Ssd диски - принцип работы, скорость, надежность

Введение в твердотельные накопители

Компьютерные устройства хранения значительно улучшились со времен перфокарт (и их заклятых врагов, летающих насекомых). Компьютерная индустрия пережила движение назад и вперед через кассетные ленты и замену флоппи-дисков на компакт-диски с одноразовой записью. Мы теперь наслаждаемся удобством больших жестких дисков и перезаписываемых оптических носителей.

Но на протяжении всего этого времени одна форма хранения — оперативная память — всегда была быстрее. Ее преимуществом является то, что она получает доступ к своим данным в электронном виде, а не механически. Но она имеет один существенный недостаток: она теряет все данные, когда отключается питание. Она также стоит дороже в пересчете по каждому байту. Но цель отрасли уже давно заключается в том, чтобы постоянное хранилище было больше похоже на ОЗУ с точки зрения скорости и надежности.

Изменения во флэш-памяти в конечном итоге привели к созданию твердотельных дисков (SSD), которые имеют (относительно) большую емкость и постоянство жестких дисков наряду с долговечностью и (некоторой) скоростью флэш-памяти. Давайте посмотрим, как появились SSD, как с точки зрения технологии, так и с точки зрения пользователя.

Что говорят производители SSD

«Жаркое» обсуждение срока службы SSD-дисков мы находим почти на каждом форуме, связанным с технологиями. Когда полупроводниковые носители стали стандартом на рынке, потребовалось время, чтобы у пользователей появилось доверие к их надежности. Однако, сейчас опасения стали излишними, а диски SSD активно используются не только в домашних компьютерах, но и в компаниях.

Стоит посмотреть на то, как к вопросу о сроке службы SSD подходят производители. Так вот, в спецификации дисков они определяют параметр TBW (англ. Total Bytes Written), который указывает, сколько данных можно сохранить на жестком диске, прежде чем он потеряет свою гарантию. Производители – в зависимости от модели диска – предлагают, как правило, от двух до пяти лет гарантии, но некоторые также ограничивают её показателем TBW.

SLC, MLC, TLC, QLC – т.е. ячейки памяти

Гарантийный срок (выраженный в TBW или годах) в значительной степени связан с тем, какой тип памяти был использован при производстве диска.

Мы можем выделить четыре типа SSD:

Теоретически, самыми долговечными, но в то же время самыми дорогими являются диски с ячейками SLC, затем идут MLC, а только потом распространенные TLC. Когда на рынок начали входить диски с использованием TLC, пользователи были настроены к ним немного скептически, что связано с более низкой надежностью – по крайней мере, в теории.

Абсолютной новинкой на рынке стали диски, использующие 3D QLC. Эти SSD заметно дешевле конкурентов, однако, существуют большие опасения относительно срока их службы. Также параметр TBW, определяемый производителем, безусловно, ниже, чем в дисках предыдущего поколения.

HDD и SSD на современных компьютерах и ноутбуках

Сейчас в ноутбуках и персональных компьютерах встречаются и те, и другие типы накопителей. Зачастую новые ноутбуки снабжаются только одним накопителем HDD, но имеют 1-2 слота формата M.2 для установки SSD при необходимости. То есть, если будущий владелец решит устроить апгрейд и установить дополнительную память, он легко сможет сделать это сам. Если даже у ноутбука нет еще одного слота для установки SSD, он сможет демонтировать оптический привод и установить SATA накопитель на место оного.

Типы SSD. А они еще и по размеру могут отличаться

Поэтому важно понять, какой тип памяти поддерживает ваша материнка

Что касается персональных компьютеров, то все чаще начинают встречаться комбинированные типы памяти – т.е. HDD+SSD. Конечно же, все зависит от спецификации материнской платы.

Как правило, SSD используют для установки операционной системы, а HDD для хранения данных.

Из чего складывается цена SSD

Давайте заглянем внутрь типичного твердотельного диска, взяв для примера OCZ Vector. В центре платы – сердце SSD, контроллер, гоняющий биты по каналам памяти NAND, где в каждом из 8 модулей по 16GiB. Справа – один из модулей кэша DRAM, хотя без них обходится целая когорта накопителей.

