Tw-city.info

IT Новости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы ssd накопителя

SSD — принцип работы, преимущества, недостатки

В последнее время все большей популярностью стали пользоваться SSD или твердотельные накопители. Как работают твердотельные накопители, какими достоинствами они обладают, и всегда ли SSD лучше, чем накопитель на жестких магнитных дисках?

Устройство SSD

SSD – это энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. По своему внутреннему устройству твердотельный накопитель не многим отличается от обычной флешки. Информация в нем хранится в нескольких блоках флеш-памяти, для кеш-памяти используется микросхема DDR DRAM, а управляет процессом чтения записи и структурой размещения данных SSD-контроллер.

Как работает SSD

Принцип работы твердотельного накопителя несколько иной, чем у накопителя на жестких магнитных дисках, то есть HDD. При считывании информации в винчестере сначала происходит вычисление местонахождения блока данных, потом блок магнитных головок перемещается к нужной дорожке, а затем уже происходит собственно сам процесс считывания. А если запрашиваемые файлы фрагментированы и находятся в разных секторах винчестера, то процесс считывания данных сильно замедляется. В SSD-накопителях за счет отсутствия движущихся частей считывание информации происходит значительно быстрее – после вычисления контроллером адреса нужного блока доступ к данным предоставляется практически моментально.

Преимущества SSD

Популярность SSD на современном рынке объясняется рядом весомых преимуществ, которым обладают данные накопители.

  • Высокая скорость чтения и записи, которая в разы превышает средние показатели большинства HDD-накопителей.
  • Лучшая, чем у HDD, производительность. Показатель IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду) у SSD значительно выше, чем у накопителей на жестких магнитных дисках.
  • Относительно низкое энергопотребление.
  • В твердотельных накопителях нет никаких движущихся деталей, за счет чего достигается полное отсутствие шума и вибрации.
  • SSD менее чувствительны к механическим воздействиям и внешним электромагнитным полям (благодаря отсутствию магнитных дисков).
  • Твердотельные накопители обладают более широким диапазоном рабочих температур.
  • У SSD сравнительно низкое тепловыделение, что способствует улучшению производительности как самого накопителя, так и системы в целом.

Недостатки SSD

К сожалению, при всех своих достоинствах, твердотельные накопители не лишены и недостатков, некоторые из которых могут показаться весьма существенными.

  • Главная проблема SSD-накопителей – это ограниченное количество циклов перезаписи, от 10 000 в недорогих моделях SSD до 100 000 циклов в SSD с более дорогостоящим типом памяти. И хотя производители твердотельных накопителей пытаются бороться с данным недостатком, например, применяя схемы балансировки нагрузки и заменяя DRAM-память кеш-памятью, сделанной по технологии FRAM, однако проблема износа SSD по-прежнему остается актуальной.
  • Второй недостаток SSD-дисков – высокая стоимость. Из-за применения инновационных технологий цена на твердотельный накопитель значительно превышает цену HDD-диска с таким же объемом и сходными характеристиками. Кроме того, стоимость SSD прямо пропорционально зависит от его емкости, тогда как цена жесткого диска далеко не всегда напрямую зависит от объема его памяти.
  • После очистки SSD-накопителя с применением команды TRIM восстановление удаленных данных не представляется возможным, даже с применением специализированных утилит. Впрочем, для тех, кому нужно удалить с диска конфиденциальную информацию, данная особенность является скорее преимуществом.
  • Также невозможно восстановить данные с твердотельного диска после резкого скачка напряжения. Поскольку в SSD-дисках микросхемы памяти находятся на одной плате с контроллером, то при перепадах в сети, как правило, сгорает и контроллер и память, тогда как в HDD в аналогичных ситуациях сгорает лишь плата контроллера диска.

Оптимизация SSD

Для того, чтобы твердотельный накопитель прослужил дольше, необходимо соблюдать некоторые рекомендации:

  • Желательно отключить все функции, которые подразумевают в своей работе частое обращение к данным на диске. Сюда относится дефрагментация (на SSD она вообще не нужна), индексирование файлов Windows и функция Prefetch. Также можно отключить гибернацию, что освободит немного места на диске и поможет уменьшить число обращений к памяти SSD.
  • Лучше всего иметь в компьютере два диска: HDD и SSD. На SSD можно хранить системные и программные файлы, а также игровые приложения (для прироста производительности, разумеется), а HDD – использовать для хранения пользовательских данных (документов, фильмов, фотографий и так далее). При этом папки с временными файлами и кешем браузера лучше перенести на HDD. Туда же можно поместить и файл hiberfil.sys.
  • По возможности следует избегать полного заполнения пространства раздела твердотельного накопителя. Последние 10-20% свободного места SSD рекомендуется оставлять пустыми, так как функции TRIM необходимо пространство для перегруппировки данных, и полное заполнение диска может отрицательно сказаться на его производительности.
  • Воспользуйтесь услугой нашей компании обслуживание компьютеров сетей.

