и внутренняя память всем хороши, но часто требуется перенести информацию с одного компьютера на другой. Еще в 1995 году был разработан интерфейс USB, позволяющий подключать к ПК самые разнообразные устройства, не стали исключением и накопители памяти. Вначале это были флеш-накопители, позднее появились DVD-проигрыватели c USB-разъемом и, наконец, диски HDD и SSD.
Привлекательность USB-интерфейса в его простоте - достаточно воткнуть флешку или другой накопитель и можно работать, не требуется ни установки драйвера, ни других дополнительных действий. Развитие интерфейса и появление вначале USB 2.0, а затем и USB 3.0 резко повысило скорость обмена данными по этому каналу. Быстродействие теперь мало отличается от внутреннего, а их размеры не могут не радовать. Внешний накопитель памяти легко помещается на ладони, при этом он позволяет хранить сотни гигабайт информации.
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.
Сегодня мы с Вами разберем основные моменты и принципы функционирования технологии твердотельных SSD дисков. Как Вы помните, в мы проводили сравнительное тестирование одного SSD и двух HDD дисков. Рассматривали, как он выглядит изнутри и из каких основных блоков состоит.
Также - перечислили основные достоинства данной технологии, а сейчас рассмотрим недостатки, которые присущи ей на данный момент. Представим основные из них в виде списка:
- Высокая (относительно HDD дисков) стоимость хранения данных, т.е. - меньшую емкость диска мы получаем за большие деньги
- Большая уязвимость (относительно устройств с магнитным принципом записи) к электрическим помехам и проблемам энергоснабжения (внезапное отключение энергии, магнитные поля, статическое электричество)
- Нельзя полностью заполнять диск (15-20% пространства должно быть свободным)
- Срок службы носителя ограничен определенным количеством циклов записи его ячеек
Но давайте - по порядку! Начнем с того, что такое SSD диск и каков принцип его работы?
Это - твердотельный накопитель, в котором вместо традиционных пластин , покрытых ферромагнитным слоем, используются чипы NAND флеш памяти.
NAND память это - эволюция флеш-памяти, чипы которой имели намного меньшее быстродействие, долговечность и конструктивно выглядели более массивными.
Возможно Вам будет интересно, что флеш-память были разработана в одном из подразделений компании «Toshiba» в 1984-ом году. Первый же коммерческий чип на основе данной разработки в 1988-ом году выпустила «Intel». А уже через год (в 1989-ом) та же «Toshiba» представила новый тип флеш-памяти - NAND.
На данный момент есть три основных варианта (модификации) NAND памяти:
- SLC (одноуровневая - Single Level Cell)
- MLC (двухуровневая - Multi Level Cell)
- TLC (трехуровневая - Three Level Cell)
Самыми дорогими и надежными решениями являются устройства на SLC чипах. Почему? Они позволяют в каждой ячейке памяти хранить только один бит информации. В отличие он них, MLC и TLC чипы могут хранить два и три бита соответственно. Это стало возможным за счет использования разных уровней электрического заряда на затворах ячеек памяти.
Схематично это можно изобразить вот так:
Подобная многоуровневая структура позволяет резко увеличить емкость чипов при том же их физическом объеме (в итоге каждый гигабайт получается дешевле). НО! Ничего бесплатно не дается! Поэтому у MLC и TLC чипов резко сокращается срок их "жизни", который напрямую связан с количеством циклов перезаписи их ячеек.
Для SLC это - 100 000 циклов стирания/записи, для MLC - 10 000, а для TLC - всего 5 000. Такое снижение надежности связано с постепенным разрушением диэлектрического слоя плавающего затвора ячейки из за малого резерва изменения его состояния под действием электрического тока. Плюс в силу того, что с каждым новым уровнем усложняется задача безошибочного распознавания уровня электрического сигнала, а значит - увеличивается общее время поиска нужной ячейки с данными, повышается вероятность возникновения ошибок чтения.
Для борьбы с описанными выше явлениями, производителям приходится разрабатывать специализированные высокоинтеллектуальные микроконтроллеры управления для SSD дисков, которые, кроме процедур ввода-вывода, должны записывать информацию на носитель так, чтобы микросхемы его флеш-памяти изнашивались равномерно и контролировать этот износ, балансируя нагрузку, также - проводить коррекцию ошибок и т.д.
Именно контроллер является слабым местом , так как он более чувствителен к проблемам с питанием и повреждение микропрограммы (прошивки), находящейся в нем, может привести к полной потере всех данных пользователя. А их корректное восстановление - еще более трудозатратная операция, чем в случае с HDD дисками. В силу того, что данные разбросаны по разным чипам памяти и необходимо корректно восстановить первоначальную их структуру, а это бывает не просто.
Поэтому производители SSD накопителей регулярно обновляют прошивки своих дисков и выкладывают их для свободного скачивания, дорабатывая и улучшая алгоритмы работы устройства и предупреждая потерю данных в случае аварийной ситуации.
С износом MLC ячеек памяти производители борются еще и методом, хорошо зарекомендовавшим себя в дисках с магнитным принципом записи: резервируя часть их объема (10-20%) для динамической замены изношенных ячеек. В случае HDD эта область служит для замены .
Но и мы, как пользователи, можем помочь нашему SSD накопителю в холостую не растрачивать свой ограниченный ресурс "жизни" и настроить операционную систему таким образом, чтобы минимизировать ненужные обращения к диску.
Я покажу общие принципы того, что нужно делать и чего стараться избегать, а Вы уже сами настроите свою систему на оптимальную работу с твердотельным диском.
Например: мы знаем, что операционная система «Windows» во время своей работы активно использует файл подкачки (скрытый системный файл «pagefile.sys»). Что это значит, применительно к износу ячеек SSD накопителя и всему тому, о чем мы говорили выше? А то, что отдельная область системного флеш-диска интенсивно используется (часто перезаписывается какими-то служебными и не нужными нам данными и, по факту, - активно изнашивается)!
Что можно сделать? Правильно! Перенести файл подкачки на другой (не SSD диск), как сделал я, или же, при большом объеме оперативной памяти, вовсе от него отказаться (выставить в «0»)?
Идем дальше: процедура дефрагментации не только не нужна данному типу устройств (скорость доступа у них одинакова для любой ячейки не зависимо от того, где находится конечный файл), но и попросту вредна. По той же причине, что описана выше. Лишние (холостые) обращения к диску только дополнительно снижают его ограниченный ресурс. Значит - выключаем соответствующую службу дефрагментации. Также не лишним будет отключить индексирование файлов, которое нужно для более быстрого поиска, но так ли часто мы им пользуемся?
Принцип, я думаю, Вы уловили. А сейчас я бы хотел показать Вам небольшую программу «SSD Mini Tweaker» (твикер - оптимизатор), которая подобным образом оптимизирует работу SSD накопителя. В ней достаточно проставить нужные нам галочки напротив соответствующих пунктов и нажать кнопку "Применить изменения".
Компьютер перезагрузится и изменения вступят в силу. Программа замечательна тем, что имеет русский интерфейс и подробную справку на русском же. Так что, в любой момент Вы можете подробно ознакомиться с той функцией, которую собираетесь отключить или оставить задействованной.
Загрузить утилиту можно . В архиве - версии для 32-х и 64-х разрядных систем и файл справки на русском.
Коль скоро мы так много времени уделили вопросу оптимального использования диска и износу ячеек его памяти, то не могу не представить Вам еще одну интересную разработку. Программа «SSD Life Pro», основная задача которой - вести учет времени работы диска и сообщать приблизительную дату выхода его из строя.
Что мы тут видим? Запись «FW: 1.00» это - версия прошивки (firmware) диска, ниже показано занятое и свободное место на нем, общее время работы с первого включения и количество пусков. Также обратите внимание на строку TRIM (должен быть активным), это говорит о том, что производительность SSD диска будет оптимальной.
Ниже представлен скриншот работы той же программы, но взятый с сайта ее разработчика. На нем видно, что диск от компании «Intel» корректно передал утилите свои SMART параметры и на основе них утилита отобразила расширенный прогноз его состояния.
Как видите, выход накопителя из строя "назначен" на седьмое ноября 2020-го года:)
Если мы нажмем в верхней части окна программы на ссылку «Как вы это считаете?», то перейдем на сайт разработчика и сможем ознакомиться (на русском), каким именно образом производится подобный расчет?
Программу можете . Если она точно покажет время "жизни" Вашего диска - отпишитесь, думаю, всем читателям будет интересно!