С обратной стороны та же картина, за исключением контроллера. Таким образом, на борту накопителя 256GiB MLC NAND. Кстати, “OCZ” на модулях – это не более чем этикетка, а память произведена по 25nm технологии на заводах Intel-Micron.

Остается поместить это чудо в красивый корпус, упаковать в нарядную коробку и можно продавать!

Конечно, в цену накопителя также закладываются стоимость прошивки, логистики, маркетинга, поддержки и прочие сопутствующие расходы, но основные составляющие – на первых двух картинках.

Контроллеры поставляет чуть больше компаний, чем флэш-память, которую мы обсуждали в прошлый раз. Но их все равно намного меньше, чем производителей SSD.

Как правильно выбрать SSD

Если вы надумали выбирать твердотельный накопитель, стоит заранее узнать о его характеристиках. Так вы будете примерно понимать, какой продукт нужен вашему компьютеру

А мы расскажем, на что именно обратить внимание

Итак, основные характеристики SSD, на которые стоит опираться, это:

Формфактор. 2,5″ — привычный формат для ПК, ноутбуков и серверов; также есть SSD в форме плат для слотов PCIe и ещё более компактный М.2.
Интерфейс. SATA (SATA ll, SATA lll) — самый распространённый, но уступает PCIe в скорости передачи. У SATA она может быть до 8 Мбит/сек, а у PCIe — в разы больше.
Объём памяти. Зависит от того, для какой цели вам SSD. Если под ОС, то хватит 250–500 Гб. Если для игр и личных файлов, то лучше брать 2 Тб. Больше — только для серверов.
Тип памяти. Уже говорили о них выше: SLC не нужен для домашнего использования, MLC подойдёт для требовательных игр, а TLC — для офисного ПК.
Кеш. Накопители бывают и без него, но с буфером работают шустрее.

Также не обделяйте вниманием производителя SSD, который хотите купить. Лучшие из лучших — это Samsung и Intel

У этих компаний всё отлично и с реальным качеством продукта, и с отзывами. Но если кусается цена, обратите внимание на Transcend, Gigabyte и Kingston. А если нужно выбирать среди самых дешёвых, присмотритесь к Silicon Power.

Ответы на частые вопросы

Пришло время поговорить о других вопросах, связанных с SSD, которые мы чаще всего слышим от наших учеников и просто пользователей в интернете.

Как установить SSD в свой компьютер или ноутбук?

SSD можно разделить на типы по способу подключения к компьютеру. Глобально их два: внутренний и внешний. При первом твердотельный накопитель устанавливают внутрь корпуса ПК или ноутбука и напрямую подключают шлейфом к материнке. Во втором случае SSD подсоединяют через внешний разъём с помощью USB-кабеля.

Тип подключения влияет на скорость передачи данных, и внутренний подарит SSD самую высокую пропускную способность. А ещё такой способ надёжнее. С ним вы будете уверены, что:

SSD не вылетит из разъёма в неподходящий момент;
гнездо не расшатается;
кабель не испортится;
вы случайно не повредите накопитель физически.

Установили и забыли, пока не придёт время менять на новый.

Могут ли SSD выйти из строя?

И хотя SSD не так боятся встряски, как HDD, они тоже выходят из строя раньше времени. Вот несколько самых распространённых случаев:

закончились циклы перезаписи, поэтому данные на SSD повреждаются;
происходят сбои в работе из-за «битых» блоков — это случается из-за повреждения электронных составляющих или других угроз, например вирусов;
вы пытались обновить прошивку твердотельного накопителя и сделали это неправильно;
если речь о внешнем SSD, то его можно повредить механически, к примеру, пролить на него воду.

Как понять, что с SSD что-то не так?

Выяснить, что с накопителем беда, можно и до того, как он откажет и обвалит вам систему. Вот несколько красноречивых признаков:

SSD не может прочитать файл или записать информацию для хранения;
ПК часто показывает «синий экран», где сообщает, что файловую систему нужно восстановить;
происходят сбои, когда вы включаете компьютер;
SSD отказывается записывать файлы и доступен только для чтения.

Как увеличить срок службы SSD?

Чтобы не дать SSD выйти из строя раньше срока, следуйте правилам его эксплуатации. В них нет ничего сверхъестественного — если вы знакомы с основами цифровой грамотности, то и так это знаете. Но мы всё же напомним:

Не оставляйте ПК (и SSD отдельно) в экстремальной температуре и при высокой влажности.
Регулярно обслуживайте компьютер, следите, чтобы система охлаждения хорошо справлялась со своей задачей.
Защитите компьютер от скачков напряжения. Это можно сделать аппаратными средствами — источником бесперебойного питания.
Не заполняйте SSD до отказа, сохраняйте на нём достаточно свободного места — около 30%.
Следите за защитой вашего устройства от угроз: вирусного ПО, программ-майнеров и т. д.
Ответственно занимайтесь сёрфингом в сети: не переходите по подозрительным ссылкам, не открывайте незащищённые сайты без SSL-сертификата.

Если выполнять всё это, качественный SSD проживёт у вас все из отведённых ему лет.

1.8K

Что такое центральный процессорЧитать →

Встречайте NVMe: The Speed Booster

NVMe — еще одно техническое препятствие, потому что системы и материнские платы нуждаются в поддержке на уровне платы, чтобы эти диски были загрузочными. Здесь, в 2020 году, почти все материнские платы последних моделей теперь поддерживают диски PCI Express 3.0 x4 NVMe M.2, но более старые платы не гарантируют поддержку загрузки с диска на основе NVMe. Помимо новых материнских плат, эти слоты с высокой пропускной способностью и поддержкой NVMe также встречаются в некоторых последних ноутбуках. Также обратите внимание, что в некоторых случаях ноутбук может поддерживать накопитель PCI Express NVMe, но он может быть припаян к материнской плате и, следовательно, не подлежит обновлению. Итак, если вы думаете об обновлении недавнего ноутбука или трансформируемого, обязательно внимательно ознакомьтесь с вашим руководством, прежде чем покупать один из этих дисков

Среди накопителей M.2 накопители PCI Express x4 M.2, поддерживающие NVMe, все чаще становятся нормой для покупок на вторичном рынке. Мы тестировали растущее число, во главе с ведущими и новаторскими семействами SSD Pro и SSD EVO от Samsung. С тех пор, как эти диски Samsung проложили путь, мы также видели прекрасные модели с поддержкой NVMe от ADATA, Plextor, WD и многих других.

Это действительно впечатляюще быстрые диски, значительно опережающие самые быстрые диски на базе SATA. Но знайте, что они более актуальны для сборщиков ПК или людей, обновляющих новейшие системы, а не старых ПК, которые могут не иметь слота M.2 или могут иметь слот M.2, но не тот, который поддерживает PCI Express и / или NVMe. — только M.2 на базе SATA. Итак, как мы сказали в предыдущем абзаце, убедитесь, что ваша система поддерживает этот тип накопителя, прежде чем брать его. Вы не хотите приносить домой один из самых быстрых доступных потребительских дисков, только чтобы обнаружить, что ваша система не загружается с установленным им.

Лучшие внешние SSD-диски 2023 года.

1. SSD Samsung T7
Лучший внешний твердотельный накопитель для большинства людей.

Технические характеристики:

Интерфейс: USB 3.2 Gen.2 (10 Гбит/c)

Емкости: 500 ГБ, 1 ТБ, 2 ТБ

Последовательное чтение/запись: 1050 МБ/с. / 1000 МБ/с.

Размеры (ДхШхТ): 85 x 57 x 8.0 мм.

Масса 58 г.

Причины купить:
+Высокая скорость передачи данных
+Премиальный корпус

Причины не покупать:
-Дороговизна

С того момента, как вы берете в руки твердотельный накопитель Samsung T7, он производит впечатление надежного устройства с матовой текстурой, закругленными краями и впечатляюще малыми размерами. Этот внешний SSD-диск выпускается в черном, красном и синем цветах, так что с точки зрения эстетики он выглядит более эффектно, чем многие аналогичные устройства на рынке (по крайней мере, в красном и синем оттенках).

Если говорить об основных характеристиках, то объем накопителя может достигать 2 ТБ (при этом цена соответственно возрастает), а скорость чтения составляет 1 050 МБ/с, записи — 1 000 МБ/с по интерфейсу USB 3.2 Gen 2 (меньше по сравнению с более старыми стандартами USB). Кроме того, это SSD-накопитель, который может легко переключаться между различными устройствами и операционными системами.

2. SanDisk Extreme Portable SSD
Лучший прочный внешний твердотельный накопитель.

Технические характеристики:

Интерфейс: USB 3.2 Gen.2 (10 Гбит/c)

Емкости: 500ГБ / 1ТБ / 2ТБ / 4ТБ

Последовательное чтение/запись: 550 МБ/с. / 550 МБ/с.

Размеры (ДхШхТ): 96.2 x 49.55 x 8.85 мм.

Масса до 82 г.

Причины купить:
+Очень хорошо защищен
+Надежен в эксплуатации

Причины не покупать:
-Нет светового индикатора

SanDisk Extreme Portable SSD стоит рассмотреть, если вам нужен внешний накопитель, который можно брать с собой практически везде. Он хорошо защищен от внешних воздействий (особенно от пыли и дождя), его размеры достаточно малы, чтобы прикрепить его к связке ключей, а доступная емкость достигает огромных 4 ТБ — этого объема хватит любому.

Кроме того, впечатляет и производительность: поддержка USB 3.2 Gen 2, скорость чтения 550 МБ/с и записи 550 МБ/с, а также 256-битное аппаратное шифрование AES для дополнительного спокойствия. Вы заплатите немного больше за дополнительную защиту по стандарту IP55, но думается, что многие покупатели твердотельных накопителей будут рады сделать это приобретение.

3. WD Black P50
Лучший внешний SSD-диск для геймеров.

Технические характеристики:

Интерфейс: USB 3.2 GEN2X2 (20 Гбит/c)

Емкости: 500ГБ / 1ТБ / 2ТБ / 4ТБ

Последовательное чтение/запись: 2000 МБ/с. / 2000 МБ/с.

Размеры (ДхШхТ): 118 x 62 x 14 мм.

Масса 115 г.

Причины купить:
+Твердый, рельефный корпус
+Быстрота в работе

Причины отказаться:
-Не каждому нравится дизайн

Внешний твердотельный накопитель WD Black P50 особенно понравится геймерам: впечатляющая скорость передачи данных, большая емкость и прочный внешний вид — хотя стильность этого твердотельного накопителя зависит от того, как человек его воспринимает. Жесткий, ребристый корпус снаружи SSD, по крайней мере, хорошо защищает его от ударов и царапин.

Скорость передачи данных достигает впечатляющих 2 000 МБ/с, хотя для достижения этого показателя вам потребуется очень специфическая аппаратная конфигурация — в частности, USB 3.2 Gen 2 на устройстве, к которому вы подключаете диск (этот SSD будет работать практически со всем). Фирменный знак Western Digital на диске также позволяет рассчитывать на долговечную надежность.

4. Crucial X8 Portable SSD
Лучший бюджетный SSD-накопитель.

Технические характеристики:

Интерфейс: USB 3.2 Gen2 (10 Гбит/c)

Емкости: 1ТБ / 2ТБ

Последовательное чтение/запись: 1050 МБ/с. / 1050 МБ/с.

Размеры (ДхШхТ): 118 x 62 x 14 мм.

Масса 115 г.

Причины для покупки:
+Доступная цена
+Сохраняет прохладу

Причины не покупать:
-Нет встроенного шифрования

За свои деньги вы получаете многое: например, емкость до 2 ТБ и скорость чтения до 1 050 МБ/с, и все это в компактном и прочном корпусе Crucial X8 Portable SSD. Если вы поищете по интернету, то обнаружите, что цены на этот конкретный твердотельный накопитель также находятся в очень разумных пределах, что, безусловно, является бонусом.

