Твердотельные накопители

На смену старым жестким дискам приходят новые устройства – SSD. ComputerBild расскажет об этих накопителях более подробно.

Емкость жестких дисков за последнее время значительно увеличилась, но принцип хранения информации уже 50 лет остается неизменным. В конст­рукции по-прежнему используются архаичные пластины-диски и головки чтения/записи. На смену механическим дискам приходят  современные устройства нового типа – SSD-накопители.

Что такое SSD
Solid State Disk или Solid State Drive  – твердотельный накопитель, работающий по тому же прин­ципу, что и USB-устройство на базе флэш-памяти. SSD-накопители, в отличие от же­стких дисков и CD/DVD-приводов, не содержат механических компонентов и подвижных деталей.
SSD-накопители разрабатывались изначально для высокоскоростных серверов или военных вычислительных систем: традиционные винчестеры для таких компьютеров были слишком медленными или недостаточно надежными.
Первые твердотельные накопители состояли из обычных модулей памяти – таких же, какие использовались в ОЗУ компьютера. Чтобы данные не потерялись при выключении компьютера, в ПК устанавливался специальный аккумулятор. SSD-накопители содержат флэш-память, для нее отключение питания не страшно.

Область использования SSD-накопителей
В портативных компьютерах. Здесь SSD-накопители применяются все чаще и чаще. В нетбуках и субноутбуках используются модели емкостью 4–8 Гб (реже до 32 Гб), а в полноразмерных ноутбуках емкость твердотельных накопителей составляет до 256 Гб.
Серверы. Здесь SSD-накопители используются, когда требуется большой объем быстродействующей дисковой памяти. Для серверов, которые выполняют обработку нескольких тысяч операций одновременно, нуждаются в надежном и быстром буферном хранилище оперативных данных. Флэш-память – лучшее решение.

Преимущества SSD перед HDD
SDD-накопители обладают целым рядом достоинств. Перечислим наиболее важные.
Быстрый доступ к данным. Запись на модуль памяти SSD и чтение с него данных проходит почти без задержки (по сравнению с обычными жесткими ди­сками). Доступ осуществляется менее чем за одну десятую миллисекунды (см. таблицу ниже). В традиционных винчестерах головка чтения/записи сначала должна переместиться на нужное ме­сто – стандартным жестким дискам для этого необходимо 10–15 миллисекунд. Из-за этого они работают примерно в сто раз медленнее, чем SSD.
Большая скорость передачи данных. У современных SSD-накопителей скорость передачи данных выше, чем у традиционных жестких дисков. У профессиональных моделей, используемых в серверах, этот показатель составляет более 1 Гб/с. SSD для домашних компьютеров или ноутбуков работают несколько медленнее. Важно, что все модули памяти, установленные в накопитель, (обычно их 8 или 10) используются одновременно. Это ускоряет процесс передачи данных.
Скорость записи/чтения в традиционных HDD зависит от числа оборотов и диаметра магнитного диска: чем больше диаметр, тем быстрее работает винчестер. Следовательно, 2,5-дюймовые винчестеры для ноутбуков обычно функционируют ощутимо медленнее, чем 3,5-дюймовые модели для настольных ПК. А SDD-накопитель может иметь форм-фактор 1,8”, при этом его скорость не становится ниже.
Меньшая восприимчивость к ударам. SSD-накопители не боятся умеренных ускорений или легких ударов, в то время как головки обычных жестких дисков при таком воздействии могут прервать передачу данных. Кроме того, при сильном ударе по накопителю твердотельные диски, в отличие от HDD, не потеряют записанные на них данные.
Меньшее энергопотребление. Модули флэш-памяти в целом потребляют меньше энергии, чем электромоторы, приводящие в движение магнитные пластины и головки обычных HDD-винчестеров. Поэтому энергии для питания SDD-накопителей тратится меньше. Это, в свою очередь, слегка продлевает жизнь аккумуляторам ноутбуков.
Меньший уровень шума. Большинство SSD-накопителей работают абсолютно бесшумно, в то время как при работе традиционных винчестеров слышен звук движения головок и вращения дисков.

Недостатки SSD
Дисковое пространство SSD-накопителей по сравнению с обычными винчестерами стоит значительно дороже. В продаже имеются твердотельные диски за 3 тыс. руб., но емкость таких моделей составляет всего лишь 30 Гб. Модель в 128 Гб, например, можно приобрести по цене от 8 тыс. руб. и выше. Тот, кому необходимо большое количество дискового пространства, за те же деньги получит куда более вместительный HDD-винчестер. Жесткий диск для ноутбука емкостью 500 Гб, например, можно купить менее чем за 2,5 тыс. руб., а за SSD-накопитель с вдвое меньшим объемом вам придется выложить 25 тыс. руб. В случае с домашним компьютером разница еще заметнее: жесткий диск емкостью 1 Тб реально приобрести уже за 3,2 тыс. руб., а SSD-накопители такой емкости невозможно найти в продаже из-за их заоблачной цены.

Различия SSD-накопителей
Разные модели твердотельных накопителей отличаются не только скоростью и емкостью, но и другими важными характеристиками.
Архитектурой запоминающего устройства. Каждый модуль памяти SSD-накопителя состоит из миллионов ячеек памяти. Каждая ячейка памяти состоит из электронной схемы. При этом существуют две различные технологии: NAND и NOR. Сегодня чаще используется NAND.
Типом накопителя. Ячейка памяти может хранить один или много элементов информации. Ячейки памяти, которые способны хранить только 1 бит, называются SLC (Single Level Cell). Из таких ячеек информацию можно считывать неограниченное количество раз, а записывать до 100 тыс. раз. Работают они очень бы­стро. В большинстве модулей используются так называемые MLC (Multi Level Cell). Преимущество их по сравнению с SLC состоит в том, что каждая ячейка MLC хранит 2 бита информации, поэтому объем данных в таких модулях при равных физических размерах вдвое больше. По этой же причине MLC-модули заметно дешевле, и в большинстве SSD-накопителей используется память именно такого типа. Минусом MLC-модулей является то, что они функционируют медленнее SLC-ячеек. Данные из MLC-ячеек тоже можно считывать неограниченное ко­личе­ство раз, но перезаписывать – лишь 10 тыс. раз.

Типы SSD-накопителей
Твердотельные накопители могут отличаться даже внешне.
Внутренние. Обычно представ­ляют собой 1,8-дюймовые или 2,5-дюймовые диски (см. врезку «SSD: сравнение размеров» на стр. 36). Как правило, они имеют разъем SATA  и подходят к любому современному ноутбуку или ПК. Наряду с этим некоторые производители предлагают и 3,5-дюймовые SSD-накопители.
Внешние. Чаще всего подключаются они через обычный USB-порт, но в этом случае насладиться преимуществом высокой скорости SSD не получится, поскольку пропускная способность USB 2.0 невелика. Лучше подсоединять SSD к разъему eSATA  или USB 3.0.
Платы расширения, разработанные для использования в нетбуках. У этих плат имеется интерфейс Mini PCI Express. Такие SSD-модули обычно обладают сравнительно небольшим ди­сковым пространством – их максимальная емкость на сегодняшний день составляет 64 Гб.
Серверные платы расширения. Они подключаются к шине PCI Express и обеспечивают гигантскую скорость передачи данных. Кроме того, эти платы обладают большим объемом ди­скового пространства, при этом стоимость их невероятно высока. В некоторых серверных картах используются ячейки памяти типа SLC, благодаря которым быстродействие накопителя возрастает еще больше.

SSD завтрашнего дня
В процессе разработки находятся ячейки памяти MLC-X3 и MLC-X4, которые хранят не по два, а по три или даже по четыре бита каждая, благодаря чему емкость SSD-накопителя увеличивается.
Но все же в ближайшие время обычные HDD будут предлагать больше дискового пространства за те же деньги.

Читайте в статье так же:
SSD: сравнение размеров
Устройство SSD
Устройство HDD
SSD в сравнении с HDD и картами памяти
И многое другое

Подробнее в ComputerBild  № 01/ 2010 (11.01 - 24.01)