    Как работают SSD накопители.

    Для того чтобы понять как работают SSD накопители, в первую очередь нужно знать работу ПК. Точнее как система работает с памятью. Ведь SSD накопители в компьютере работают не только как хранилище данных, но и как место размещения виртуальной памяти.

    Память в компьютере иерархическая, то есть, она состоит из нескольких уровней. Первый уровень — процессор, который отвечает за выполнение инструкции и работу с данными на жестком диске. Чем ближе память к процессору, тем она дороже, меньше, но гораздо быстрее. Система наиболее часто используемые данные располагает как можно ближе к микропроцессору.

    Дальше в иерархии стоит оперативная память. Время доступа к которой, в тысячи раз меньше, чем на жестком диске. Обратите внимание, если процессору для запуска приложения требуются данные расположенные на жестком диске, вам придется какое-то время подождать.

    SSD и самые современные Pcie SSD-накопители этот эффект смягчают, обеспечивая скорость доступа к данным и их передачу выше, чем обычные жесткие диски.

    Что такое SSD накопитель.

    Жесткий диск SSD состоит из нескольких ячеек памяти NAND, которые похожи на флешь USB и карты памяти для цифровой аппаратуры. Основная особенность этого типа памяти сохранение данных, при отсутствии питания.

    Все данные доступны одновременно, как при иногда используемой на ПК RAID конфигурации. Конфигурации, которая не сохраняет информацию на одном устройстве, а записывает и читает одновременно с нескольких дисков, что позволяет увеличить скорость передачи данных и способствует устойчивости системы.

    Например, конфигурация RAID 5 с четырьмя накопителями (одна из многих возможных конфигураций), увеличивает скорость доступа к данным по сравнению с одним накопителем в три раза и более устойчива к авариям.

    В чем преимущество SSD накопителя.

    Он не имеет движущихся частей, и поэтому, работая SSD накопитель, производит меньше шума, потребляет меньше энергии. Диск SSD меньше размером и поэтому идеален для использования в портативных устройствах.

    Как недостаток, они значительно дороже обычных жестких дисков и с течением времени теряют скорость работы. Последнее происходит только в режиме записи.

    Как работает накопитель SSD.

    Встроенный контроллер, обрабатывает доступ к различной флэш-памяти. Он получает команды из операционной системы и интерпретирует их для доступа к данным. Для программ все это прозрачное и не затрагивает их.

    Чтобы понять, как работает SSD накопитель необходимо знать, как он хранит информацию. Устройство разделено на ячейки обычно размером в 8KB. 256 ячеек организованы в блок, общим размером в 2 MB. Бывают и другие варианты.

    Минимальный размер доступной для чтения информации, одна ячейка. Процесс чтения очень быстр, так как твердотельные накопители всегда лучше читают, чем пишут. По этой причине жесткий диск SSD прилично ускорит загрузку операционной системы и запуск приложений, так как в этом случае большинство происходящих операций — чтение.

    Процесс записи отличается от процесса чтения. Минимальный размер доступной информации аналогичен процессу чтения. Если ячейка пуста, запись идет напрямую. Если ячейка уже содержит информацию и требуется перезапись, ячейка сначала очищается. Проблема в том, что очищение производится на уровне блоков, а не ячеек.

    К примеру, представьте, что вы хотите изменить данные в файле. Для того чтобы его переписать, компьютер должен сначала прочитать весь блок, передать его как кэш в память (чтобы не потерять информацию), потом полностью очистить блок, изменить данные и записать их.

    По этой причине, новый SSD накопитель работает быстрее. То есть совершенно пустой SSD, работает быстрее уже заполненного.

    Что делается для того, чтобы жесткий диск SSD работал быстрее.

    Естественно изготовители пытаются уменьшить спад производительности накопителя. Для этого они встраивают в SSD больше памяти, что делает устройство сложнее. К тому же SSD накопитель периодически реализует техническое обслуживание (собирание мусора), для того чтобы в ожидании новых данных получить максимальное количество пустых блоков.

    Читать еще:  Ssdt для visual studio 2020

    Реализуются необходимые для поддерживаемого уровня операционной системы и самого устройства команды TRIM. Эта команда сообщает операционной системе, что конкретный файл был удален, а соответствующие ячейки очищены, и жесткий диск может действовать соответственно.

    Всегда имейте в виду, все это не влияет на операции чтения, которые всегда работают на максимальной скорости.

    Можно ли восстановить скорость работы SSD накопителя.

    Для полного очищения накопителя имеются свои инструменты. При этом вы теряете всю находящуюся на накопителе информацию, но скорость работы диска возвращается к первоначальной.

    Обязательно обратите внимание, что, как и любая оперативная память имеет максимальное количество очищений, так и частый повтор процедуры сброса уменьшит срок жизни SSD.

    Могу ли я потерять данные.

    На первый взгляд можно подумать, что в связи с использованием NAND флэш-памяти, имеющей ограниченный цикл перезаписи, у SSD больше проблем, чем у обычных жестких дисков и увеличивается возможность потери данных.

    Однако это не так, SSD накопитель гораздо безопаснее обычных жестких дисков. Как уже было сказано, в SSD подключено множество блоков флэш-памяти. По этой причине некоторые ошибки, фатальные для обычных дисков, для жесткого диска SSD не так страшны.

    Во всяком случае, как и в работе с любым другим накопителем, единственный способ не потерять данные – своевременно делать резервные копии.

    Идеальное применение SSD.

    SSD накопитель, особенно в настоящее время, когда более объемные жесткие диски лучше использовать как раздел, идеально подходит для операционной системы и наиболее часто используемых программ.

    Что такое SSD и как он работает

    SSD (Solid State Drive) — давно не новый товар на рынке комплектующих для ПК, но его популярность продолжает стремительно расти с каждым днем. Будет полезно узнать что из себя представляет SSD , что находится внутри этого, не механического запоминающего устройства, как он работает и в чем разница между SSD и HDD.

    Современные SSD — это отличный вариант на замену традиционным вращающимся жестким дискам, которые в свою очередь являются основным средством хранения информации последние 50-60 лет. Данный диск, SSD, оказался не таким уж и перспективным, когда дело доходит до конкуренции скорости работы между ним и компьютерным процессором. Он все еще остается позади, когда речь заходит о предоставлении ограниченной задержки для доступа к данным.

    С другой стороны, SSD предпринял значительную попытку конкурировать с той небольшой задержкой, которой обладают различные процессоры, однако он все еще отстает от них. Тем не менее, твердотельные накопители являются преимуществом, если сравнивать их с жесткими дисками. Обычные HDD — это вращающиеся магнитные диски, используемые для хранения данных, таких как файлы операционной системы, музыка, фильмы, игры и многого другого. Жесткий диск — дешевый вариант хранилища информации и основным его недостатком является то, что он медлителен.

    Если говорить о происхождении SSD, то можно считать что первыми прототипами были ламповые компьютеры, в которых применялись конденсаторы для хранения информации.

    Содержание статьи:

    Что такое SSD?

    SSD (твердотелый или твердотельный диск) — энергонезависимое запоминающее устройство, использующее флеш-память для хранения информации.

    Что находится внутри SSD?

    SSD — это интегральная схема, используемая для хранения данных. Электронный интерфейс SSD совместим с интерфейсами ввода/вывода, используемыми жесткими дисками. Вы можете запросто поменять свой старый HDD на новый SSD в течение нескольких минут при условии, что вы обладаете необходимыми для этого знаниями. Без движущихся частей в своем устройстве они работают быстрее, способны переживать удары и падения. Даже если Вы случайно уронили такой диск на пол, он продолжит работать и не будет поврежден.

    Память:

    Ранние версии SSD основаны на энергозависимой памяти DRAM, которая обеспечивала более низкую задержку, чем в HDD. Единственный недостаток заключался в том, что данные не могли быть сохранены в памяти диска при отсутствии источника питания. Было это в 2009 году, когда только внедрили твердотелые накопители на основе энергонезависимой памяти NAND, которые способствовали широкому распространению SSD. Пусть они и медленнее тех, основа которых — DRAM, они все еще способны опережать по производительности обычные жесткие диски. Наибольшее преимущество заключается в том, что данные сохраняются нетронутыми даже в случае отключения питания.