В завершении этой темы, прислушаемся к рекомендации всеми уважаемой фирмы «Intel», которая говорит, что идеальными условиями работы SSD твердотельного диска является его заполненность данными меньше чем на 75% с соотношением статической (редко изменяемой) и динамической (изменяемой часто) информации - 3 к 1 . Не следует использовать последние 10-20% пространства диска, так как они нужны для корректной работы команды «TRIM». Для работы ей нужно свободное пространство для перегруппировки данных (так же, как для функции дефрагментации). Общее правило такое - чем больше свободного места - тем быстрее работает устройство.
На данный момент SSD диск идеально подходит в роли системного раздела, на котором установлена операционная система и программы и - все. Данные и вся работа над ними должна (по возможности) проходить на втором (HDD) диске. Также твердотельные диски могут эффективно использоваться на серверах для кеширования статичных данных.
А сейчас, давайте кратко рассмотрим, почему более дорогие модели SSD твердотельных дисков имеют такие превосходные скоростные качества и чем еще отличаются от своих "младших" собратьев?
Во первых: это - тот же интеллектуальный чип контроллера накопителя, который может быть сконструирован, как многоканальный т.е. - может записывать данные одновременно в каждый чип флеш-памяти диска. В итоге - общая производительность устройства будет равна скорости одной микросхемы памяти, умноженной на количество каналов контроллера. Ну, это если немного упростить ситуацию:)
Также в более дорогих моделях используются дополнительные элементы, напаиваемые на плату. Это может быть, к примеру, ряд конденсаторов, расположенных возле чипа оперативной памяти диска, которые обеспечивают гарантированное сохранение данных из кеш-памяти при сбое в электропитании.
При достижении критической массы сбойных ячеек накопителя, качественно выполненная прошивка чипа может полностью заблокировать SSD диск для функций записи и перевести его в режим "только чтение", что гарантирует сохранность данных пользователя (возможность ) до полного выхода устройства из строя.
И в завершении нашей статьи давайте коснемся еще одной интересной разновидности твердотельный дисков. Это - «RAM SSD» накопители. Что же это такое?
Подобные гибридные устройства используют для хранения информации энергозависимые чипы, полностью идентичные тем, что используются в модулях . Они обладают сверхбыстрой скоростью доступа к данным, скоростью чтения и записи и могут с успехом применяться для ускорения работы больших баз данных и там, где нужно пиковое быстродействие.
Подобные системы оснащаются аккумуляторами для поддержания функционирования при отсутствии электроэнергии, а более дорогие модели - системами резервного копирования, когда данные копируются на HDD носитель.
Вот как может выглядеть подобное устройство, которое определяется операционной системой, как жесткий диск.
А вот - более простой вариант, выполненный в виде платы PCI Express X1
Как видите, принцип работы здесь - тот же самый, но функцию чипов флеш-памяти или "блинов" HDD здесь выполняют обычные модули RAM.
Теперь, как и обещал, пару слов хочу сказать о субъективных ощущениях после использования твердотельного накопителя. Операционная система (Windows 7) загружается и выключается ощутимо быстрее. Это же можно сказать и об установке и запуске программ. Некоторые приложения просто удивляют: «Microsoft Word 2003» "выстреливает" меньше, чем за секунду! Не успеваешь мысленно подготовиться к работе с ним:) Да, быстро, но не ожидайте чего-то феноменального, все таки это не "революция", а - "эволюция" :)
На этом у меня на сегодня - все. До встречи в следующих статьях!
И в самом конце - как выглядит производство чипов NAND памяти:
Преимущества и недостатки твердотельных накопителей перед HDD... Какие они?! Твердотельные накопители, или SSD, появившись на рынке относительно недавно, несмотря на высокую стоимость, успели приобрести популярность у пользователей, которым важна скорость работы.
Твердотельный накопитель представляет собой запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. Также в состав SSD входит управляющий контроллер. Память, на основе которой работают твердотельные накопители, подразделяется на два вида: flash и RAM.
Чаще всего SSD используются в небольших устройствах (коммуникаторах, ноутбуках, смартфонах), где значимым требованием является стойкость накопителя к ударам и вибрации, а также небольшой размер. Использование твердотельных накопителей в ПК способствует заметному увеличению производительности.
Популярность SSD растет очень быстро: их стоимость, хотя в данный момент и заметно выше HDD, постепенно снижается; некоторые компании, к числу которых относится, к примеру, продавшая бизнес по изготовлению жёстких дисков компании Seagate Samsung, уже полностью отказались от производства HDD, переключившись на разработку и создание твердых накопителей.
История возникновения и дальнейшего развития SSD
Несмотря на то, что широкое распространение твердотельные накопители получили совсем недавно, первый прототип подобного носителя информации был создан еще в 1978 году. Первый полупроводниковый накопитель, работающий на основе RAM-памяти, был разработан компанией StorageTek (США). Через четыре года другая американская компания Cray начала использование SSD на основе RAM-памяти в своих суперкомпьютерах Cray-1 и Cray X-MP.
Первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти был разработан в 1995 году компанией M-Systems (Израиль).
Начиная с 2005 года, на рынке все чаще стали появляться ноутбуки и нетбуки, в состав которых входил SSD. Первой компанией, выпустившей устройство с твердотельным накопителем размером 4 Гб, была ASUS. Постепенно скорость и объем устройств увеличивались. В 2008 году разработчики Mtron Storage Technology (Южная Корея) представили на выставке в Сеуле 128-гигабайтный твердотельный диск с параметрами записи и чтения 240 МБ/с и 260 МБ/с соответственно. В 2009 году компания OCZ разработала SSD объёмом 1 терабайт.
Преимущества SSD
Плюсы твердотельных накопителей очевидны. Отсутствие движущихся частей привело к их высокой механической стойкости, быстрого считывания файлов, независимо от расположения их фрагментов, а также абсолютно бесшумной работе. Скорость чтения и записи во много раз превосходит пропускную способность лучших интерфейсов HDD, включая SATA II, SATA III и другие.
Отсутствие магнитных дисков позволило значительно уменьшить размер SSD, а также снизить влияние на него внешних электромагнитных полей, которые легко способны причинить вред жестким дискам и хранящейся на них информации.
Также SSD характеризует более широкий диапазон температур и низкое электропотребление.
Недостатки современных SSD
Ключевым недостатком твердотельных накопителей, из-за которого установить их в ПК могут позволить себе не многие, является их высокая стоимость, прямо пропорциональная их емкости. Цена более распространенных сегодня HDD зависит исключительно от входящих в их состав пластин и возрастает по мере повышения их объема гораздо медленнее.
Основной недостаток NAND SSD (накопителей, основанных на использовании энергонезависимой памяти) – это, в первую очередь, ограниченное число циклов перезаписи: десять тысяч для обычной флеш-памяти (MLC, Multi-level cell) и сто тысяч для более дорогого вида (SLC, Single-level cell). Для того чтобы предупредить неравномерный износ, в SSD встраивается специальные схемы: контроллер сохраняет информацию о том, какие блоки являются наименее перезаписываемыми и при необходимости начинает более активно их использовать. Количество циклов у RAM SSD и у новейшей технологии FRAM практически безгранично, их вполне хватит для 40 лет непрерывного использования.
Невозможность восстановления информации
Твердотельные накопители не позволяют восстановить информацию вследствие использования команды TRIM, поэтому все recovery-утилиты становятся бесполезными. Кроме того, информация на SSD становится безвозвратно потерянной, если при превышении или перепаде напряжения. Если в жестких дисках чаще всего сгорает только плата контроллера, твердотельный носитель сгорает полностью. Аппаратный сбой SSD, произошедший из-за выхода из строя чипа контроллера или flash-памяти, приведет к тому, что информация будет утрачена без возможности восстановления.
SSD и выбор операционной системы Windows
На ускорение износа SSD влияет и использование устаревших и даже ряда актуальных операционных систем, в которых не учитывается их специфика. Уменьшение срока эксплуатации твердотельных накопителей вследствие работы некоторых служб ОС связано с тем, что они рассчитаны только на работу с HDD,
Потому применяют на SSD технологии, которые ускоряют работу жестких дисков, но не оказывают никакого положительного влияния на быстродействие твердотельных накопителей, а напротив, уменьшают их срок эксплуатации.
В семействе ОС Windows оптимизация работы с SSD была внедрена лишь, начиная с седьмой версии. На твердых накопителях Windows 7 не использует дефрагментацию, а также технологии Superfetch и ReadyBoost, необходимые для ускорения чтения и записи на жестких дисках. Предыдущие версии Windows, включая относительно недавно появившуюся ОС Vista, требуют дополнительных настроек для снижения износа SSD. В первую очередь, необходимо отключить дефрагментацию, которая все равно не оказывает на быстродействие твердотельных накопителей никакого влияния.
Настройка Windows 7 для работы с SSD
Для того чтобы предупредить быстрое изнашивание SSD, следует отключить в системе некоторые службы и операции.
Прежде всего, следует отключить использование в системе файла подкачки, который предназначен для хранения временных данных, необходимое при недостатке объема ОЗУ. Однако столь часта запись и перезапись на SSD приведет к тому, что ячейки памяти быстро износятся. Поэтому если объем вашей памяти превышает 4 Гб, лучшим решением будет отключить файл подкачки. Если объем памяти меньше 4 Гб, то проще всего будет перенести файл подкачки на жесткий диск или нарастить объем ОЗУ.
Индексирование и кэширование SSD является абсолютно не нужными операциями, так как твердотельный накопитель и так работает очень быстро.
Вследствие того, что прямой доступ SSD к файлам осуществляется весьма быстро, дефрагментация является ненужной, более того, она только вредит ячейкам SSD.
Еще одни компоненты операционной системы, которые стали ненужными после установки ее на SSD, это Prefetch и SuperPrefetch, предназначенные для ускорения начальной загрузки и запуска программ.
Чтобы отключить эти службы, откройте реестр Windows и измените параметры EnablePrefetcher и EnableSuperfetch значения на ноль.
SSD и альтернативные операционные системы
TRIM-поддержка твердотельной памяти появилась в Mac OS X в версии 10.7 (Lion). В 2010 году компания Apple запустила в продажу компьютеры Air, в комплектацию которых входила твердотельная память. Первоначально, по желанию покупателя, SSD можно было заменить на обычный жесткий диск, однако, начиная с 2010 года, компания полностью отказалась от использования в этой линейке HDD для уменьшения размера корпуса компьютера, а также снижения его веса. Объем памяти в линейке Air составляет от 64 Гб до 512 Гб.
В 2012 году в продаже появился новый MacBook Pro, работающий на основе флеш-памяти. Опционально в компьютер можно инсталлировать до 768 Гб флеш-памяти.
TRIM-поддержка SSD в операционных системах Linux появилась, начиная с версии ядра 2.6.33. В настройках монтирования накопителя следует указать опцию «discard».
SSD или HDD: что выбрать?
В настоящее время твердотельные накопители все более уверенно отвоевывают у жестких дисков долю рынка. И хотя говорить о наступлении периода окончательного перехода на SSD и снятия с продажи HDD еще рано, становится ясно, что в какой-то момент это станет неизбежным. Те, кто установил твердотельный накопитель в качестве системного диска, уже успели увидеть разницу в быстродействии, которая заметна даже без использования специальных тестов.
Накопители на flash-памяти отличает быстрое время доступа, высокая скорость передачи информации и улучшенная производительность, что позволяет сделать работу с операционной системой и установленными приложениями намного более быстрой. Помимо этого, SSD характеризует абсолютно бесшумная работа, надежность и низкое потребление энергии.
На данный момент на рынке комплектующих имеется множество твердотельных накопителей от различных производителей, поэтому выбрать среди них наилучший вариант не так просто. Однако скорость любой модели SSD, даже самой медленной и дешевой, во много раз превосходит аналогичный параметр жесткого диска.
Сравним каждый из технических параметров твердотельных накопителей и жестких дисков отдельно.
Производительность
Практически каждый SSD в два или три раза превышает традиционный жесткий диск по скорости взаимодействия. Запуск программ и операционной системы, выход из спящего или ждущего режима, установка приложений, работа с файлами (копирования, архивация, разархивация) происходит на твердотельных накопителях заметно быстрее.
Чтобы определить более высокую производительность SSD, можно даже не делать никаких измерений, так как ее легко заметить даже «на глаз». Запуск программного обеспечения становится намного более быстрым, операционная система также работает без задержек. Особенно заметной является скорость ухода в ждущий или спящий режим, а также выхода из него.
SSD являются прекрасным выбором для пользователей, которым важна именно скорость работы.
Сравнение производительности HDD и SDD
Если протестировать с целью сравнения один из лучших в настоящее время HDD Seagate Barracuda XT с объемом 3 Тб и скоростью 7200 об/мин и SSD Samsung 470 Series предыдущего поколения, становится ясно, насколько заметно отличается быстродействие жестких дисков и твердотельных накопителей.
Futuremark PCMark 7, имитируя стандартную работу компьютера, демонстрирует, что практически при любых видах работ SSD выполняет задачу в три-четыре раза быстрее жесткого диска. При этом, данный тест учитывает производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты, что позволяет увидеть картину, практически аналогичную той, что создается при обычном использовании.
К единственным исключениям, когда результаты HDD и SDD оказываются почти равными, относится работа с видео в Windows Movie Maker и загрузка Windows Media Center.
Наиболее яркий пример, когда пользователь может увидеть и оценить быстроту носителя информации, - это перенос и копирование данных. На старых компьютерах это время может занимать такой большой период, что пользователь вынужден сидеть перед экраном и ожидать, когда операции с файлами будут закончены.
Сравнение трех носителей: SSD, HDD со скоростью 7200 оборотов и HDD со скоростью 5400 оборотов показывает, насколько более быстрыми являются твердотельные накопители. При данном тестировании файлы копировались и переносились с одного логического диска на другой, что привело к тому, что носитель одновременно и читал, и записывал данные.
Как видим, скорость SSD при работе с файлами и архивами в несколько раз превышает возможности жесткого диска.
Данный тест позволяет определить то, насколько заметным будет быстродействие SSD при решении ежедневных задач, с которыми постоянно сталкивается пользователь. Для тестирования было подобрано два типа программ: 1) те, что наиболее часто используются пользователями, 2) большие пакеты, инсталляция которых обычно является весьма длительной.
Тестирование показало, что скорость установки приложений на SSD в два или три раза выше, по сравнению с HDD. Исключениями являются лишь программы Acronis и Office 2007.
Сохраняется преимущество SSD и при запуске приложений, хотя в этом случае временной период настолько мал, что вряд ли будет сильно заметен пользователю.
Объем и возможность хранения файлов
Если вам требуется носитель для хранения больших объемов информации, таких как видеозаписи или фильмы, то гораздо лучше будет остановить свой выбор на жестком диске. Приобретение SSD для хранения на нем файлов – это ненужная роскошь, так как стоимость твердотельных накопителей заметно выше и, к тому же, напрямую зависит от его объема. Даже самая небольшая модель объемом 128 Гб отличается весьма высокой стоимостью, тогда как жесткий диск с объемом 500 Гб можно приобрести по весьма невысокой цене.
Однако если вы планируете использовать SSD в качестве системного, то вам вполне хватит минимального на сегодняшний день объема в 128 Гб. Этого объема вполне достаточно для создания рабочей системы, где будет установлена ОС Windows 7, необходимые программы и даже несколько игр. А для хранения мультимедийных файлов и архивов можно установить дополнительный HDD. Если вы собираетесь установить SSD в ноутбук, то для хранения файлов можно приобрести внешний жесткий диск.
Надежность и стойкость к ударам и вибрации
Значимый параметр SSD, выгодно отличающий его от жестких дисков, - это надежность в использовании, которая обеспечивается, благодаря тому, что твердотельный накопитель абсолютно не чувствителен к ударам и вибрации. Особенно это актуально для ноутбуков, которые часто приходится носить с собой. Такие устройства нередко подвергаются ударам, и порой только встроенный акселерометр, отключающий HDD при падении, спасает его от потери данных или поломки.
Использование SDD позволяет забыть о том, что вам нужно стараться не трясти ноутбук. К примеру, когда устройство едва начинает переходить в спящий режим (а в это время оно весьма активно записывает данные на носитель), вы можете уже укладывать его в сумку. Если сделать это с ноутбуком со встроенным HDD, то жесткий диск будет легко вывести из строя.
Долговечность SSD и HDD
В тоже время SDD все еще проигрывают жестким дискам по их долговечности. Недорогие SSD первого поколения, установленные, к примеру, на EEE PC, уже начали постепенно выходить из строя. И если спрогнозировать механический износ HDD практически невозможно, то у твердотельных накопителей есть ограниченное число циклов перезаписи, которое в настоящее время является его основным недостатком.
Предполагается, что развитие технологий приведет к тому, что энергонезависимая память будет изготавливаться из других материалов, таких как, к примеру, FeRam, однако пока таких накопителей еще нет в продаже. В 2014 году компания HP планирует начать продажу накопителей на основе технологии ReRAM.
Физические размеры обоих носителей
Для некоторых пользователей значительным преимуществом SSD является их небольшой вес и размер. Твердотельные носители заметно меньше жестких дисков, что, во-первых, дает возможность значительно снизить размер устройства (это особенно актуально для ноутбуков и нетбуков), а во-вторых, позволяет разместить в стойке корпуса ПК большее количество накопителей.
Стоимость SDD и HDD в сравнении
Цена – это тот параметр, по которому SSD безнадежно проигрывают жестким дискам. Современные твердотельные накопители стоят в три-четыре раза дороже HDD, емкость которого в три раза больше.
Стоит ли тратить деньги за быстродействие и скорость, решать вам. На наш взгляд, это имеет смысл только в том случае, если ваша работа с ПК или ноутбуком является постоянно и активной. В этом случае вы сбережете не только время, но и нервы, избавившись от раздражения, связанного с тем, что система и приложения сильно тормозят.
На чем же остановить свой выбор?
Хотя технологии создания SSD весьма активно развиваются, говорить о том времени, когда они полностью заменят жесткие диски, еще рано. Твердотельным накопителям нет равных в обеспечении более высокой производительности и скорости при использовании их в качестве системных дисков, однако они заметно уступают HDD в случае, если речь идет о хранении файлов.
Для большинства задач, с которыми сталкиваются пользователи домашних ПК, прекрасно подойдет комплектация с двумя носителями: SSD, где следует разместить операционную систему, а также исполняемые файлы и кэши программ, и HDD большого объема для хранения фильмов, музыки, фотографий и документов.
Бюджетный вариант комплектации может прекрасно обойтись и без использования твердотельных накопителей, компьютеры же, работающие исключительно с SSD, в силу своей неоправданно высокой стоимости, встречаются крайне редко.
Приветствую Вас на своем блоге!
SSD диск уже становится обязательным атрибутом не только ноутбуков и нетбуков, но и настольных компьютеров.
В этой статье я попробую разобраться, что такое SSDдиск, описать его сильные и слабые стороны. А также, рассмотрим его применение в домашних компьютерах.
Что вы узнаете, прочитав эту статью:
Что такое SSDдиск.
SSD – это твердотельный накопитель, который использует для хранения данных флеш-память(NAND). Расшифровать аббревиатуру SSD, можно как Solid State Disk или Solid State Drive, но более правильным мне кажется второй вариант.
В SSD накопителе нет механических и движущихся деталей, что делает его более надежным, по сравнению с механическим HDD.
Первые прототипы современных твердотельных дисков выпускались на основе RAM памяти и чтобы не потерять информацию после выключения компьютера, к ней подключали аккумулятор.
Сейчас, конечно, SSD накопители делают по другой технологии и выключение компьютера не приведет к потере информации.
Из чего состоит SSD диск.
Основные части, из которых состоит SSD, это чип флеш-памяти, контролер, интерфейс подключения диска, корпус.
Чип флеш-памяти.
В настоящий момент в современных SSD используется три вида памяти, это SLC, MLC и TLC.
SLC(Single-Level Cell) – в каждую ячейку этой памяти записывается один бит информации. Количество циклов перезаписи 100 000. Имеет самый большой запас по перезаписи, но она и самая дорогая память, используется в дорогих серверных системах.
MLC(Multi-Level Cell) – в каждую ячейку записывается два бита информации. Количество циклов перезаписи 3000. Эта память используется для производства большинства SSD накопителей, так как менее дорогая и имеет потенциал для больших объемов дискового пространства.
TLC(Triple-Level Cell) – в каждую ячейку записывается три бита информации. Количество циклов перезаписи 1000. Самый дешевый вид памяти, давно используется при производстве флеш-накопителей. Ее начинают использовать и при производстве SSD дисков, что делает их производство еще дешевле, например Samsung 840 EVO.
Количество циклов перезаписи может меняться в большую сторону, это зависит от технологии производства, а она на месте не стоит.
При износе ячеек памяти они блокируются,так что сам диск остается рабочим, он только теряет в объеме. Но если его правильно использовать, и учитывать его размер, то срок службы твердотельного накопителя составит несколько лет.
Основные производители чипов памяти, это Intel, Hynix, Micron, Samsung, SanDisk и Toshiba.
Если говорить о размерах памяти SSD дисков, то на данный момент можно встретить диски объемом 1Тбайт. Но цена такого диска пока слишком высока, например диск на 800Гб с интерфейсом SATA3 стоит около 80 000 рублей, а с интерфейсом PCI-E, около 160 000 рублей. Не каждый захочет за такую сумму купить себе быстрый флеш-накопитель.
Контролер.
Контролер – процессор, который руководит операциями чтения и записи. Это второй по важности, после памяти элемент в твердотельном накопителе.
В задачу контролера входит:
Постоянное слежение за состоянием ячеек памяти и их блокировка, при полном износе;
Равномерное распределение файлов по всему диску для равномерного износа ячеек памяти;
Передача данных из памяти в RAM память, при ее наличии;
Сжатие файлов для ускорения передачи;
Скорость чтения и записи зависит не только от памяти, но и от контролера. Так, например в дешевых дисках могут ограничивать скорость контролера при наличие быстрой памяти, в итоге скорость чтения и записи у диска будет ниже.
Форм-фактор SSD.
SSD накопители выпускаются в разных форматах. Всего их, на данный момент, пять.
SATA – Это самый распространенный вид накопителей на 2,5 дюйма. Их можно установить, как в настольный ПК, так и в ноутбук. Только в ноутбуке придется убрать более объемный HDD или CD-ROM. Диски размером 1,8 дюйма с интерфейсом SATA распространены меньше. Советую брать диски формата SATA-3, у них скорость чтения/записи гораздо выше, чем у SATA-2, около 500мб/с и выше.
mSATA – Как правило диски этого формата устанавливаются в ноутбуках, где для них предназначен специальный отсек. По скорости, некоторые модели уступают дискам формата SATA.
PCI-E – Самую большую скорость чтения/записи, благодаря шине PCI-E, показывают диски именно этого формата, до 2000Мб/с. Но они и самые дорогие из твердотельных.
Гибридные(SSHD) – Это такие диски, где в качестве основного носителя используется обычный жесткий диск, а в качестве кеш памяти, SSD накопитель. Такой способ позволяет быстро запускать приложения, которые часто используются. В целом скорость такого диска, как и обычного HDD, но некоторые программы работают очень быстро.
USB – Внешние диски не отличаются большой скоростью, потому что порт USB является тут слабым звеном. Советую покупать диски с интерфейсом USB 3.0, так скорость будет намного выше USB 2.0. Но для внешнего диска никогда и не требовалась такая же скорость, как и для внутреннего. Так что, если вам скорость не так важна, то лучше купить обычный жесткий диск, и дешевле и больше объем.
Преимущества SSD дисков.
Быстрый доступ к файлам – В твердотельных накопителях нет движущихся головки и диска и считывание происходит почти мгновенно.
Большая скорость передачи данных – По той же причине у SSD очень большая скорость передачи данных.
Хорошая устойчивость к ударам – Опять же, нет хрупких механизмов и нечему ломаться при не сильных ударах.
Меньшее энергопотребление – Нет приводов и движущихся частей, энергии на работу твердотельных требуется намного меньше.
Слабый уровень шума – Здесь та же история, ничего не двигается и не шумит.
Недостатки SSD дисков.
Высокая стоимость твердотельных накопителей.
Меньший объем дискового пространства по сравнению с HDD.
Ограниченный цикл перезаписи данных.
Конечно, все эти недостатки, это временное явление и скоро твердотельные догонят и перегонять механические, а те в свою очередь безнадежно устареют.
Сейчас же, конечно можно использовать SSD диск в персональном компьютере, но только в качестве основного, где установлена система, а не в качестве хранилища для ваших файлов.
О том, как продлить жизнь твердотельному накопителю, я расскажу в одной из следующих статей, если вы еще не подписались на обновления, то можете это сделать сейчас.
Если вы собираетесь покупать компьютер и не знаете, как выбрать процессор, то рекомендую прочитать эту , где описаны основные критерии, по которым нужно выбирать процессор для компьютера.
Удачи!