Хотя портативный твердотельный накопитель Crucial X8 Portable не предлагает слишком много наворотов — например, здесь нет встроенной системы шифрования данных, — он подойдет тем, кто хочет получить что-то базовое и не слишком дорогое. Он, безусловно, конкурентоспособен в плане производительности, а его размеры позволяют брать его с собой практически куда угодно.

5. SSD-диск Seagate One Touch
Лучший внешний твердотельный накопитель для нескольких платформ.

Как выбрать хороший внешний SSD-накопитель

СДД-накопитель является аналогом жесткого диска. Он функционирует в 15 раз быстрее винчестера. К особенностям относят минимальное потребление электрической энергии. Твердотельный накопитель выдерживает сильную вибрацию, удары. Они практически не нагреваются, не издают шум и гул

Чтобы сделать выбор, необходимо обратить внимание на важные параметры, цели применения

Основные характеристики

Чтобы сделать правильный выбор, необходимо учитывать внутренний объем накопителя. Если производитель указывает параметр в 1 ТБ, то в external solid state disk можно будет хранить до 300 фотографий со смартфона, 40 минут HD-видео или 10 тысяч страниц текстовых документов с таблицами.

Чтобы разобраться, какой объем SSD выбрать для своего компьютера или ноутбука, рекомендуется учесть следующие рекомендации:

32 ГБ подойдет только для хранения офисных приложений и операционной системы;
64 ГБ – подходит для операционной системы, стандартных приложений, диагностических сервисов и менеджеров загрузок;
120 ГБ – объема хватит для установки 2-3 игр, фильмов и видео в HD-качестве;
240 ГБ достаточно для установки 15-20 приложений, 2-3 игр, 10 фильмов в HD-качестве;
500 ГБ – пользователи смогут записать несколько сезонов сериала, не ограничивать себя в установке игр и фильмов;
1 ТБ и больше – подойдет для хранения огромных мультимедийных коллекций, лучших игр.

При выборе объема накопителя нужно учесть скорость чтения. Этот параметр влияет на процесс загрузки операционной системы.

Дополнительные функции

При выборе SSD-накопителя нужно учитывать и дополнительные функции.

Опция низкоуровневой проверки целостности и система выравнивания износа. Эти функции способствуют увеличению ресурса жесткого диска на 25%.
Память с коррекцией и исправлением ошибок. Опция достаточно актуальна для компьютеров, которые функционируют круглосуточно. Сюда относят сервисы, системы хранения информации, промышленное оборудование.
Функция сбора мусора. Опция способствует снижению нагрузки на твердотельный диск, чтобы внутри не накапливалась бесполезная информация и данные.
Спящий режим. Функция актуальна для работы портативных устройств. В эту категорию входят ноутбуки и планшеты. При переходе устройства в спящий режим происходит снижение энергопотребления до 15 раз. При этом повторное устройство диска займет не больше 2-3 минут.

При выборе SSD-диска нужно учитывать наличие диагностической системы S.M.A.R.T. Она в автоматическом режиме проверяет текущее состояние накопителя. Для функционирования предусмотрены специальные приложения, которые продемонстрируют степень износа и оставшийся ресурс.

Выбор по цели применения

SSD-диски могут использоваться для решения различных задач:

для работы;
для игр и приложений;
для обработки видео и графики.

SDD-накопители могут выполнять роль серверов. Они предназначены для хранения информации, создания облачных хранилищ, других устройств.

Надежность и срок службы

Помните главное преимущество SSD-накопителей? Верно, отсутствие движущихся элементов. Именно поэтому вы можете использовать ноутбук с SSD в транспорте, по бездорожью или условиях, неизбежно связанных с внешними вибрациями. На стабильности работы системы и самого накопителя это не скажется. Хранящиеся на SSD данные не пострадают даже в случае падения ноутбука.

У HDD все с точностью наоборот. Считывающая головка располагается всего в нескольких микрометрах от намагниченных болванок, и поэтому любая вибрация может привести к появлению «битых секторов» — областей, которые становятся непригодными для работы

Регулярные толчки и неосторожное обращение с компьютером, который работает на базе HDD, приведет к тому, что рано или поздно такой винчестер попросту, говоря на компьютерном жаргоне, «посыпется» или перестанет работать

Несмотря на все преимущества SSD, у них есть тоже весьма существенный недостаток — ограниченный цикл использования. Он напрямую зависит от количество циклов перезаписи блоков памяти. Другими словами, если вы ежедневно будете копировать/удалять/вновь копировать гигабайты информации, то очень скоро вызовите клиническую смерть своего SSD.

Современные SSD-накопители оснащены специальным контроллером, который заботится о равномерном распределении данных по всем блокам SSD. Так удалось значительно повысить максимальное время работы до 3000 – 5000 циклов.

Насколько долговечен SSD? Просто взгляните на эту картинку:

А потом сравните с гарантийным сроком эксплуатации, который обещает производитель конкретно вашего SSD. 8 – 13 лет для хранения, поверьте, не так и плохо. Да и не стоит забывать о том прогрессе, который приводит к постоянному увеличению емкости SSD при неизменно снижающейся их стоимости. Думаю, через несколько лет ваш SSD на 128 ГБ можно будет отнести к музейному экспонату.

Вариации твердотельных накопителей

Чтобы ноутбук радовал владельца скоростью и комфортностью работы, желательно перед покупкой определиться с его характеристиками. В последние годы внутренний форм-фактор играет для мобильных устройств большое значение. Так, многие умные гаджеты используют постоянную память, сходную с микросхемами твердотельных накопителей, а некоторые устройства, такие как планшеты или нетбуки, ультрадешевые ноутбуки могут оснащаться и съемными накопителями стандарта eMMC. Они имеют собственный разъем для подключения и по производительности занимают промежуточное состояние между HDD и SSD. Объем памяти их невелик, порядка 32-64 Гб, хотя есть и образцы со 128 и 256 Гб.

В недорогом ноутбуке должно стоять минимум 64 Гб памяти, пусть даже и eMMC-типа, иначе придется постоянно бороться с нехваткой места (только ОС Windows потребует не менее 20 Гб).

Приобретайте ноутбук с достаточным количеством оперативной памяти, так как ее постоянная нехватка очень сильно сказывается на сроке службы жестких дисков из-за постоянной их загрузки, теми данными, которые в случае наличия достаточного объема оперативки, загружались бы из нее. Это основная причина, почему ноут очень сильно тормозит. Лучше выберите модель с менее мощным процессором и большим объемом памяти.

Более точные данные по основным характеристикам жесткого диска, установленного в выбранной модели ноутбука, можно узнать на сайте производителя, что не является панацеей, так как изготовители могут спокойно заменить в более позднем выпуске данной модели ноутбука, диск одной фирмы на другую.

Сколько живёт накопитель

HDD до сих пор используются, и главное их достоинство – надёжность, долговечность, и большая ёмкость, до которой SSD ещё очень далеко. Кроме того, жёсткие диски на порядки дешевле SSD. У каждого диска есть специальная система самодиагностики, обозначается как SMART. Система регулярно мониторит разнообразные параметры накопителя, техническое состояние общее и конкретных компонентов. Если параметры снижаются до определённого уровня, то система выдаёт предупреждение, что диск стал ненадёжным, и его необходимо либо ремонтировать, восстанавливать, либо заменить на новый. Но весь фокус HDD в том, что даже после всех предупреждений, даже если диск уже сыпался битыми секторами, оставшаяся часть продолжает прекрасно работать. Да, для HDD SMART просто приблизительная диагностика и рекомендации.

Но что касается SSD, то здесь всё более конкретно и определённо. Все диски построены на базе определённой флэш-памяти, которая имеет строго определённый ресурс, и точно известный. То есть количество циклов запись\перезапись, после которого память потеряет ёмкость, и перестанет принимать данные. В SSD тоже имеется микропрограмма, следящая за тем, чтобы все ячейки диска использовались равномерно. Автоматически программа высчитывает средний уровень количества перезаписей, и определяет, каков ещё срок остался этому накопителю при существующей интенсивности эксплуатации.

Ответы на частые вопросы