    Память NAND состоит из ячеек транзистора с плавающим затвором, которые сохраняют заряженное состояние при отсутствии источника питания. Плавающие затворы содержат электроны, а заряженное состояние представлено двоичным разрядом 0 и разряженным состоянием 1. Двоичный бит 0 представляет данные, хранящиеся в памяти NAND. Ячейки присутствуют в сетке, известной как блок. Отдельная строка в блоке называется страницей и поддерживает размеры 2К, 4К, 8К и 16К. Каждый блок содержит 128-256 страниц, поэтому приблизительный его размер варьируется от 256Кб до 4Мб.

    NAND Flash — это одноуровневая ячейка (SLC), которая хранит только один двоичный бит в одном транзисторе с плавающим затвором, и многоуровневой ячейке (MLC), которая хранит два бита. Понятно, что у последнего больше емкости для хранения, но он существенно дороже и при этом изнашивается быстрее. Флеш-память MLC типа NAND дешевле, чем SLC и используется в твердотельных накопителях промышленного класса, которые требуют большего объема памяти. Единственный их недостаток — более быстрый износ.

    Контроллер:

    Отвечает за то как данные хранятся во флеш-памяти. Он разработан для разных задач и может быть разделен на две группы:

    • 1) Для сред с небольшим рабочим циклом (флеш-накопители, SD-карты, камеры и т.д.),
      в которых непрерывное чтение или записи информации не требуется.
    • 2) Большой рабочий цикл, требующий непрерывных операций чтения или записи в памяти диска.

    Flash-контроллер выступает в роли посредника между носителем и компьютером. Это встроенные процессор, отвечающий за производительность SSD. Каждый раз, когда компьютер хочет получить доступ к флеш—памяти для выполнения операции чтения или записи, контроллер начинает выполнение своих задач.

    Одной из задач контроллера является управление ячейками флеш-памяти. Эффективная обработка ячеек крайне необходима, поскольку SSD поддерживают огромное количество циклов чтения и записи (около 10.000). Было бы очень разумно создать что-то, что гарантировало бы равномерное(одинаковое) использование всех ячеек, что позволило бы продлить срок службы флеш-носителя. В противном случае некоторые ячейки станут неработоспособными, а другие и вовсе не были бы использованы на протяжении всей службы диска. Изготовители используют метод, известный как износ, чтобы удостовериться в равномерной деградации носителя, программируя контроллер так, чтобы тот равномерно использовал все свои имеющиеся ресурсы.

    Другая, назначенная контроллеру, задача — сбор и утилизация мусора. В этом процессе, когда операция записи завершена для каждого блока памяти, контроллер проверяет блоки для страниц, которые в дальнейшем потребуются компьютеру для работы. Далее он копирует эти страницы в новый блок, заполняет его новыми данными и удаляет существующий (известный как блок Stale).

    Еще одна из функций контроллера — управление критическими операциями, такими как ввод кода исправления ошибок (ЕСС), который является битовой последовательностью сохраненных данных и способствует восстановлению информации в случае повреждения. Полезной функцией окажется то, что контроллер способен отображать битые сектора во флеш-памяти, вызванные соответствующим повреждением SSD. Это могут быть как логические ошибки в секторах, которые можно восстановить, так и физические повреждения диска, представляющие собой полностью сломанные элементы памяти, исправить которые невозможно. Контроллер использует ЕСС для выполнения операции Scrubbing (очистка) памяти, которая включает в себя сканирование и восстановление поврежденных данных в разных участках ресурсов накопителя.

    Восстановление SSD — сложна задача, если сравнивать ее с HDD, но и это не окажется преградой, если вы владеете необходимыми для этого знаниями. Прочитать подробнее о восстановлении SSD вы можете перейдя по этой ссылке.

    Временное хранилище информации (Cache, Кэш):

    Небольшое количество энергозависимой памяти DRAM функционирует как кэш для хранения данных о стабилизации износа носителя и для поддержания каталога размещенных блоков. Это существенно улучшает производительность SSD и в то же время увеличивает потребление энергии.

    Принцип работы SSD

    Если говорить простым языком, внутри вашего SSD есть транзисторы, которые в свою очередь выстроены в определенной последовательности. Первоначально всем этим элементам устанавливается значение 1 (разряженный). Когда начинается сохранение операции, ток начинает протекать через всю цепочку транзисторов и значение некоторых сменяется на 0, поскольку именно в них происходит сохранение данных. В сетке каждое пересечение строк и столбцов называется ячейкой.
    Она состоит из двух транзисторов:

    • 1) Первый — управляющий.
    • 2) Второй — плавающий.
    Читать еще:  Выбор ssd для пк

    Ток течет через плавающий затвор, а электроны поступают в управляющий канал. Таким образом возникает положительный заряд, прерывающий поток электрического тока. Аналогичным образом мы можем иметь уникальный шаблон 1s и 0s, применяя правильные значения напряжения.

    Принцип работы SSD

    Кроме того, в предыдущей статье рассматривали основные преимущества названных дисков и технологии в целом. А в этой статье рассмотрим ее недостатки.

    Твердотельный диск

    Как всегда, целый список

    В основном SSD диски могут разочаровать:

    • из-за своей стоимости. По сравнению с HDD дисками они стоят дороже, а вот информации хранят меньше.
    • Эти диски уязвимы. Опять же по сравнению с устройствами, имеющих магнитный принцип записи. Они чувствительны к перепадам и отключениям электричества, магнитным полям и так далее.
    • На SSD диске всегда должно сохраняться около 20% свободного места. Полностью заполнять его нельзя.
    • Продолжительность срока службы диска зависит от количества производимых записей.
      Теперь посмотрим на весь список подробнее. Выясним, по какому принципу происходит работа диска.

    Мы уже отмечали, что это твердотельный накопитель информации. Здесь нет тех пластин с ферромагнитным слоем, которые используются в жестких дисках. Здесь применяют NAND чипы.

    Твердотельный диск NAND чипы NAND чипы

    Что такое NAND память?

    Это «продвинутая» флеш-память, имеющая более высокую производительность и долговечность. Раньше эти чипы были больше и отличались конструктивно.

    Цепочка эволюции простая и короткая. Впервые флеш-память была выпущена в 1984 году компанией Toshiba. Потом, в 1988 году это был уже коммерческий вариант от Intel. Но в 1989 году появилась флеш-память NAND и стала считаться новым типом.

    Различают три уровня памяти NAND:

    • трехуровневая TLC, или Three Level Cell;
    • двухуровневая MLC, или Multi Level Cell;
    • одноуровневая SLC, или Single Level Cell.

    Специалисты рекомендуют использовать устройство с чипом SLC. Это самый надежный вариант. Информации в ячейке хранится не более одного бита. И по сравнению с этим решением, два дургих хранят в одной ячейке по два или три бита информации. Для этого используются на затворах ячеек памяти разные уровни заряда электричества.

    Все это можно посмотреть на схеме, расположенной ниже.

    Уровни памяти

    Когда структура имеет много уровней, тогда увеличивается вместимость чипов. При этом объем не меняется, а вот гигабайт информации удешевляется. Но не все так просто. Срок жизни чипов становится меньше, ведь зависит он от того, сколько перезаписей было произведено.

    Если одноуровневый диск выдерживает сто тысяч перезаписей, двухуровневый только десять тысяч, а трехуровневый всего-то пять тысяч. Дело в том, что диэлектрический слой, находящийся в затворе ячейки, постепенно разрушается. Происходит это под воздействием электричества. И при большой моличестве уровней, каждый раз распознавание усложняется. Таким образом, чтобы найти нужную ячейку, требуется больше и больше времени. Отсюда возникновение ошибок при прочитывании информации.

    Нельзя сказать, что проблему эту не решают. Уже разработаны специальные контролеры. Это микроконтроллеры высокоинтеллектуальные и они управляют SSD дисками. Их задачей является запись информации, процедуры вывода и ввода. Таким образом происходит контроль за износом ячеек, распределение нагрузки равномерное и коррекция ошибок.

    Но не износ ячеек SSD может стать проблемой для пользователя, а контролер. Оказывается, к перепадам энергоснабжения он наиболее чувствителен и при скачке напряжения или полного внезапного отключения он просто выходит их строя. При этом может оказаться потерянной вся информация. Восстановить ее в некоторых случаях можно, но в основном это оказывается слишком трудоемко и дорого. Чего не сказать о дисках HDD.

    И совершенно не случайно в сети можно увидеть в свободном доступе обновленные прошивки для SDD дисков. Так производители заботятся о пользователях. Так постепенно можно сделать диск работоспособным в случае «аварии».

    Чаще всего рекомендуют обновлять прошивку firmware. Найти ее можно на специализированном сайте от производителя.

    Как еще можно продлить срок службы накопителя?

