Как устроен ssd диск. Особые правила эксплуатации. Основные показатели SSD

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.

Жёсткие диски против SSD

Выбор очевиден. Компьютерные энтузиасты, которые уже опробовали в работе SSD-накопители, почувствовали разницу и не хотят возвращаться обратно к использованию механического диска в качестве системного. Минусы SSD - значительно более высокая цена, небольшая ёмкость - по мере развития технологии, постепенно исчезают.

Достоинства накопителей на флэш-памяти невозможно игнорировать: незначительное время доступа, высокая скорость передачи данных, превосходная производительность операций ввода/вывода. Отметим также механическую надёжность, низкое потребление энергии и бесшумную работу.

В данный момент, столь много производителей предлагают SSD-накопители, что отделить зёрна от плевел не так уж просто. Если вы сразу перейдёте на страницу с тестовыми графиками, то сможете убедиться, насколько SSD превосходят жёсткие диски. Даже если не искать самый быстрый твердотельный накопитель, а взять за точку отсчёта производительность самой недорогой модели, даже такой накопитель окажется во много раз быстрее любого жёсткого диска!

Плюсы и минусы SSD

Сложно оценить преимущества SSD на основе тестов, которые предназначены для сравнения разных накопителей между собой, относительно других способов апгрейда (новый процессор, графическая карта).

В результате рядовым пользователям, стремящимся собрать современный производительный ПК, можно посоветовать купить небольшой SSD-диск и хранить большую часть файлов на жёстком диске, потратив основную часть средств на обновление других компонентов ПК.

Если опросить несколько обычных пользователей, какой компьютер они хотели бы иметь, то ответы, скорее всего, будут похожи. Процессор на архитектуре Sandy Bridge, не менее 4 Гбайт оперативной памяти, хорошая графическая карта. Набор "по умолчанию" включает жёсткий диск, но про SSD-накопители обычно речи не идёт. Это не правильно.

Было бы уместно пожертвовать парой сотен гигагерц тактовой частоты процессора, дополнив жёсткий диск системным SSD-накопителем объёмом около 60 Гбайт. Так вы сможете получить практически все преимущества SSD-технологии, не разорившись на преобритении твердотельного диска большого объёма.

Поверхностный взгляд не всегда верен

Наше мнение, как правило, основывается на реальных, сравнимых данных. Накопитель объёмом 2 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин смотрится, без сомнения, более привлекательно, чем старая модель 120 Гбайт и 5400 об/мин. Если раньше пропускная способность интерфейса SATA составляла 300 Мбайт/с, то сейчас она достигла 600 Мбайт/с. Как видим, эволюция налицо, но для многих подобные цифры значат больше, чем реальные результаты.

В данном случае, мы имеем сразу две проблемы. Во-первых, слишком мало пользователей знает, что использование твердотельного диска действительно может значительно ускорить работу приложений. Вторая проблема - небольшой объём и высокая стоимость SSD.

Но стоит вновь повторить: любой современный SSD, независимо от модели, на порядок быстрее любого жёсткого диска. Проиллюстрируем данный факт, сравнив простенький SSD с одним из самых мощных накопителей на магнитных пластинах.

Samsung 470 Series vs. Seagate Barracuda XT

HDD: Seagate Barracuda XT, 3 Тбайта

Мы остановили свой выбор на жёстком диске класса hi-end, который сочетает высокую для HDD производительность и большую ёмкость. Накопителю Seagate вполне по силам представлять в данном сравнении HDD как класс. Это современный жёсткий диск объёмом 3 Тбайт - не максимально на сегодняшний день, но такого объёма достаточно почти для любого ПК.

Скорость вращения шпинделя – 7200 об/мин. Как накопитель последнего поколения, Seagate Barracuda XT сочетает высокую скорость последовательного чтения и записи данных, достойное - для жёсткого диска - время отклика, относительно высокую производительность операций ввода/вывода. Диск оснащён новейшим интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Впрочем, учитывая реальную пиковую производительность 160 Мбайт/с, это явно лишь рекламный ход: достаточно было ограничиться предыдущей версией интерфейса SATA.

Seagate XT относится к верхней ценовой планке (около $250). Он придётся по душе тем пользователям, которые предпочитают современное "железо", но пока с опаской поглядывают в сторону SSD. На диск распространяется пятилетняя гарантия Seagate.

В качестве альтернативы выступают винчестеры Hitachi Deskstar 7K2000 и 7K3000 (оба по 3 Тбайта), Western Digital Black Edition 2 Тбайт. Подробнее о современных "тяжеловесах" из мира HDD вы можете узнать в материале на нашем сайте "Четыре HDD объёмом 3 Тбайт" .

SSD: Samsung 470 Series, 128 Гбайт

Представители данной линейки Samsung ранее неоднократно использовались нами как референсные в различных тестах, но сегодня эти диски уже не являются самыми новыми и лучшими (см. наш материал Samsung SSD 830-й серии , посвящённый новой линейке корейских твердотельных накопителей).

470-я серия представлена дисками объёмом 64, 128 и 256 Гбайт, оснащённых морально устаревающим интерфейсом SATA 3 Гбит/с. Если сравнить накопитель Samsung 470-й серии с последними моделями Crucial, Intel и многочисленным дискам на базе контроллера SandForce второго поколения, то он не выглядит столь современно.

В конечном итоге, твердотельный диск Samsung 470-й серии обеспечивает скорость передачи данных до 260 Мбайт/с. Некоторые же новейшие модели SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с в операциях на последовательную передачу данных способны перейти рубеж 500 Мбайт/с. Разница значительна. Наша же позиция в данном случае состоит в том, что даже предыдущее поколение твердотельных накопителей значительно опережает любые жёсткие диски, включая самые современные модели.

Samsung, Intel и Toshiba разрабатывают и производят компоненты SSD на собственных предприятиях (единственное исключение - серия Intel SSD 510, в которой используется контроллер Marvell). Все три вендора выпустили достаточное количество прошивок для устранения проблем с firmware, так что ни один из них не совершенен. Суть в том, что даже если диск Samsung 470-серии - это не совсем то, о чём мечтают компьютерные энтузиасты, данный накопитель вполне соответствует по характеристикам стандартному SSD "среднего класса", и в данном смысле его выбор обоснован с учётом задачи данного обзора. Если же вас заинтересовал вопрос сравнения производительности более свежих моделей SSD, можно ознакомиться с результатами соответствующих тестов на страницах нашего сайта.

Сравнение характеристик

Производительность

Как вы сможете видеть в видеоролике в конце данной статьи, SSD-накопитель может заметно ускорить современный компьютер - идёт ли речь о скорости запуска приложений, загрузке уровней в играх или импорте большого объёма данных. Почему так происходит?

Прежде всего, успех SSD связан со значительно более высокой скоростью передачи данных. Жёсткие диски 2,5” достигают 60-100 Мбайт/с, 3,5” - 100-150 Мбайт/с. Причём, эти показатели отражают производительность HDD в самых благоприятных для них условиях. Характеристики, которые любят приводить вендоры в спецификациях к той или иной модели HDD, относятся к операциям последовательного чтения/записи данных - здесь отставание жёстких дисков проявляется в наименьшей степени. Когда головка жёсткого диска переходит на другой раздел/сектор диска, скорость операций стремительно снижается.

Режимы использования диска, в которых на первый план выходит производительность ввода/вывода, не относятся к благоприятным для HDD. Примером является загрузка Windows, предполагающая считывание огромного количества мелких блоков данных. Здесь при сравнении жёсткого диска с SSD картина ещё более печальна.

Скорость передачи данных в таких режимах падает до нескольких Мбайт/с. Это касается даже самых новых и производительных моделей HDD. Таким образом, жёсткие диски неплохо справляются с последовательным копированием файлов большого объёма, но их применение в качестве системного накопителя не оптимально.

SSD для хранения данных использует флэш-память. Такие накопители состоят из множества ячеек памяти, которые используются параллельно друг другу и взаимодействуют с контроллером через несколько каналов передачи данных. Подобная архитектура способна обеспечить скорость последовательного чтения от пары сотен Мбайт/с до рекордных значений – более 550 Мбайт/с. Впрочем, как мы уже отметили, в последовательной передаче данных жёсткие диски также проявляют себя неплохо.

Критичный режим для SSD – операции записи данных, так как записаны могут быть только блоки данных определённого размера. Если нужно записать на диск всего нескольких бит, потребуется целая серия операций - чтение, стирание и финальная перезапись одного-двух блоков.

Таким образом, нередка ситуация, когда сотни Мбайт/с на практике оборачиваются всего лишь несколькими десятками. Но пока мы говорим о блоках размером около 4 кбайт, которые используются современными файловыми системами, SSD всё же остаются в 10-20 раз быстрее HDD, обеспечивая производительность на уровне десятков Мбайт/с, в то время как в случае жёстких дисков она падает до кбайт/с из-за задержек при позиционировании головки. В реальной работе такая разница не просто заметна, а бросается в глаза.

Расход энергии и нагрев

SSD потребляют, максимум, несколько ватт. Жёсткие диски могут израсходовать 10 Вт в час или даже больше в случае активного копирования файлов. Современные SSD вообще не греются. Жёсткие диски, напротив, нередко нуждаются в охлаждении. Обычной циркуляции воздуха внутри корпуса вашего компьютера, скорее всего, хватит, однако вопрос грамотного охлаждения дисковой системы всё же стоит учитывать при самостоятельной сборке ПК.

Конструктивные особенности и надёжность

SSD не имеют подвижных элементов, что делает их весьма надёжными. Теоретически, существует вариант, что вы подвергнете твердотельный диск чрезвычайно высокой вибрации или удару, так что пайка микросхем нарушится. На практике такая ситуация маловероятна.

Точно такой же мизерный шанс нарушить пайку существует и применительно к жёстким дискам, однако реальная опасность заключается в наличии движущихся элементов - магнитных пластин, которые вращаются на высокой скорости, и головок чтения/записи. Принцип работы современного HDD напоминает старомодный патефон.

Механические детали имеют определённый ресурс и в целом надёжность жёсткого диска ниже. Любая сильная встряска может превратить работающий жёсткий диск в кусок бесполезного "железа". Современные HDD имеют определённый "запас прочности" в отношении ударных нагрузок (что особенно касается 2,5” дисков для ноутбуков), но с точки зрения механической надёжности они всё-таки значительно уступают SSD.

Переживёт ли SSD-накопитель жёсткий диск - сказать с точностью нельзя. Известно, что HDD более склонны к поломкам, так как их конструкция сочетает электронику и механические элементы. С другой стороны, SSD более чувствительны к прошивке и мы знаем случаи, когда вследствие сбоя firmware твердотельный диск приходил в негодность. Потенциальные проблемы в плане надёжности для SSD и HDD различны, но имеют место в обоих случаях. В деталях ознакомиться с вопросом сравнения надёжности SSD и накопителей на магнитных пластинах вы можете в статье "Что надёжнее: SSD или HDD?" .

Конфигурация тестового стенда

Тестовый стенд для измерений производительности
Процессор	Intel Core i7-2500K (Sandy Bridge): LGA 1155, техпроцесс 32 нм, степпинг D2, 4 ядра/4 потока, 3.3 ГГц, 6 Мбайт общего кэша L3, HD Graphics 3000, TDP 95 Вт, в режиме Turbo Boost макс. частота 3.7 ГГц
Материнская плата (LGA 1155)	Gigabyte Z68X-UD3H-B3, рев. 0.2, чипсет Intel Z68 Express, BIOS версии F3
Оперативная память	2 x 2 Гбайт DDR3-1333, Corsair TR3X6G1600C8D
Системный SSD	Intel X25-M G1, 80 Гбайт, прошивка 0701, SATA 3 Гбит/с
Контроллер SATA	Intel PCH Z68 SATA 6 Гбит/с
Блок питания
Бенчмарки
Измерения производительности	h2benchw 3.16 PCMark 7 1.0.4
	Iometer 2006.07.27 File server Benchmark Web server Benchmark Database Benchmark Workstation Benchmark Streaming Reads Streaming Writes 4K Random Reads 4K Random Writes
Системное ПО и драйверы
Операционная система	Windows 7 x64 Ultimate SP1
Драйвер Intel Inf	9.2.0.1030
Драйвер Intel Rapid Storage	10.5.0.1026

Тестовый стенд для измерения расхода энергии SSD-накопителя
Процессор	Intel Core 2 Extreme X7800 (Merom), 65 нм, степпинг E1, 2 ядра/2 потока, 2,6 ГГц, кэш L2 4 Мбайт, TDP 44 Вт
Материнская плата (Socket 478)	MSI Fuzzy GM965, ревизия 1.0, чипсет Intel GM965, BIOS версии A9803IMS.220
Оперативная память	2 x 1 Гбайт DDR2-666, Crucial BallistiX CM128M6416U27AD2F-3VX
Системный HDD	Western Digital WD3200BEVT, 320 Гбайт, SATA 3 Гбит/с, 5400 об/мин
Контроллер SATA	Intel ICH8-ME
Блок питания	Seasonic X-760 760 W, SS-760KM Active PFC F3
Бенчмарки
Воспроизведение видео	VLC 1.1.1 Big_Buck_Bunny_1080p
Производительность ввода/вывода	Iometer 2006.07.27 Database Benchmark Streaming Writes
Системное ПО и драйверы
Операционная система	Windows 7 x64 Ultimate SP1
Драйвер Intel Inf	9.2.0.1021
Драйвер Intel Rapid Storage	15.12.75.4.64

Тестовый стенд для оценки производительности в реальных приложениях
Процессор	Intel Core i3-530 (Clarkdale) 32 нм, степпинг C2, 2 ядра /4 потока, 2.93 ГГц, кэш L2 256 кбайт, кэш L3 4 Мбайт, HD Graphics, TDP 73 Вт
Материнская плата (LGA 1155)	MSI H57M-ED65, ревизия 1.0, чипсет Intel H57, BIOS версии1.5
Оперативная память	2 x 4 GB DDR3-1333, Kingston KHX1600C9D3K2/8GX
Контроллер	Intel PCH H57 SATA 3 Гбит/с
Блок питания	Seasonic X-760 760 Вт, SS-760KM Active PFC F3
Тестовое ПО
Performance Measurements	SYSmark 2012
Операционная система и драйверы
Операционная система	Windows 7 x64 Ultimate SP1 (updated on 2011-08-10)
Драйвер Intel Inf	9.2.0.1030
Драйвер Intel Rapid Storage	10.6.0.1002

Результаты данных тестов показательны для большинства моделей SSD и жёстких дисков. Тестируемые компоненты выбраны из расчёта получить наилучшее сравнение для обоих вариантов конфигурации. Диски тестируются на очень похожих системах. Цель данного обзора заключается в оценке преимущества от использования SSD в качестве системного диска. Мы не стремимся доказать, что твердотельные накопители имеют преимущества во всех ипостасях (более того, мы не рекомендуем использовать их для хранения данных).

Результаты тестов

Последовательное чтение/запись

CrystalDiskMark и Iometer ясно показывают значительно более высокие скорости передачи данных по сравнению с жёстким диском класса high-end. Если вы регулярно читаете обзоры , данный факт вряд ли станет новостью для вас.

Случайное чтение/запись

Следующие результаты весьма показательны с точки зрения загрузки операционной системы Windows. Когда дело доходит до реальной разницы в повседневном использовании, возможно, отрыв SSD от жёсткого диска не будет столь значителен, но в синтетическом тесте разница бросается в глаза.

Согласно CrystalDiskMark, жёсткий диск работает с блоками по 4 кбайт в режиме случайного чтения на скорости 1,6 Мбайт/с, записи - 0,7 Мбайт/с. Аналогичные показатели для SSD выше на порядок: 19,7 Мбайт/с - для операций записи, 70,6 Мбайт/с - для чтения.

С увеличением глубины очереди производительность SSD ещё более увеличивается, что объясняется более полным использованием его многоканальной архитектуры: 129,4 Мбайт/с для операций записи и 70,5 для чтения. Для HDD мы также видим увеличение в три раза скорости случайной записи (до 2,1 Мбайт/с) благодаря поддержке NCQ. Тем не менее, отставание от твердотельного накопителя ещё более увеличивается.

В случае блоков большего размера (в данном тесте - 512 кбайт) жёсткий диск может обеспечить намного лучшую скорость, чем мы только что видели. Впрочем, SSD и здесь сохраняет лидерство. Современный твердотельный накопитель с интерфейсом 6 Гбит/с обеспечил бы более серьёзный отрыв от HDD.

Расклад сил очевиден: в тесте на случайный поиск при использовании блоков по 4 кбайт HDD обеспечил результат около 700 кбайт/с, SSD - 18,4 Мбайт/с.

На большой глубине очереди (64 команды) SSD превосходит жёсткий диск в тесте на случайный поиск в 40-50 раз.

В тесте Iometer на производительность чтения Samsung 470 128 Гбайт обеспечивает производительность на уровне 28 000 операций ввода/вывода в секунду. Жёсткий диск показывает результат 102 операции в секунду.

При записи SSD оперирует с блоками данных: запись даже лишь нескольких байт требует полного цикла перезаписи всего блока. Поэтому в операциях записи отрыв SSD не столь вопиющий, но по-прежнему речь идёт о разнице на порядок. Iometer показывает результат 1343,5 операций ввода/вывода для SSD и 132,5 для HDD.

Производительность ввода/вывода и время доступа

Сценарий загрузки "Базы данных" рисует ясную картину: SSD в 12 раз быстрее, чем жёсткий диск.

В сценарии "Веб-сервер" превосходство твердотельного диска ещё более значительно, так как операции чтения в этом тесте составляют основную часть нагрузки.

В тесте на производительность рабочей станции расклад сил не меняется.

Время доступа

В отличие от жёсткого диска, время доступа на SSD едва ли поддаётся измерению.

PCMark 7

Futuremark PCMark 7 имитирует типичную работу на ПК. За редкими исключениями, SSD опережает жёсткий диск в 2-4 раза. Отметим, что в данных тестах изменяется общая производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты. Таким образом, здесь мы видим картину, близкую к той, что имеет место при повседневном использовании ПК.

К исключениям относится обработка видео в Windows Movie Maker, а также сценарий загрузки Windows Media Center. В этих тестах SSD и жёсткий диск обеспечивают близкие результаты.

Расход энергии

Наименьшая разница между SSD и жёстким диском с точки зрения потребления энергии наблюдается в стресс-тесте на потоковую запись. Но даже в этом тесте один жёсткий диск потребляет примерно столько же энергии, как три SSD.

Энергоэффективность: производительность на ватт

В приложениях для работы с базами данных Samsung 470 превосходит жёсткий диск Seagate в 476 раз (из расчёта количества операций ввода/вывода на ватт).

В тесте на эффективность потоковой записи твердотельный накопитель опередил жёсткий диск в 7 раз.

Здесь необходимо кратко осветить вопрос измерения "ёмкости на ватт", так как по этому показателю SSD уступают жёстким дискам. Чтобы обеспечить объём дискового пространства, соответствующий Seagate Barracuda XT 3 Тбайт, вам потребуется собрать массив из полутора десятков SSD. В данном контексте обсуждать "ёмкость в расчёте на ватт" можно только в теории. Если вам требуется много места для хранения данных, HDD в данный момент не имеют альтернативы.

SYSmark 2012

Бенчмарк, разработанный компанией BARCo, не часто используется в тестах . Дело в том, что некоторые компании, включая AMD и nVidia, не доверяют данному тестовому пакету, что объясняется специфическим составом пакета: он фокусируется на сценариях загрузки, имеющих мало общего с повседневным использованием ПК. Значительный процент в общем рейтинге производительности отводится операциям распознавания текста или архивирования. Стоит отметить, что AMD указывает на наличие в SYSMark неких оптимизаций под архитектуру Intel.

Обратите внимание, что в тестах из пакета SYSMark SSD очень незначительно опережает жёсткий диск. Можно сказать, результаты совпадают. Причина в том, что в данном случае не представляется возможным изолировать воздействие других подсистем компьютера на конечный результат.

Скорость загрузки Windows

Выключается компьютер с системным SSD-накопителем также быстрее - за пять секунд вместо восьми в случае с HDD.

Запуск приложений

Мы используем скрипт, который одновременно открывает четыре приложения. Как и в случае с загрузкой ОС, преимущество по скорости запуска приложений на системе с SSD-диском весьма существенно. Как это выглядит на практике, можно посмотреть на видео.

Запуск приложений на SSD и на жёстком диске

Итак, мы использовали скрипт, который одновременно открывает несколько приложений и фиксирует разницу в виде короткого видеоролика. Скрипт запускается непосредственно после загрузки Windows, после чего ждёт 30 секунд для завершения всех процессов. Скрипт запускает Internet Explorer 9 (offline-версия сайта THG), Microsoft Outlook (тот же набор пользовательских папок, как в SYSmark 2012), "тяжёлую" презентацию PowerPoint и изображение большого размера в Adobe Photoshop.

Мы пропустили данный тест четыре раза подряд. Кэширование файлов немного снижает время загрузки для четвёртого "прогона", но это можно заметить лишь применительно к HDD. Посмотрим видеоролик:

Запуск нескольких приложений на жёстком диске и SSD

Наш тест имитирует сценарий работы, когда вы включаете компьютер и сразу открываете несколько приложений - например, офисную программу, веб-браузер, мессенджер, редактор изображений. Пока в системе имеется достаточное количество оперативной памяти (то есть не менее 4 Гбайт на данный момент), производительность CPU находится на втором месте после дисковой подсистемы. Иными словами, плюс-минус 500 МГц частоты процессора - не столь существенно, но замена жёсткого диска на SSD, напротив, основательно влияет на результат.

Здесь возникает вопрос - важен ли выбор конкретной модели SSD? На наш взгляд, этот вопрос не столь принципиален. Даже если вы остановите свой выбор на новейшем накопителе с контроллером SandForce SF-2200, который при последовательном чтении переходит рубеж 500 Мбайт/с, то разница по сравнению с не самой новой моделью SSD, которую мы использовали в данном тесте, не будет слишком заметна. Если же вы впервые попробуете использовать в качестве системного диска SSD, то вам, определённо, уже не захочется возвращаться к жёстким дискам.

Любой современный SSD повышает отзывчивость системы

Тем компьютерным энтузиастам, которые ещё не пробовали использовать SSD, можно смело посоветовать такой вариант апгрейда. Несомненно, игра стоит свеч. Хотя преимущества использования SSD в качестве системного накопителя отражает не каждый бенчмарк (в частности, в SYSMark мы не видим значительного отрыва), реальная разница в производительности бросается в глаза.

Мы провели сравнение одного из самых ёмких, быстрых и дорогих жёстких дисков на рынке - Seagate Barracuda XT - со скромным, не самым новым твердотельным диском Samsung 470. Конечно, вы можете остановить свой выбор на более "продвинутой" модели, но даже в случае выбора относительно бюджетной модели можно получить все преимущества SSD.

Вместе с тем, мы вовсе не стремимся отправить жёсткие диски на пенсию. Когда речь идёт о хранении файлов, данному типу накопителей нет альтернативы. SSD стоит использовать для установки операционной системы, разместить на нём исполняемые файлы программ, кэши приложений.

Для большинства случаев идеальная конфигурация современного ПК включает системный SSD-диск и жёсткий диск большого объёма, на котором хранятся фильмы, музыка, изображения, документы. Системы без SSD относятся к бюджетным вариантам конфигурации, а компьютеры только с твердотельным диском почти не встречаются в природе.

Твердотельные накопители информации, они же SSD, активно отнимают долю на рынке персональных компьютеров у стандартных жестких дисков (HDD). В последние годы данная тенденция заметна особенно хорошо из-за понижения стоимости подобных запоминающих устройств. Цена SSD накопителей продолжает быть выше, чем у HDD, если говорить о вариациях одинакового объема, но преимущества твердотельных хранителей информации оправдывают ее.

Плюсы и минусы SSD дисков

Перед тем как приобретать SSD диск, нужно оценить плюсы и минусы, которые пользователь получит от такого решения. К явным преимуществам твердотельных накопителей перед HDD дисками можно отнести следующее:

К минусам SSD дисков можно отнести высокую стоимость и сложность приобретения подобных накопителей большого объема.

Как выбрать SSD диск

На рынке представлены твердотельные накопители от различных производителей. У одной компании может быть несколько линеек SSD дисков, которые различаются по стоимости. Важно при подборе SSD обращать внимание на основные параметры, выбирая оптимальные для своих задач варианты.

Объем SSD

Главный параметр при выборе твердотельного диска – это его объем. На рынке можно найти модели с различным свободным местом для хранения информации, и перед покупкой важно определиться для каких целей будет использоваться накопитель.

Чаще всего SSD диски приобретаются для повышения скорости загрузки и работы операционной системы. Если на диск будет установлена только Windows, Linux или другая система, имеет смысл выбрать накопитель объемом в 128 Гб или 256 Гб, в зависимости от того, как много информации пользователь хранит в системных папках, например, «Мои документы». В среднем, операционная система занимает 40-60 Гб (если речь идет о Windows).

Если приобретать твердотельный диск в качестве единственного накопителя данных в компьютере, следует выбирать размер SSD, в зависимости от предназначения PC и активности работы за ним.

Скорость SSD

Параметр, на который обращает особое внимание производитель дисков – это скорость работы. На коробке каждого твердотельного накопителя можно увидеть информацию о том, насколько быстро работает на запись и чтение хранитель информации. Однако такие цифры в большинстве случаев являются маркетинговой уловкой, и на деле они гораздо ниже. Связано это с тем, что производитель дисков указывает максимальную последовательную скорость чтения/записи, которая не играет большой роли в процессе стандартной работы с компьютером.

При выборе SSD диска нужно обращать внимание на его скорость работы в случайных операциях записи и чтения блоков информации размером в 4K. Именно с такими данными накопителю в компьютере приходится работать на протяжении 90% времени, изредка выходя на пиковые значения. Узнать сведения о реальной скорости работы SSD можно при помощи различных программ, поэтому перед покупкой накопителя рекомендуется ознакомиться в интернете с тестами конкретной модели диска.

Обратите внимание: В большинстве случаев наиболее быстрые диски в стандартных задачах те, которые имеют высокую максимальную последовательную скорость чтения/записи, но это не всегда так. К тому же, указанные производителем SSD значения могут быть завышены.

Интерфейс подключения SSD

SSD диски могут подключаться к компьютеру по одному из следующих интерфейсов:

• SATA 2;
• SATA 3;
• PCIe-E.

Наиболее быстрые модели используют интерфейс SATA 3, который имеет повышенную пропускную способность.

Что касается PCIe-E SSD накопителей, их найти в продаже практически невозможно. Такие диски используются для специфических задач, когда нет возможности подключить аксессуар через SATA любой версии. Использование PCIe-E разъема нецелесообразно с точки зрения его пропускной способности.

Чип памяти SSD

В зависимости от чипа памяти, используемого в хранилище информации, разнится количество бит в одной ячейке, скорость работы накопителя и число возможных перезаписей информации. В SSD можно встретить чипы SLC, MLC и TLC. Их сравнительные характеристики приведены в таблице:

В продаже наиболее часто можно найти твердотельные накопители, выполненные на чипах MLC. Это оправдано стоимостью их производства и характеристиками. Накопители с чипами SLC чаще используются для серверов, а SSD на их основе обладают высокой стоимостью. Что касается TLC чипов памяти – они распространены в съемных носителях информации (флешках), которым не требуется столь большое количество циклов записи/чтения, как SSD дискам, устанавливаемым в компьютер.

Контроллер SSD

От стабильности и грамотности работы контроллера в твердотельном накопителе во многом зависит его скорость, долговечность, поддержка дополнительных технологий и многие другие базовые параметры. Выбирать необходимо SSD, в которые установлен накопитель от одной из ведущих фирм в данной области: Intel, Marvell, Sandforce или Indilinx.

Обратите внимание: Если на диске указана высокая скорость работы, но в нем стоит плохой контроллер от неизвестной фирмы, велика вероятность, что такой накопитель не проработает долго или у него будут возникать проблемы в процессе записи/чтения информации. Именно поэтому не рекомендуется покупать «no-name SSD», про которые нет никакой информации, кроме параметров максимального последовательного чтения/записи.

Дополнительные опции и параметры SSD

При покупке твердотельных накопителей можно заметить различные пункты и опции, указанные в их характеристиках. Расшифруем наиболее распространенные из них:

• IOPS – данный показатель говорит о том, какое количество операций за секунду способен выполнить накопитель. На него следует обращать внимание, поскольку в большинстве случаев он способен больше сказать о реальной скорости диска, чем информация о максимальных параметрах чтения/записи;
• MTBF – время работы твердотельного диска до выхода из строя. Измеряется данный параметр в часах, и не все производители накопителей указывают его. Вычисляется MTBF на основе проведенных испытаний, в течение которых диски нагружаются до момента, пока они не откажут, после чего высчитываются средние значения;
• TRIM – опция, которая присутствует в контроллере практически всех SSD. Она подразумевает, что «мозг» накопителя всегда будет осведомлен, какие ячейки очищены от ранее содержавшейся в них информации, тем самым диск получает возможность их задействовать;
• S.M.A.R.T. – диагностическая опция, которая присутствует практически в каждом твердотельном накопителе информации. Она необходима, чтобы диск мог самостоятельно оценивать свое состояние, тем самым примерно рассчитывая время до выхода из строя;
• Garbage Collection – опция, предназначенная для автоматической очистки памяти от «фантомных» файлов и прочего «мусора».

Миф, что SSD работают в разы меньше, чем HDD давно развеян. При стандартной загрузке твердотельными жесткими дисками можно без проблем пользоваться на протяжении 10 лет и более.

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:

1. Высокая (относительно HDD дисков) стоимость хранения данных, т.е. - меньшую емкость диска мы получаем за большие деньги
2. Большая уязвимость (относительно устройств с магнитным принципом записи) к электрическим помехам и проблемам энергоснабжения (внезапное отключение энергии, магнитные поля, статическое электричество)
3. Нельзя полностью заполнять диск (15-20% пространства должно быть свободным)
4. 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: