Что дает твердотельный накопитель. SSD (Solid State Drive), или твердотельный накопитель

При апгрейде компьютера пользователей все чаще терзают сомнения, что выбрать: жесткий диск или твердотельный накопитель. У обоих типов устройств есть свои преимущества и недостатки.

Долгое время стоимость твердотельных накопителей была излишне высокой, поэтому за них голосовали рублем лишь компьютерные энтузиасты и заядлые геймеры. Для прочих пользователей жесткий диск считался более рациональным выбором, так как предлагал лучшее соотношение емкости и цены. А вот себестоимость SSD постепенно снижалась за счет перехода на более прогрессивный технологический процесс. К тому же соотношение сил на рынке существенно изменили катаклизмы, случившиеся в странах Юго-Восточной Азии в 2011 году. Сильное наводнение нарушило всю производственную цепочку, в результате чего возник дефицит жестких дисков, а цены на них во всем мире выросли почти вдвое. Впрочем, стоимость гигабайта «твердой » памяти все еще выше, нежели «жесткой», но разница уже не столь велика, чтобы можно было назвать безоговорочного фаворита.

Кто есть кто

Твердотельные накопители, которые в отличие от жестких дисков построены на основе флэш памяти, а не магнитных пластин, являются сравнительно новыми персонами на компьютерном рынке. Ранее чипы памяти использовались только в флэшках и картах памяти, на которые, тем не менее, народные умельцы умудрялись устанавливать операционные системы. Бесшумные и устойчивые к ударам флэш-диски действительно выглядели перспективно на фоне жестких дисков, но интерфейс USB не позволял добиться достаточно высокой скорости передачи данных, да еще и ощутимо нагружал центральный процессор во время операций ввода-вывода. Как известно, спрос рождает предложение, поэтому очень скоро в продаже появился новый тип накопителей информации — SSD (solid-state drive).

Фактически твердотельный накопитель — это не что иное, как большая по размеру и объему флэшка, в которой интерфейс USB уступил место более быстрому и, главное, почти не нагружающему центральный процессор интерфейсу SATA. Важную роль играет и SSD-контроллер, ведь зачастую именно он становится «бутылочным горлышком», ограничивающим пропускную способность чипов флэш-памяти. К преимуществам твердотельных накопителей можно отнести:

■ как правило, более высокую, чем у жестких дисков, скорость чтения и записи, а также минимальные задержки доступа к данным. А это критически важно, ведь «слабым звеном» современных компьютеров зачастую является именно дисковая подсистема;

повышенная температура, постоянная вибрация и даже сильные удары;

■ разнообразие форм-факторов. Среди SSD встречаются классические 3,5- и 2,5-дюймовые, а также более редкие 1,8-дюймовые накопители, тонкие платы без защитного корпуса и карты расширения PCI Express и даже чипы, напаянные непосредственно на системную плату.

Главное конструктивное отличие жестких дисков от твердотельных накопителей заключается в наличии движущихся частей. Скорость вращения магнитных пластин, которые в просторечии называют «блинами», обычно находится в диапазоне от 5400 до 7200 об./мин., но есть и исключения — серверные модели на 10 000 и даже 15 000 об./мин. Именно поэтому HDD более чувствительны к сотрясениям, чем SSD. Да и форм-факторов у современных жестких дисков куда меньше -всего три: широко распространенные 3,5- и 2,5-дюймовые, а также 1,8-дюймовые модели, которые встречаются реже. Но все же у жестких дисков есть неоспоримые преимущества перед твердотельными накопителями:

■ более выгодное соотношение цены и емкости: к примеру, за 3 тыс. руб. сейчас можно приобрести либо 3,5-дюймовый HDD на 500 Гб, либо SSD на 64 Гб. Хотя еще года два назад разрыв был вчетверо больше — 1000 Гб к 32 Гб;

■ наличие в розничной продаже моделей большого объема – до

4 Тб. Так, объем 550 для потребительского рынка ограничивается величиной 600 Гб, а серверных моделей — 2 Тб;

■ длительное время безотказной работы, благодаря возможности многократной перезаписи секторов магнитного диска, тогда как блоки флэш-памяти выдерживают гораздо меньшее количество циклов.

Целевое предназначение

Назвать единоличного лидера гонки между HDD и SSD невозможно. так как для каждой конкретной задачи следует подбирать подходящее решение. Мы рассмотрим самые распространенные ситуации и посоветуем оптимальные тип и модель накопителя для каждой из них.

■ Нетбук. Недорогим компактным лэптопам сплошь и рядом приходится работать в «полевых условиях». Частые сотрясения и неблагоприятные погодные условия явно не пойдут на пользу жесткому диску — рано или поздно на пластинах появятся проблемные сектора или вовсе заклинит шпиндель. Так что в данном случае предпочтительнее выглядят твердотельные накопители, которые встречаются в нетбуках многих производителей. Другое дело, что, стараясь снизить до минимума себестоимость лэптопов, производители ставят в них SSD емкостью от 8 до 16 Гб. Для Windows 7 и набора часто используемых приложений этого явно недостаточно, а мириться с предустановленной менее ресурсоемкой операционной системой Linux готовы далеко не все. Поэтому в ближайшем магазине электроники стоит приобрести самый дешевый из имеющихся SSD объемом не меньше 30 Гб. К примеру, 30-гигабайтная модель OCZ Strata со скоростью чтения и записи 125 Мб/с и 40 Мб/с соответственно обойдется всего в 2 тыс. руб., но для ее подключения может понадобиться переходник mSATA-SATA. К тому же устройство гораздо легче 2,5-дюймового жесткого диска, что в случае нетбука является несомненным достоинством. О времени наработки твердотельного накопителя на отказ тоже беспокоиться не стоит, поскольку он наверняка проживет дольше, чем корпус и дисплей “дорожного” нетбука.

■ Ноутбук. Следует различать как минимум два типа ноутбуков: те, что служат заменой настольному компьютеру, и походные модели. Лэптопы, предназначенные для использования только дома, зачастую играют роль файловых хранилищ, а держать сотни гигабайт фильмов, музыки и фотографий на — слишком дорогое удовольствие. Поэтому если вы решили заменить старый жесткий диск ноутбука или установить второй с помощью специального адаптера, пожертвовав DVD-приводом, делайте ставку на 2,5-дюймовый HDD. Например, модель Western Digital Scorpio Blue емкостью 1 Тб и скоростью вращения 5400 об./мин. обойдется в 3,5 тыс. руб.

От походного ноутбука обычно требуется высокое быстродействие и возможность хранить профессиональное программное обеспечение и незаконченные рабочие проекты. Поэтому дешевым SSD на 30 Гб, как в случае с нетбуком. здесь не обойтись, нужна более быстрая и емкая модель. Неплохим вариантом может стать твердотельный накопитель Kingston SSDNow V200 (версия Bundle Notebook) на 128 Гбайт со скоростью чтения и записи 300 Мб/с и 190 Мб/с соответственно. За 4,8 тыс. руб. покупатель получает не только сам SSD, но и бокс, куда можно установить извлеченный из ноутбука жесткий диск.

■ Настольный компьютер. Владельцам десктопов стоит сделать ставку сразу на два типа накопителей: на быстрый SSD установить операционную систему и часто используемые приложения, а на вместительном HDD хранить мультимедийный контент. И если позволяет бюджет, лучше не экономить, а выбрать одну из лучших моделей в своем классе. Любителям полной тишины советуем обратить внимание на 3,5-дюймовый 3-терабайтиый жесткий диск Western Digital Caviar Green с пониженной скоростью вращения, всем же остальным подойдет Seagate Barracuda такого же объема. Оба варианта стоят около 5,6 тыс. руб.

С твердотельными накопителями выбор не столь очевиден: как минимум раз в месяц кто-то из лидеров отрасли с гордостью заявляет о выпуске очередного рекордсмена по скорости чтения и записи. Но до российской розницы товары ограниченного спроса, к коим относятся и флагманские 550, добираются с заметной задержкой. Сейчас на прилавках можно без труда найти следующие топ-модели твердотельных накопителей на 120-128 Гб стоимостью 5-6 тыс. руб.: OCZ Vertex 3 и Agility 3, Kingston HyperX SSD, A-Data S511. Corsair Force 3 и др. Все они построены на базе контроллера SandForce, благодаря которому могут похвастаться пропускной способностью до 500 Мб/с. но только при подключении к разъему SATA3.

Будущее накопителей

Уже сейчас можно с уверенностью сказать, что рано или поздно жесткие диски уйдут на заслуженный покой, уступив место накопителям на основе флэш-памяти. С каждым годом жестким дискам все труднее удовлетворять растущие потребности мощных вычислительных систем в быстродействии, а в концепцию пост-компьютерной эры они и вовсе не вписываются. Ближайшее будущее за SSD — это не вызывает сомнений, но ученые не останавливаются на достигнутом и уже в полный голос называют имя приемника чинов флэш-памяти. Место транзисторов, которые сейчас используются в качестве запоминающих ячеек, должны занять мемристоры — пассивные электронные элементы, способные изменять свое сопротивление. Теоретически мемристоры могут стать основой не только более быстрой и емкой флэш-памяти, но и оперативной памяти, что позволит сократить количество элементов компьютера, сделав ОЗУ и ПЗУ единым целым.

Аббревиатура SSD расшифровывается как Solid-State Drive. Что, собственно, так и переводится - твердотельный накопитель. Особенность его заключается в том, что он не содержит подвижных механических частей: внутри находятся лишь платы и микросхемы, с помощью которых и происходят запись, хранение и чтение информации.

История SSD началась довольно давно. Впервые какое-то подобие смогла реализовать StorageTek в 1985 году. Но в то время высокая стоимость и невысокая технологичность комплектующих не позволяли массово внедрять решения в массы, да и особо не было ответа, для чего нужен в компьютере быстрый SSD диск, если интерфейсы и периферия все равно работала медленно. Зато в начале 2010-х годов популярность SSD сильно возросла. Сейчас практически каждый новый ноутбук поставляется с SSD либо гибридной конфигурацией с жестким диском. Далее мы рассмотрим, что это такое - SSD в ноутбуке или стационарном компьютере.

Для чего нужен SSD-накопитель в компьютере

SSD по своему назначению ничем не отличается от HDD. Он призван выполнять ту же функцию - хранить данные, операционную систему, файлы подкачки и тому подобное. Естественно, что эта замена более дорогая, если переводить рассчитывать в отношении гигабайт/рубль. Более чем вероятно, что в недалеком будущем ситуация изменится.

Устройство жесткого диска SSD ноутбука и в компьютере

Никакой разницы между тем, что такое SSD в ноутбуке и стационарном компьютере по сути нет. может представлять собой похожий на HDD корпус, или же быть выполнено в виде платы для установки в разъем типа М.2. Если разобрать SSD или посмотреть на плату, то она очень похожа конструкцией на обычную флешку. В целом, SSD и есть большая флешка, с тем же принципом работы.

Управляет всем устройством контроллер, который распределяет данные по ячейкам, следит за их состоянием, удалением и в целом выполняет все функции, аналогичные функциям процессора в компьютере.

Сама память представляет собой флеш-память, такую же, как на флешках. В SSD используется тип NAND, который характеризует собой трехмерную компоновку проводников, где на пересечениях используется ряд ячеек.

По методу записи данных в ячейку различают два вида реализации: SLC – Single-level Cell и MLC – Multi-level Cell. Как можно догадаться, в первом случае в одну ячейку пишется всего один бит, в втором - несколько. Сейчас из MLC вышел еще один тип, название которого устоялось в обиходе, хотя и входит в подмножество этого типа - TLC, Triple-level Cell.

Есть ряд преимуществ и недостатков у каждой реализации. MLC выходит дешевле в пересчете на соотношение объем/цена. Это делает жесткий диск SSD дешевле в конечном итоге, что сказывается и на выборе потребителей. Но структура записи в несколько слоев накладывает ограничения на количество циклов записи и производительность. Чем больше уровней вложения используется, тем сложнее становится алгоритм работы с ячейками и меньше ресурс. SLC пропорционально дороже, обладает большим ресурсом и производительностью.

Проблемы с ресурсом и надежностью памяти производители решают с помощью алгоритмов, позволяющих контролировать процесс использования ячеек: запись производится в те участки памяти, которые использовались реже всего. Используется и еще один подход - резервирование памяти. Практически каждый SSD оставляет «про запас» около 20% памяти, чтобы пополнять ее оттуда в случае утраты ячейки.

Принцип работы SSD-диска

Наверное, многие знают, как работает обычный жесткий диск - магнитная головка бегает от начала к краю вращающегося диска и читает с дорожек данные. Основная проблема магнитных дисков - слишком много времени уходит на позиционирование головки на участке с нужными данными. А если файл еще и разбит на несколько кусков по разным участкам, то время процесса чтения или записи и вовсе увеличивается в разы.

Чтобы понять, что такое ССД диск, нужно знать принцип его действия. Для доступа к данным для чтения или ячейкам для записи системе нужно лишь знать адрес. Затем контроллер просто возвращает блоки данных. Время тратится лишь на поиск адреса и передачу данных - буквально миллисекунды.

Виды жестких твердотельных дисков

По видам SSD можно характеризовать по форм-фактору и типу интерфейса. Форм-факторов встречается три основных:

2,5”. Диск облачен в корпус размером 2,5 дюйма. Обеспечивает совместимость практически между всеми видами систем: ноутбуки, серверы, ПК.

Как отдельная плата для слота PCIe. Обеспечивает неплохую скорость и надежность, использует интерфейс PCI Express.

М.2. Относительно новый формат, представленный в основном в виде платы, которая устанавливается прямо на материнскую плату в разъем М.2, что весьма компактно. Такой SSD может встречаться в трех разных исполнениях в зависимости от длины: 2242, 2260, 2280. Последние две цифры означают длину в мм.

Существуют еще несколько форматов, которые встречаются редко и нужны для узкого спектра задач, например 1,8”, 3,5” или mSata.

В интерфейсах разобраться сложнее. Здесь - каша в стандартах и спецификациях. Начнем с самого ходового - SATA. На сегодняшний день имеются три основных ревизии и две дополнительных. SATA - поддерживает до 1,5 Гбит/с. Сейчас встречается все реже и реже. SATA II - до 3 Гбит/с. SATA III - до 6 Гбит/с. Ревизия SATA 3.2 получила дополнительно приставку Express. Обладает скоростью до 8 Гбит/с и обратно совместим с другими SATA, а также, что самое интересное, в основе имеет интерфейс PCI Express. Интерфейс может быть реализован как в форм-факторах 2,5 дюйма, так и в М.2.

С PCI-E интерфейсом немного проще. Реализуется он в основном в М.2 у SSD. Стоит обратить внимание, что PCI может быть многоканальным. Чем больше каналов - тем быстрее скорость передачи данных.

Общие характеристики SSD (Solid State Disk)

Давайте рассмотрим базовые характеристики, по которым можно идентифицировать SSD, разберем, что это такое, и сравним с HDD.

Интерфейс и форм-фактор

Об этом мы уже немного рассказывали. Теперь рассмотрим это в контексте выбора и актуальности для разных систем. С интерфейсами все просто - наиболее производительным сейчас считается eSATA, который в спецификациях в некоторых магазинах и у производителей может быть обозначен как PCI-E. На сегодняшний день это наиболее быстрый интерфейс.

Форм-фактор же нужно выбирать в зависимости от типа ПК - ноутбук или стационарный. В стационарном для компактности можно использовать М.2, который займет немного места на плате и не требует дополнительного питания. Новые ноутбуки тоже поддерживают М.2. Для старых актуален форм-фактор 2,5 дюйма.

Емкость и скорость диска

Емкости SSD - довольно дорогие. Самый бюджетный вариант SSD на 32 Гб можно купить примерно за 1500 рублей, в то время как HDD за те же деньги уже будет иметь объем от 160 Гб. Что касается скорости, то тут все не так однозначно. Очень часто скорости чтения и записи данных в спецификациях к дискам сильно завышены. Причем не обязательно лишь у малоизвестных маленьких компаний, а даже и у именитых брендов. Поэтому ориентироваться приходится на обзоры и замеры авторитетных сервисов и тестеров.

Тип микросхем памяти

Интересно, что сейчас оба типа памяти - MLC и SLC - практически одинаковы и по производительности, и по ресурсу записи/перезаписи. Многое зависит от реализации конкретного производителя. Перед покупкой каждой конкретной модели мы бы рекомендовали посмотреть тесты и обзоры на эти гаджеты.

Ведущие производители SSD дисков для ПК

В топе находятся известные производители накопителей. Чем-то особенным их реализации не отличаются. Более того, контроллеры производства Samsung или Intel можно встретить не только в их собственных накопителях, но и в устройствах брендов-конкурентов. Основные имена в топе:

Samsung . Производят SSD широкого спектра для самых разных задач;
Western Digital. Один из старейших производителей носителей. Выпускает три разных линейки накопителей - Green, Blue и Black;
Intel. Тут все понятно. Надежность и качество;
Transcend. Известна в основном своими флешками. Теперь выпускаеи и полноценные SSD.

Какой SSD диск лучше купить

Если бюджет не ограничен, то никаких проблем нет. Если же каждый рубль на счету, то лучше подойти к вопросу основательно. Давайте рассмотрим пару моделей, на которые стоит обратить внимание.

Тип памяти в нем используется типа TLC. Заявленная скорость чтения/записи составляет 540/520 Мб/с. Общий объем накопителя равен 120 ГБ. Суммарно на диск можно записать 75 ТБ данных. В среднем пользователи записывают на свой диск от 5 до 30 ГБ в сутки, что дает примерно 10 ТБ в год. Таким образом, ресурса этого SSD должно хватить примерно на 7,5 лет. Для подключения используется интерфейс SATA. Купить диск можно за 3600 рублей. А его форм-фактор 2,5 дюйма позволит использовать его и в «стационарнике», и в ноутбуке.

А вот пара отзывов о нем:

Отзыв о Samsung SSD 850

Подробнее на Яндекс.Маркет: https://market.yandex.ru/product/1973235126/reviews?track=tabs

Если же на первом месте стоит компактность и экономия места, то можно рассмотреть SSD с М.2. В пределах 5000 рублей можно купить Intel SSDPEKKW128G8XT.

Это диск с разъемом М.2 и размером 2280. Надо учесть, что свободного места от разъема до ближайшего компонента должно быть больше 80 мм. Тип памяти - TLC. Общий размер диска - 120 Гб. Этот диск интересен тем, что подключается с помощью интерфейса PCI-E с 4-мя каналами через разъем М.2. А это означает, что шина не ограничивает возможности SSD и в полной мере позволяет выдавать отличную скорость записи и чтения - которые, кстати, заявлены производителем в 650 МБ/с для записи и 1640 МБ/с для чтения. Общий ресурс составляет 72 ТБ данных. Стоит устройство 4290 рублей.

Подробнее на Яндекс.Маркет: https://market.yandex.ru/product/1974689676/reviews?track=tabs

Intel SSDPEKKW128G8XT

В целом, цены более 5000 рублей по своей сути не подразумевают больших скачков в плане производительности. Меняется лишь общий объем диска. Кстати, для SSD показатель объема влияет и на долговечность. Например, диск в 120 ГБ при ежедневной записи в 30 ГБ прослужит примерно 7,5 лет. При таком же ритме записи устройство с объемом в 500 ГБ должно прослужить в 4 раза дольше.

Можно дать такой: нужен диск только для системы и программ - можно выбрать поменьше, 60 или 120 ГБ, а на другом HDD хранить все данные, фильмы, картинки и прочее. Если планируется хранить все на одном SSD, лучше сразу выбрать его побольше. Интерфейсы PCI-E пока стоят дороже SATA, зато не ограничивают в скорости, поэтому, если позволяет бюджет, лучше выбрать интерфейс PCI-E.

Ответы на часто задаваемые вопросы о диске SSD

За время своего существования SSD успели обрасти мифами и легендами, а также постоянными вопросами. Несколько из них мы рассмотрим.

Особые правила эксплуатации

Многие уверены, что при правильном использовании диска можно увеличить его срок службы. Сюда входят различные оптимизации - отключение кэшей, индексирования, файла подкачки, выполнение дефрагментирования. На самом деле, в значительной степени эти действия на ресурс SSD не повлияют. Скорее, снижение общей производительности за счет отключения функционала будет менее оправдано, нежели увеличенный на пару десятков гигабайт общий ресурс.

Единственное, что можно посоветовать - делать бэкапы: сохранять свои важные данные на альтернативных носителях - облаке или другом диске. Хотя этот совет применим ко всем носителям в принципе.

Чем SSD отличается от HDD

Скорость чтения и записи, ударо- и вибростойкость, уровень шума, потребление энергии и вес. Это главные преимущества SSD перед HDD.

Что такое TRIM в SSD

TRIM – инструкция для интерфейсов ATA, которая позволяет операционной системе сообщать диску о том, какие блоки памяти можно не использовать и считать пустыми. Зачем она нужна SSD накопителям? Введена она была в связи со спецификой работы твердотельных дисков. При записи новых данных в ячейку, SSD не может просто взять и заменить старые данные на новые. Ему приходится сначала считать данные в кэш, очищать ячейку, а затем уже записывать - при этом скорость доступа уменьшается в разы. TRIM решила эту проблему. Система и накопитель постоянно обмениваются информацией о том, какие ячейки больше не нужны, и по сигналу TRIM производит обнуление этих ячеек. При следующей записи SSD уже просто сразу спокойно пишет в нее данные.

Нужен ли SSD для игр

Тут тоже не все так просто. Во-первых, значимого прироста FPS в играх от использования SSD можно не ждать. Актуальным твердотельный накопитель будет при стартовых загрузках миров и уровней - локации будут грузиться быстрее. Есть вероятность, что ССД накопитель может помочь в случаях, когда производительность упирается в объем оперативной памяти, когда эти данные скидываются в файл подкачки. Но менять в такой ситуации HDD на SSD вместо наращивания «оперативки» - сомнительное удовольствие.

Кстати, есть интересное видео тестирования популярных игр на разных дисках:

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:

SSD (Solid State Disk – Твердотельный диск), строго говоря, диском не является. В отличие от HDD, хранящих информацию на вращающихся магнитных дисках, SSD никаких дисков не содержит. Данные в них хранятся на микросхемах flash-памяти. Из этого и вытекает большинство особенностей этого вида накопителей. Плюсы:

- SSD накопители в разы быстрее HDD. Скорости чтения и записи на твердотельных накопителях в среднем достигают 500 МБ/с, а у лучших моделей HDD эти показатели не превышают 200 МБ/с. Мало того, преимущество SSD в скорости заметно вырастает, когда нужно работать не с одним длинным файлом, а работать с множеством мелких. Скорость классического HDD при этом падает в десятки раз – ведь разные файлы могут быть расположены на разных участках диска и обращение к каждому новому файлу требует нового позиционирования записывающей головки. Скорость же SSD при работе с различными файлами падает не так сильно; в результате SSD становится быстрее HDD в сотни раз!
- У SSD накопителей отсутствуют движущиеся детали, и они совершенно бесшумны, в отличие от HDD. Современные жесткие диски, конечно, шумят не так сильно, как их предшественники десяти- двадцатилетней давности, но все равно при работе издают вполне заметные жужжание и похрустывания.

- SSD накопители намного более устойчивы к сотрясениям, опасным для HDD (зазор между диском и головкой HDD составляет всего около 0,1 мкм и сильное сотрясение может привести к касанию головкой диска, ведущему к потере данных, а то и к поломке HDD). SSD же могут спокойно выдерживать удары, сотрясения и даже падения с небольшой высоты – даже в процессе работы.

Но есть у SSD и минусы:
- высокая цена. Цена 1 ГБ SSD накопителей, в основном, находится в диапазоне 25-50 рублей (хотя встречаются модели и с 20 и с 200 рублей за ГБ). У жестких дисков этот показатель почти в 10 раз ниже – 3-6 рублей за ГБ. Проще говоря, средний SSD в 8-9 раз дороже среднего HDD аналогичной емкости. Впрочем, развитие технологий флеш-памяти еще продолжается и цены на них постоянно падают: за 5 лет, с 2012 до 2017, SSD накопители подешевели примерно в 5 раз. HDD диски за тот же период подешевели всего на 30%, так что можно надеяться, что еще лет через пять SDD накопители будут стоить столько же, сколько HDD.
- ограниченное число циклов записи. Микросхемы флэш-памяти имеют ограниченный ресурс (особенно у чипов, изготовленных по технологии TLC) и неправильное использование SSD накопителя может привести к выходу его из строя. Не следует использовать SSD накопители для задач, связанных с частыми операциями записи (хранение временных файлов, файлов подкачки, учетных записей и пр). Не следует применять к SSD накопителям сжатие данных и дефрагментацию.

Резюмируя, можно сказать, что может оказаться оптимальным выбор SSD в качестве мобильного внешнего накопителя, использующегося преимущественно для хранения (аудио- и видеофайлов, инсталляционных комплектов, архивов и баз данных). В этом случае ограниченное количество циклов записи уже не столь важно, а устойчивость к механическим воздействиям становится очень важным преимуществом.

Высокая цена SSD накопителей заставляет обращать пристальное внимание на модели подешевле, тем более что цены на них могут быть в разы меньше, чем на другие модели, аналогичные по скорости и объему. Почему?
Во-первых, цена может быть меньше из-за другого типа памяти. Самые дешевые чипы изготавливаются по технологии TLC, но они же имеют и наименьшее количество циклов записи: 1000-5000. Наиболее распространенные сегодня в SSD накопителях чипы MLC стоят дороже и в среднем имеют ресурс на 10000 циклов записи. Грубо говоря, дешевый SSD-накопитель с чипами TLC может прослужить в 10 раз меньше дорогого, с чипами ТLC.

Во-вторых, хотя большинство SSD-накопителей и комплектуется кэшем на быстродействующей DDR3-памяти, в дешевых моделях кэш может отсутствовать. Это хоть и уменьшает цену, но уменьшает также и скорость работы и ресурс накопителя.
В третьих, на дешевых накопителях производитель может сэкономить и не поставить конденсаторы поддержки питания. Если накопитель имеет кэш-память, часть данных при работе не записывается на диск, а хранится в кэше. При пропадании питания эти данные могут быть безвозвратно утеряны, поэтому большинство SSD-накопителей оснащены конденсаторами поддержки питания, накапливающими электрический заряд, достаточный для поддержания работоспособности накопителя на время переноса данных из кэш-памяти в чипы флеш-памяти.
В-четвертых, цена, разумеется, зависит от бренда. Накопитель от именитого бренда будет стоить дороже «безымянного» аналога, и не надо думать, что вы платите только за лейбл на корпусе. Дорожащий своей репутацией производитель скорее постарается организовать должную культуру производства, имеющую самое прямое отношение к качеству и надежности изделия.

Сравнение SSD-накопителей и флешек.

Объем USB-флешек растет с каждым месяцем и уже вполне добирается до объемов жестких дисков: так, на 256 ГБ можно купить как SSD-накопитель, так и флешку и HDD. И, если с HDD все понятно, то с выбором между SDD и USB Flash не так все просто: цены на них примерно одинаковы.
Принципиальной разницы между SDD и USB flash (кроме форм-фактора) нет – и те и другие используют одни и те же технологии, одни и те же интерфейсы (преимущественно USB) и одни и те же flash-чипы нескольких разновидностей. Наиболее распространенное отличие заключается в том, что флешки обычно не комплектуются кэш-памятью, поэтому проигрывают по скорости SSD-накопителям при работе с множеством файлов. Если накопитель предполагается использовать для работы, SSD с кэш-памятью может оказаться эффективнее. Если же накопитель будет использоваться для хранения и переноса, к примеру, видеозаписей, то правильнее будет отнести USB flash и SSD-накопители к одному классу устройств и выбирать уже по характеристикам.

Характеристики внешних SSD-накопителей.

Объем – основная характеристика любого накопителя, в первую очередь определяющая его цену. При выборе объема любого накопителя следует понимать, что размеры как программного обеспечения, так и медиафайлов постоянно растут, поэтому некоторый запас никогда не помешает; кроме того, SSD накопители, в силу некоторых особенностей организации записи данных, «не любят» плотного заполнения всей доступной памяти. На некоторых моделях SSD накопителей скорость записи может сильно падать при заполнении, близком к 100%.

До объема в 512 ГБ выгоднее брать SSD-накопители большего объема: до этого предела цена за гигабайт снижается с ростом объема, как и на HDD. Но с некоторого предела цена за гигабайт падать практически перестает. Кроме того, при больших объемах цена SSD накопителей вырастает до внушительных чисел в несколько десятков тысяч рублей.

Интерфейс подключения внешнего SSD накопителя должен обеспечивать скорость передачи данных не меньшую, чем скорость чтения/записи на сам SSD.

Интерфейс USB 2.0 обеспечивает максимальную скорость передачи данных в 480 МБ/с, что очень близко к максимальной скорости чтения с SSD, поэтому при прочих равных параметрах лучше предпочесть накопитель с другим интерфейсом.

USB 3.0 представляется на сегодня оптимальным вариантом интерфейса для внешнего SSD накопителя:
- его максимальная скорость передачи в 5 ГБ/с заметно превышает скорость SSD накопителя и не мешает передаче данных с него;
- USB 3.0 поддерживается большинством компьютеров, ноутбуков и планшетов
- благодаря обратной совместимости USB, накопитель с интерфейсом USB 3.0 можно подключать к старым компьютерам, не имеющим USB 3.0 портов.

Интерфейс USB 3.1 предоставляет максимальную скорость передачи данных в 10 ГБ/с, что для SSD-накопителей является уже избыточным. Кроме того, при покупке SSD-накопители c интерфейсом USB 3.1, следует обратить внимание на то, каким кабелем укомплектовано устройство: если основной кабель оснащен разъемом USB Type C, для подключения к обычным разъемам USB потребуется переходник. И, хотя таким переходником многие, поддерживающие интерфейс USB 3.1, SSD-накопители укомплектованы по умолчанию, он запросто может в самый нужный момент не оказаться под рукой.

Интерфейс thunderbolt получил широкое распространение только на компьютерах Apple, Он обеспечивает высочайшую скорость передачи данных, но совершенно несовместим с интерфейсом USB. Поэтому выбирать внешний накопитель с таким интерфейсом будет уместно, только если предполагается подключать его исключительно к технике Apple. Впрочем, производители это понимают, и большинство устройств с поддержкой thunderbolt поддерживают также и USB 3.0/3.1.

Различают два вида твердотельных накопителей: SSD на основе памяти, подобной оперативной памяти компьютеров, и SSD на основе флеш-памяти.

Твердотельные накопители используются в компактных устройствах: ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах. Некоторые известные производители переключились на выпуск твердотельных накопителей уже полностью, например Samsung продал бизнес по производству жёстких дисков компании Seagate .

Твердотельные накопители приобретают всё большую популярность в отрасли мониторинга и обеспечения безопасности. Функции видеонаблюдения - распознавание лица , аналитика данных, решения для "умного города " и т.д., - требуют оперативной обработки больших объёмов данных. Представьте себе, к примеру, оживлённый перекрёсток, движение на котором подчинено не контролируемым по времени сигналам, а изменяется динамически в зависимости от интенсивности трафика. Камеры отслеживают фазы спада и наплыва автомобилей и пешеходов, одновременно рассчитывая самые эффективные параметры транспортного потока. Данная задача требует больших вычислительных мощностей, и даже мельчайшее их увеличение приводит к значительной экономии общественных средств. Подобные функции современных систем видеонаблюдения и дают более высокопроизводительным SSD -накопителям преимущества перед традиционными жёсткими дисками (HDD).

Существуют и так называемые, гибридные жесткие диски , появившееся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления). Пока, такие диски используются, в основном, в переносных устройствах.

История развития

От дисков к SSD

Первые диски, в таком конструктиве, который стал прототипом для современных накопителей, создала шотландская компания Rodime, она выбрала в качестве образца формат популярных тогда 3,5 флоппи-дисков. Выпущенные ею в 1983 году модели RO351 и RO352 имели емкость 6,38 и 12,75 Мб соответственно. По тем временам этот не так мало, оригинальные PC XT комплектовались 5-дюймовыми дисками 5–10 Мб, заметно большими по размеру. В дальнейшем прогресс в области ферримагнитных материалов, способов записи и приводов позволили за 25 лет увеличить емкость дисков в миллион раз. Эволюция механики дисков, материалов и способов записи заслуживает специального рассмотрения.

Однако, как бы ни были высоки показатели емкости и соотношения емкость/цена у самых совершенных HDD , при них остаются их врожденные недостатки – большая задержка как неизбежное следствие механики и последовательные операции чтения и записи, неизбежные при перемещении головки над дорожкой.

Против ожиданий процесс создания быстродействующей электронной твердотельной постоянной памяти (Solid State Device, SSD) проходил медленно: потребовалось более четверти века экспериментов, чтобы лишь в конце 1990-х на рынке появились первые накопители NVM (Non-Volatile Memory). Успешнее других оказались эксперименты с технологией NAND, которую стали называть «флэш». С начала 2000-х она прочно вошла на рынок гаджетов, но только в 2013 году проникла и в корпоративные системы.

Длительность процедуры внедрения NVM обусловлена не столько техническими проблемами, сколько тем обстоятельством, что изначально все современные корпоративные информационные системы создавались именно в расчете на HDD, поэтому сдерживающим фактором стала инерционная масса существующей инсталляционной базы.

Флэш-память является частью более широкой совокупности возможных решений для создания NVM, или «памяти класса хранилища» (Storage-Class Memory, SCM). Помимо флэш-памяти, в эту категорию технологий попадают еще более десятка альтернативных физических методов, среди которых преимущество пока имеют следующие пять: мемристоры (Resistive Random Access Memory, ReRAM); магниторезистивная память с произвольным доступом (Magneto-resistive Random-Access Memory, MRAM); память с изменением фазового состояния (Phase-change memory, PCM); память на доменной стене (Domain-Wall Memory, DWM) и атомная память (Atomic memory). Кроме них, известны еще энергонезависимая статическая память с произвольным доступом (nvSRAM); сегнетоэлектрическая оперативная память (Ferroelectric RAM, FeRAM или FRAM); память на основе механического позиционирования углеродных нанотрубок (Nano-RAM). Из всего этого множества наиболее близки к практическому внедрению ReRAM и PCM.

Область внедрения SCM лежит между памятью и дисками, а поскольку производительность и стоимость технологий, потенциально пригодных для создания SCM, варьируются, то среди решений могут быть более быстрые, близкие по производительности к памяти, и более медленные, сравнимые по производительности с дисками. Сопоставимая по скорости с DRAM память на мемристорах или PCM позволит напрямую подключить к процессору большой объем памяти.

Из нескольких путей самый радикальный и логически простой предполагает подключение карт Solid State Card (SSC) в форм-факторе PCIe по интерфейсу NVMe непосредственно к серверам, хотя это самый логичный и высокоскоростной способ, но он пока применим для ограниченного числа новых приложений. Поэтому широкое распространение получают твердотельные накопители Solid State Drive с той же аббревиатурой SSD, выпускаемые в тех же форм-факторах, что и HDD - 5,25, 3,5, 2,5 и 1,8 дюйма, эмулирующие HDD.

Прямая замена HDD на SDD в существующих СХД вполне допустима, однако она не позволяет в полной мере реализовать потенциал флэш, поэтому остается несколько вариантов создания новых СХД. На данный же момент по экономическим соображениям в количественном отношении будут преобладать гибридные СХД, сочетающие в себе лучшие качества обоих видов накопителей: и HDD, и SDD – их производство растет со скоростью 8–10% в год.

Параллельно, по мере снижения цены флэш-памяти, все большую массовость приобретают массивы All-Flash Arrays (AFA), построенные исключительно на SDD. Этот сегмент рынка пока меньше гибридного, но растет в несколько раз быстрее. И здесь тоже есть свои варианты. Ряд компаний, главным образом стартапы, создают принципиально новые решения класса AFA с нуля (built from the ground up). Те же крупные вендоры, чьи проверенные временем массивы сохраняют потенциал для модернизации, доводят свои существующие продукты путем модернизации ПО и железа до уровня AFA. Они создают системы, которые называют оптимизированными под SDD (flash optimizing storage systems). Можно привести в качестве примера HP с 3PAR StoreServ.

Преимущество массивов AFA, относящихся к категории built from the ground up, по сравнению с optimizing storage systems состоит в том, что их заново написанные операционные системы лучше используют физические возможности флэш, это очевидно и не вызывает возражений. Но не менее очевидно и другое обстоятельство: из-за короткого периода существования built from the ground up им не хватает возможностей тех системных средств для управления данными корпоративного уровня (advanced data management features), которые были разработаны за десятилетия для HDD. Вот почему серьезные унаследованные приложения используют эти наработки, без них преимущества в скорости SDD сводится к нулю. Из сказанного следует, что нельзя в лоб сравнивать описанные выше два типа систем, на данный момент у каждого из них есть свои преимущества и перед пользователем стоит проблема выбора той СХД, которая точнее соответствует его требованиям. Для тех, кому важна в чистом виде скорость работы, больше подходят built from the ground up, если же критичны еще и требования корпоративного уровня, то предпочтительнее optimizing storage systems, сочетающие зрелые программные платформы с высокой надежностью и стабильностью, с более высокой, свойственной AFA скоростью работы.

HDD своих позиций не уступают, в прошлом году компания Western Digital представила HDD объемом 14 Тб по технологии черепичной магнитной записи и гермозоны с гелием, а на подходе технология микроволновой магнитной записи (MAMR), в 2022 году та же WD планирует выпустит диск емкостью 40 Тб, у которого удельная стоимость хранения будет на порядок ниже, чем у SSD.

Хронология

1978 год - американская компания StorageTek разработала первый полупроводниковый накопитель современного типа (основанный на RAM -памяти).
1982 год - американская компания Cray представила полупроводниковый накопитель на RAM-памяти для своих суперкомпьютеров Cray-1 со скоростью 100 МБит/с и Cray X-MP со скоростью 320 МБит/с, объемом 8, 16 или 32 миллиона 64 разрядных слов.
1995 год - израильская компания M-Systems представила первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти.
2008 год - Южнокорейской компании Mtron Storage Technology удалось создать SSD накопитель со скоростью записи 240 МБ/с и скоростью чтения 260 МБ/с, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле. Объём данного накопителя - 128 ГБ. По заявлению компании, выпуск таких устройств начнётся уже в 2009 году.
2009 год - Super Talent Technology выпустила SSD объёмом 512 гигабайт, OCZ представляет SSD объёмом 1 терабайт. В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel , Kingston , Samsung Electronics (Самсунг Электроникс Рус) , SanDisk , Corsair , Renice , OCZ Technology , Crucial и ADATA . Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba .

Мировой рынок

Технический прогресс, изменения динамики развития ПК индустрии, выход новых моделей промышленных серверов и новых архитектур систем хранения, а также краткосрочный кризис на рынке жестких дисков позволят рынку твердотельных накопителей (solid state storage, SSD) существенно прибавить в объеме в период с 2011 по 2015 год.

Архитектура и принцип работы

NAND SSD

Сравнение: компоненты разобранного HDD (слева) и разобранный SSD (справа)

Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 2 долларов США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям - жестким дискам - в скорости записи, но компенсировали это высокой скоростью поиска информации (начального позиционирования). Сейчас уже выпускаются твердотельные накопители Flash со скоростью чтения и записи, в разы превосходящие возможности жестких дисков. Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.

RAM SSD

Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость (от 80 до 800 долларов США за Гигабайт). Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели - системами резервного и/или оперативного копирования.

Плюсы и минусы

Преимущества, по сравнению с жёсткими дисками (HDD):

отсутствие движущихся частей;
высокая скорость чтения/записи, нередко превосходящая пропускную способность интерфейса жесткого диска (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel и т. д.);
низкое энергопотребление;
полное отсутствие шума из-за отсуствия движущихся частей и охлаждающих вентиляторов;
высокая механическая стойкость;
широкий диапазон рабочих температур;
стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;
малые габариты и вес;
большой модернизационный потенциал как у самих накопителей так и у технологий их производства.
намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям.

Недостатки

Главный недостаток SSD - ограниченное количество циклов перезаписи. Обычная (MLC, Multi-level cell, многоуровневые ячейки памяти) флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 000 раз. Более дорогостоящие виды памяти (SLC, Single-level cell, одноуровневые ячейки памяти) - более 100 000 раз. Для борьбы с неравномерным износом применяются схемы балансирования нагрузки. Контроллер хранит информацию о том, сколько раз какие блоки перезаписывались и при необходимости «меняет их местами»;
Подпроблема совместимости SSD накопителей с устаревшими и даже многими актуальными версиями ОС семейства Microsoft Windows , которые не учитывают специфику SSD накопителей и дополнительно изнашивают их. Использование операционными системами механизма свопинга (подкачки) на SSD также, с большой вероятностью, уменьшает срок эксплуатации накопителя;
Цена гигабайта SSD-накопителей существенно выше цены гигабайта HDD. К тому же, стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма накопителя.

Зависимость времени хранения на обесточенных SSD-накопителях от температуры

12 мая 2015 года стало известно о публикации доклада Элвина Кокса (Alvin Cox), руководителя компании Seagate и председателя комитета JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council). В докладе он обозначил особенности нового стандарта, определяющего требования к SSD-накопителям на платформе NAND-памяти и методы оценки их надёжности .

В тексте доклада сообщается об ограниченном времени сохранения данных при отключении SSD-накопителя от электропитания:

для серверных устройств гарантированное время автономного сохранения всех данных определено в три месяца при температуре 40° С,
для клиентских систем - 1 год при температуре 30° С.

Таблица демонстрирует соответствие температуры/времени хранения в обесточенном состоянии, 2015

В докладе также указано, что в соответствии с исследованиями компаний Samsung , Seagate и Intel период времени сохранения данных уменьшается вдвое при увеличении температуры места, где хранится SSD-накопитель, на каждые 5° С. Например, при температуре 55° С время сохранения всех данных при нахождении накопителя в отключенном состоянии снижается до недели.

Утилизация систем хранения: практика отстает от теории

На рынке широко распространен опыт утилизации HDD -накопителей без учета особенностей SSD . Неправильная утилизация может привести к утечке данных. Как показал аудит, проведенный в США в 2015 г., неправильные методы стирания файлов привели к утечке персональной информации граждан из баз данных 12 американских ведомств, включая налоговые и здравоохранение .

По данным исследования Data Breach Investigation Report от компании Verizon, опубликованного в конце апреля 2016 г., 86% попыток хищения конфиденциальных данных - это попытки завладеть финансовой информацией. С этой точки зрения накопители корпоративных СХД - идеальный источник чужих данных, ведь при удалении файлов информация на дисках на самом деле не исчезает.

Технология утилизации жестких дисков HDD в конце жизненного цикла уже отработана: размагничивание надежно стирает все данные. Для SSD размагничивание не работает. Поэтому некоторые компании выбирают физическое уничтожение SSD - в итоге молоток становится лучшим другом системного администратора. Однако такой подход нельзя назвать оптимальным, ведь повторная продажа или переработка ценного устройства более выгодна с точки зрения экологии и частичного возмещения стоимости.

Правила для SSD

Обязательным при утилизации корпоративных SSD является криптографическое стирание. Этот процесс предполагает изменение ключа, который используется для шифрования и дешифрования данных. В итоге восстановить данные на «дезинфицированном» носителе практически невозможно. Данную процедуру должны выполнять только квалифицированные специалисты. При этом отчет о процедуре стирания должен содержать точные сведения о том, кто проводил процедуру, название, серийный номер накопителя и т.д. Такие отчеты злоумышленники часто пытаются подделать, поэтому к отчету обязательно прилагаются соответствующие логи о выполнении всех перечисленных в отчете процедур.

Процедуру дезинфекции нужно проводить даже в случае, если принято решение отправить накопители на переработку. Таким образом, утилизация SSD не более сложна, чем утилизация HDD, необходимо лишь учитывать технологические особенности носителя нового поколения.

Миграция бизнес-приложений на SSD

Перемещение данных наиболее требовательных к производительности бизнес-приложений на SSD во многих случаях оправдано. Рост производительности, достигаемый за счет SSD, зачастую эффективнее традиционного увеличения количества обычных жестких дисков в системе хранения.

Показатели общей стоимости владения улучшаются за счет снижения расходов на кондиционирование и электропитание. Массив более компактен и способен обслуживать большее количество транзакций. Но если стоимость обработки одной транзакции в подобной системе достаточно низка, то цена за гигабайт хранения остается весьма значительной. Flash-накопители по-прежнему очень дороги, и это ограничивает возможности миграции бизнес-приложений на SSD.

При этом для оборудования большинства вендоров сохраняется ряд проблем. Во-первых, это нестандартное оборудование, технологически не вполне совместимое с тем, что уже имеется. Вторая проблема – износ накопителей. Известно, что число циклов перезаписи SSD ограничено, и по мере использования повышается риск потери данных. Третья проблема – ограниченные функции программного обеспечения контроллеров в части интеграции, сжатия данных и поддержки сетевых протоколов.

Существует качественная альтернатива от – специализированный массив HP 3PAR 7450, на котором работает стандартный набор ПО 3PAR OS. Это система хранения с увеличенной производительностью контроллеров, позволяющих обрабатывать до 900 000 операций ввода-вывода в секунду со временем отклика менее 0,7 миллисекунд, и пропускной способность до 5,2 Гб/с. HP 3PAR 7450 умеет «упаковывать» информацию с коэффициентом от 4:1 до 10:1, в зависимости от профиля нагрузки и характера данных. Аппаратная реализация позволяет не только повышать эффективность использования дискового пространства, но и равномерно распределять нагрузку и предотвращать избыточный износ SSD.

В традиционных массивах, предназначенных для работы с жесткими дисками, операции чтения сравнительно медленные и данные помещаются в кэш большими блоками по 16 KB. Это повышает шансы на то, что следующая операция чтения будет происходить уже из кэша, и тем самым снижается время отклика. Накопители SSD гораздо быстрее, и при их использовании предварительное перемещение данных в кэш не имеет смысла.

При этом HP гарантирует надежность четырехконтроллерных HP 3PAR StoreServ на уровне 99.9999% доступности данных. Это означает, что время простоя массива составит не более 31,5 секунд в год, или 2,59 в месяц, или 0,605 секунды в неделю.

Использование в компьютерах Apple и ПК

Microsoft Windows и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями

В ОС Windows 7 введена специальная оптимизация для работы с твердотельными накопителями. При наличии SSD -накопителей, эта операционная система работает с ними иначе, чем с обычными