    Производители рекомендуют часть ячеек оставлять незадействованными. Это примерно 20%. Так можно использовать метод, применяемый в дисках с магнитным способом записи. Когда некоторые ячейки оказались изношенными, они динамично заменяются на резервные.

    Но каждый пользователь может самостоятельно контролировать срок службы своего диска. Можно таким образом настроить операционную систему, чтобы она лишний раз не обращалась к диску.

    Как это делается?

    Вот несколько советов или примеров. Все знают, что ОП Windows часто использует файл pagefile.sys скрытый системой. Это файл подкачки. И происходит этот процесс с использованием некоторой части ячеек твердотельного диска. Таким образом, быстро исчерпывается отведенное количество записи/перезаписи. Ячейки просто изнашиваются.

    Избежать неприятностей можно. Просто этот файл подкачки должен быть перенесен на другой диск. Можно от этого файла даже отказаться совсем и есть объем оперативной памяти большой, то ничего страшного не произойдет.

    Далее учтите следующее. Дефрагментацию диска делать не нужно. Для данного типа устройств она не просто не нужна, а даже вредна. И все потому, что это будет ненужно обращение к диску, и как следствие, изной преждевременный ячеек. Поэтому службу дефрагментации попросту отключите. Сделайте это и со службой индексирования файлов. Она нужна для того, чтобы файлы находились быстро. Но на деле она практически не используется.

    В принципе все понятно. Но есть еще возможность оптимизировать работу накопителя SSD. Сделать это возможно с помощью программы SSD Mini Tweaker. Просто поставьте нужные галочки и примените изменения, нажав соответствующую кнопку.

    Оптимизация

    После перезагрузки компьютера изменения станут «законными». Это удобная программа и прежде всего потому, что интерфейс на русском языке. Даже справка тоже на русском и понятна пользователю. С каждой отключенной или включенной заново функцией можно познакомиться при желании подробно.

    Но скачивать утилиту нужно из проверенных источников. сегодня доступны версии для систем 64 и 32-х разрядных.

    Надо упомянуть и еще об одной разработке. Это программа SSD Life Pro. Она должна следить за тем, какое время используется диск и вовремя просигнализировать о его возможной «кончине». Но на практике подсчет времени не всегда оказывается точным.

    SSD Life Pro

    На изображении видна довольно интересная информация. Смотрите, «FW: 1.00» показана версия прошивки диска firmware. Так же показано, насколько диск свободен или занят информацией. Далее, подсчитано количество включений диска, начиная с первого запуска. Если есть строка TRIM, то диск будет иметь хорошую производительность.

    А следующее изображение показывает, как работает та же самая программа, но на сайте производителя. Прогноз состояния диска Intel здесь несколько отличается и все потому, что свои данные диск передал корректно.

    Прогноз состояния

    Если верить программе, то диск выйдет из строя в 2020 году.

    Как производится расчет времени? С этим можно подробно ознакомиться на сайте производителя. Для этого достаточно нажать в окне программы на кнопку «Как вы это считаете?».

    Всеми уважаемая компания Intel пользователям своих дисков дает рекомендации. Там четко описана работа диска SSD, ее принцип и желательное количество информации. Обычно это 75% от всего объема. Резерв в 15-20% свободного места оставлять нужно обязательно. Так устройство будет работать быстрее и стабильнее.

    Если подводить итог, то можно сказать с уверенностью, что диск SSD уместен там, где есть ОП и необходимые программы. Хорошо покажет себя этот диск на сервере, когда будет кешировать статичные данные.

    Самое главное преимущество

    Теперь несколько слов о том, почему именно SSD диски оказываются такими быстрыми и в чем их основное отличие от всех предыдущих разработок.

    Первой причиной можно назвать чип контролера. Кроме того, что он интеллектуальный, он еще и многоканальный. Это позволяет производить запись одновременно в каждый чип диска. Отсюда хорошие скоростные данные.

    Если вы имеете не самую дешевую модель диска, то можете не сомневаться, что там есть элементы, дополнительно устанавливаемые на плату. например, конденсаторы, сохраняющие данные в кеш памяти, если вдруг происходит сбой в питании.

    Когда в диске большая часть ячеек станет непригодной для записи, то при условии, что прошивка качественная, диск блокируется для записи. С этого момента он работает в режиме чтения данных и только. Таким образом, все данные пользователя сохраняются. Появляется возможность создать копию, пока диск полностью не вышел из строя.

    Читать еще:  Зачем ноутбуку ssd

    В заключении хотелось бы рассказать о таком твердотельном диске как RAM SSD. Это гибридное устройство, имеющее энергонезависимый чип. В принципе он такой же как модуль оперативной памяти компьютера. Преимущество этого устройства в чрезвычайно высокой скоростью записи и чтения данных. Использование его помогает ускорить работу при больших базах данных.

    В таком устройстве есть свой аккумулятор, он особенно актуален, когда нет электроэнергии или питание не стабильно. Есть так же и системы, осуществляющие резервное копирование, но этим обладают только дорогие модели. При этом копирование происходит на носитель HDD.

    Система это устройство считает жестким диском. И выглядит он примерно так.

    RAM SSD RAM SSD

    Иногда можно увидеть и такой вариант, как PCI Express X1.

    RAM SSD PCI Express X1 RAM SSD PCI Express X1

    И везде один и тот же принцип работы. И чипами флеш-памяти здесь являются RAM модули.

    Видео: SSD диск

    xTechx.ru

    Новости Высоких Технологий

    SSD (твёрдотельный) накопитель, что это? Из чего состоит и как работает SSD.

    SSD (solid state drive, накопитель на твёрдотельной памяти, твёрдотельный накопитель — рус.) — накопитель информации, основанный на чипах энергонезависимой памяти, которые сохраняют данные после отключения питания. Являются относительно новым видом носителей информации, а первое проявление и развитие, чипы энергонезависимой памяти получили от Flash накопителей и обычной RAM памяти.

    Содержит такие же интерфейсы ввода-вывода как и современные жёсткие диски. В SSD не используются движущиеся части и элементы как в электромеханических устройствах (жёсткие диски, дискеты), что исключает вероятность износа механическим путём.

    Большинство современных твёрдотельных накопителей основаны на энергонезависимой NAND памяти. Существуют накопители корпоративного класса, которые используют RAM память вкупе с резервными системами питания. Это даёт очень большие скорости передачи данных, но и цена одного гигабайта очень высока по меркам рынка.

    Существуют гибридные версии SSD и HDD накопителей.

    Они включают магнитные пластины для большого объёма хранимой информации и небольшой по объёму SSD накопитель в одном корпусе. Самые часто использующиеся данные хранятся в SSD накопителе и обновляются по мере их актуальности из блока HDD. При обращении за этими данными, они считываются с высокой скоростью из твёрдотельной памяти не обращаясь к более медленным магнитным пластинам.

    Из чего состоят SSD накопители .

    * на примере NAND памяти

    Твёрдотельный накопитель состоит из самих чипов NAND, управляющего микроконтроллёра привносящего все функции, чипа энергозависимой кеш памяти и печатной платы на которой всё это распаяно.

    Иногда в SSD накопителях используется небольшая батарея, чтобы при отключении питания, все данные из кэша можно было бы переписать в энергонезависимую память и сохранить все данные в целостности. Есть прецеденты, что в накопителях с MLC памятью при отключении питания, пропадала часть или все данные. С SLC памятью, таких проблем замечено не было.

    Практически все твёрдотельные накопители высокого, среднего и бюджетного класса используют энергонезависимую NAND (flash) память из-за её относительно низкой стоимости, способности сохранять данные без постоянного поддержания питания и возможность реализации технологии сохранения данных при неожиданном отключении питания.

    Благодаря компактной компоновке чипов, производители могут выпускать SSD накопители в формфакторе 1.8; 2.5; 3.5 и меньше, если речь идёт о устройствах без защитных упаковок. Например для ноутбуков или внутреннего размещения в компьютере.

    В большинстве SSD накопителей используется дешёвая MLC (Multi Level Cell) — память, которая может вмещать в одну ячейку более одного бита. Это очень результативно сказывается на цене готового изделия и способствует популяризации данных накопителей. Но есть у MLC памяти и большие недостатки. Это низкая долговечность ячеек и более низкая скорость записи и чтения, чем у накопителей на основе SLC (Single Level Cell).

    SLC записывают только один бит в ячейку и это обеспечивает до 10 раз лучшую долговечность и до 2-х раз более высокую скорость в сравнении с MLC. Есть и один недостаток — цена накопителей на SLC памяти примерно в два раза выше чем цена накопителей на MLC памяти. Это обусловлено большими затратами на производство, а в особенности потому, что чипов SLC того же объёма, требуется в среднем в два раза больше для достижения того же объёма в сравнении с MLC.

    Практически все показатели SSD накопителя зависят от управляющего контроллёра. Он включает в себя микропроцессор, который управляет всеми процессами памяти с помощью специальной прошивки; и моста между сигналами чипов памяти и шины компьютера (SATA, USB).

    Функции современного SSD контроллёра:

    • TRIM.
    • Чтение запись и кеширование.
    • Коррекция ошибок (ECC).
    • Шифрование (AES).
    • Возможность S.M.A.R.T мониторинга.
    • Пометка и запись о нерабочих блоках для добавления их в чёрный список.
    • Сжатие данных (Sandforce контроллёры например).

    Все контроллёры памяти нацелены на параллельно подключенную NAND память. Так как шина памяти одного чипа очень мала (максимум 16 бит), используются шины многих чипов подключенных параллельно (аналогия RAID 0). К тому же, отдельно взятый чип отнюдь не обладает отличными характеристиками, а наоборот. Например высокую задержку ввода-вывода. Когда чипы памяти параллельно объединены, эти задержки скрываются, распределяясь между ними. Да и шина растёт пропорционально каждому добавленному чипу, вплоть до максимальной пропускной способности контроллёра.

    Многие контроллёры, умеют использовать SATA 6 Гбит/c, что в купе с контроллёрами поддерживающими скорость обмена данными 500мб/c, даёт ощутимый прирост производительности в чтении/записи и полное раскрытие потенциала SSD накопителя.

    В SSD накопителях применяется кэш память в виде энергозависимой DRAM микросхемы, наподобие как в жёстких дисках.

    Но в твёрдотельных накопителях она несёт ещё одну важную функцию. Часть прошивки и самые часто изменяющиеся данные находятся в ней, сокращая износ энергозависимой NAND памяти. В некоторых контроллёрах, не предусмотрено использование кеш памяти, но тем не менее они достигают высоких показателей в скорости (SandForce).

    Интерфейсы для подключения SSD.

    Самыми распространёнными интерфейсами для SSD потребительского класса являются SATA 6 Гбит/c, PCI-Express и USB 3.0. Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя.

    В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA).

    Преимущества и недостатки SSD накопителей в сравнении с HDD.

    Плюсы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками):

    • Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.
    • Значительно более высокая скорость произвольного доступа.
    • Значительно более высокая скорость доступа.
    • Скорость передачи данных значительно выше.
    • Не требуется дефрагментация.
    • Беззвучны, так как не имеют механических частей.
    • Не создают вибраций.
    • Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций.
    • Немного меньшее энергопотребление.

    Минусы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками).

      Износ ячеек. Хоть в SSD накопителях и отсутствуют механические части, чипы памяти изнашиваются (mlc

    10000 перезаписей, slc

    100000).

  • Ёмкость значительно меньше.
  • Цена значительно выше по соотношению ГБ/$
  • Невозможность восстановить утерянные данные после команды TRIM или просто после форматирования.
  • В твёрдотельных накопителях применяется команда (инструкция) TRIM для увеличения скорости записи. Совместно с некоторыми микроконтроллёрами, TRIM позволяет добиться и небольшого увеличения скорости чтения. Все твурдотельные накопители, которые выпускаются с 2012 года имеют поддержку TRIM. В более ранних, для включения данной инструкции может потребоваться прошивка новой микропрограммой. В большинстве случаев, при прошивке все данные безвозвратно удаляются.

    SSD накопители ещё совсем новое поколение накопителей информации и они не являются сбалансированными во всех отношениях продуктами. Тем не менее, для энтузиастов, клиентов корпоративного класса и использования в серверных системах они выгодно отличаются по показателю производительности, что может быть решающим фактором к покупке. Новый виток эволюции, твёрдотельные накопители получат с массовым производством чипов памяти Ferroelectric RAM (FRAM, FeRAM). Это позволит повысить уровень долговечности ячеек SSD накопителей.

    Но не факт что за SSD накопителями будущее. Каждый новый техпроцесс, как показала практика, уменьшает скорость чтения/записи и увеличивает количество возникающих ошибок, которые тоже нужно убирать с помощью системы коррекции ошибок в ущерб производительности. Причём для SLC этот показатель приемлем, но вот с MLC и TLC (triple level cell) всё очень и очень печально. С каждым новым поколением, без значительных новых прорывов, скорость будет падать. А к 4 нм, опустится практически до уровня HDD 2012 года.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector