Что такое SSD-накопитель

Что такое SSD-накопитель

SSD или твердотельный накопитель — это тип запоминающего устройства, которое используется в компьютерах для длительного хранения данных и информации (внутренняя память ПЗУ – постоянное запоминающее устройство).

Накопители SSD данных приходят на замену привычным жёстким дискам (винчестер) и предназначены для тех же задач. При этом твердотельные накопители в несколько раз превосходят их по скорости. Благодаря этому, ваш компьютер быстрее включается, загружаются программы или игры, если они чувствительны к скорости носителя.

История дисков

Жесткие магнитные диски имеют весьма продолжительную (разумеется, по меркам развития компьютерных технологий) историю. В 1956 году компания IBM выпустила малоизвестный компьютер IBM 350 RAMAC, который был оснащен огромным по тем меркам накопителем информации в 3,75 МБ.

В этих шкафах можно было хранить целых 7,5 МБ данных

Для построения такого жесткого диска пришлось установить 50 круглых металлических пластин. Диаметр каждой составлял 61 сантиметр. И вся эта исполинская конструкция могла хранить… всего одну MP3-композицию с низким битрейтом в 128 Кб/с.

Вплоть до 1969 года этот компьютер использовался правительством и научно-исследовательскими институтами. Еще каких-то 50 лет назад жесткий диск такого объема вполне устраивал человечество. Но стандарты кардинально изменились в начале 80-х.

На рынке появились дискеты формата 5,25-дюймов (13,3 сантиметра), а чуть позднее и 3,5- и 2,5-дюймовые (ноутбучные) варианты. Хранить такие дискеты могли до 1,44 МБ-данных, а ряд компьютеров и того времени поставлялись без встроенного жесткого диска. Т.е. для запуска операционной системы или программной оболочки нужно было вставить дискету, после чего ввести несколько команд и только потом приступать к работе.

За всю историю развития винчестеров было сменено несколько протоколов: IDE (ATA, PATA), SCSI, который позднее трансформировался в ныне известный SATA, но все они выполняли единственную функцию «соединительного моста» между материнской платой и винчестером.

От 2,5 и 3,5-дюймовых флоппи-дисков емкостью в полторы тысячи килобайт, компьютерная индустрия перешла на жесткие диски такого же размера, но в тысячи раз большим объемом памяти. Сегодня объем топовых 3.5-дюймовых HDD-накопителей достигает 10 ТБ (10 240 ГБ); 2.5-дюймовых — до 4 ТБ.

История твердотельных SSD-накопителей значительно короче. О выпуске устройства для хранения памяти, которое было бы лишено движущихся элементов, инженеры задумались еще в начале 80-х. Появление в эту эпоху так называемой пузырьковой памяти было встречено весьма враждебно и идея, предложенная французским физиком Пьером Вейссом еще в 1907 году в компьютерной индустрии не прижилась.

Суть пузырьковой памяти заключалась в разбиении намагниченного пермаллоя на макроскопические области, которые бы обладали спонтанной намагниченностью. Единицей измерения такого накопителя являлись пузырьки. Но самое главное — в таком накопителе не было аппаратно движущихся элементов.

О пузырьковой памяти очень быстро забыли, а вспомнили лишь во время разработки накопителей нового класса — SSD.

В ноутбуках SSD появились только в конце 2000-х. В 2007 году на рынок вышел бюджетный ноутбук OLPC XO–1, оснащенный 256 МБ оперативной памяти, процессором AMD Geode LX–700 с частотой в 433 МГц и главной изюминкой — NAND флеш-памятью на 1 ГБ.

OLPC XO–1 стал первым ноутбук, который использовал твердотельный накопитель. А вскоре к нему присоединилась и легендарная линейка нетбуков от Asus EEE PC с моделью 700, куда производитель установил 2-гигабайтный SSD-диск.

В обоих ноутбуках память устанавливалась прямо на материнскую плату. Но вскоре производители пересмотрели принцип организации накопителей и утвердили 2,5-дюймовый формат, подключаемый по протоколу SATA.

Емкость современных SSD-накопителей может достигать 16 ТБ. Совсем недавно компания Samsung представила именно такой SSD, правда, в серверном исполнении и с космической для обычного обывателя ценой.

Для чего применяется

Назначение устройства SSD, установленного в ноутбук или ПК, не отличается от функционала классического винчестера. Накопитель позволяет устанавливать операционную систему и хранить файлы пользователя. К недостаткам изделий относят высокую стоимость и ограничение по вместимости.

Например, существуют HDD вместимостью до 14 ТБ, а максимальная емкость серийных SSD на осень 2019 г. не превышает 6 ТБ. При этом цена диска SSD объемом 6 ТБ превышает стоимость HDD, вмещающего 14 ТБ информации, в 3 раза.

Схема устройства

Накопитель состоит из набора энергонезависимых микросхем флэш-памяти NAND, которые установлены на печатной плате внутри пластикового или металлического корпуса стандарта 2,5 дюйма. В конструкции предусмотрен контроллер управления и отдельная буферная память стандарта DDR3. Также существуют устройства с уменьшенными размерами (форм-фактор М.2), которые устанавливаются в специальные разъемы на материнской плате. Такой накопитель выглядит как плоская печатная плата с установленными чипами и электронными компонентами.

SSD не содержит движущихся механических частей.

Стандартные диски формата 2,5 дюйма подключаются к интерфейсу SATA, накопитель работает при подаче постоянного напряжения 12 и 5 В от компьютерного блока питания. Для портативной техники выпускаются низкопрофильные диски стандарта mSata. Также бывают устройства формата PCI Express AIC, которые устанавливаются в разъем PCI Express на материнской плате (решение для рабочих станций или серверов).

Особенности SSD и HDD как информационных носителей

Экономия энергии

Отсутствие механических компонентов у SSD, а также кэширование сильно оптимизируют потребление энергии, что не только позволяет существенно снизить ее расход при работе компьютера, но и увеличить срок работы ноутбуков с таким видом накопителя только от аккумуляторов при отсутствии электропитания из сети.

Производительность

Многочисленные тесты, а также опыт в эксплуатации показывают, что твердотельный накопитель значительно лучше будет справляться с многопотоковыми задачами. Даже недорогая модель SSD позволяет работать с несколькими графическими программами, базой данных и просматривать видео в интернете без перегрузки системы и замедлении от нее откликов, что является одним из существенных недостатков HDD при многозадачной нагрузке.

Потребляемая мощность

Из повышенной производительности напрямую следует еще одна причина чем диск ssd  будет лучше hdd — твердотельный накопитель потребляет намного меньше мощности  в сравнении с винчестером, что ведет к лучшей работе всей система.

Стоимость

К сожалению, даже достаточно бюджетные твердотельные накопители на порядок выше по стоимости, чем обычные винчестеры, и это один из значительных недостатков SSD.

Высокая стоимость здесь даже не связана с плюсами производительности, как могло бы показаться на первый взгляд.

Все дело в том, что производство твердотельных накопителей представляет из себя достаточно сложный с технологической точки зрения, так как для него требуется современное точное оборудование, а также электросхемы, на производство которых требуются также затраты. Но даже если со временем удалось снизить затраты на сам производственный процесс, то все для производства микросхем продолжают требоваться редкоземельные элементы, которые достаточно сложно все еще получать.

Поэтому, пока не будут найдены серьезные альтернативы в материалах изготовления, главным из преимуществ винчестера будет то, что  HDD незаменимой альтернативой для рядовых пользователей с более доступной ценой.

Емкость

Еще несколько лет назад между твердотельным устройством и классическим дисковым накопителем по критерию емкости была значительная разница, поэтому вопросов какой накопитель лучше ssd или hdd даже не возникало.

Дело в том, что тогда не было твердотельного диска, который по объему мог соответствовать винчестеру. Сейчас ситуация существенно меняется, хотя большие по емкости (до 15 ТТБ) SSD вы можете встретить как замену HDD только на производстве.

Для обычного потребителя крайний верхний уровень емкости накопителя у SSD все еще составляет 4ТТБ. В сравнении с 14ТТБ у винчестеров, становится понятно, что несмотря на попытки разрыв по емкости сократить, он все еще существует и HDD тут лидирует.

Сроки эксплуатации

Благодаря отсутствию механических деталей SSD будет меньше страдать от механических и физических повреждений.

В случае же с HDD ситуация будет обратно. Так как (как уже отмечалось выше) головка диска находится очень близко к намагниченным поверхностям, то попадание в этот зазор пыли, может привести к постепенному выходу из строя винчестера. Так же, любая сильная вибрация или тряска, не говоря уже об ударах от падения, может привести к появлению в следствие этого так называемых “битых кластеров” — областей на дорожках диска, которые больше не пригодны к записи. В особо тяжелых случаях это приводит к потере данных, а также к выходу из строя всего накопителя, что является одним из серьезных недостатков HDD.

Именно поэтому даже относительно бюджетные ноутбуки начинают оснащать SSD дисками: при падении или от тряски при переноске с таким внутренним информационным носителем утраты данных не произойдет да и сам он вряд ли выйдет из строя.

Что же касается емкого жесткого диска, то он будет идеальным решением для хранения тяжелых файлов и мультимедиа на стационарных компьютерах — это одно из неоспоримых преимуществ для hdd.

Многие предпочитают переносные жесткие диски для ноутбуков — в них винчестер обычно заключен в жесткий противоударный корпус и подключается к ноутбуку или компьютеру через USB-разъем.Однако такой диск все равно не застрахован от серьезных повреждений и так же внезапной пропажи, что опять же ведет к безвозвратной утери данных.

Однако не смотря на свою надежность, SSD все же обладает существенным минусом — срок его работы зависит от количества циклов перезаписи блоков его памяти. То есть, если каждый день ведется активная работа по копированию, удалению и сохранению большого количества информации, твердотельный накопитель достаточно быстро в сравнении с тем же HDD выйдет из строя.

Казалось бы, обойти этот момент можно легко, если приобрести модель с большим количеством циклов перезаписи, но к сожалению стоимость такого носителя будет намного выше, чем у аналогового HDD.

Поэтому все еще отдается предпочтение именно винчестерам если необходимо сохранить большое количество информации в течение долгого времени, при этом параллельно ведя работу с ней.

Как работает SSD

На протяжении десятилетий компьютеры хранили данные на жёстких дисках (HDD), в которых используется вращающийся диск и рычаг, перемещающийся по диску для чтения данных. Подвижные компоненты жёстких дисков – это элементы компьютерного оборудования, которые наиболее часто выходят из строя – ломаются.

Принципы работы SSD совсем другие. В твердотельном накопителе есть чип, созданный с использованием флеш-памяти NAND, поэтому SSD не полагаются на какие-либо движущиеся части при работе, что делает их более долговечными.

SSD или HDD служат долговременной памятью компьютера, храня файлы, даже когда устройство выключено.

Они работают вместе с кратковременной памятью системы (ОЗУ) и процессором, для доступа и использованию данных, включая операционную систему, программы, документы, игры, изображения и музыку.

Например, если вы хотите получить доступ к данным из электронной таблицы и внести некоторые изменения, вот что происходит:

1. Программы и файлы хранятся на вашем накопителе — электронная таблица, к которой вы хотите получить доступ.
2. Когда вы открываете электронную таблицу, главный процессор передаёт данные с SSD или жёсткого диска в оперативную память компьютера, для краткосрочного доступа и использования. На этом этапе твердотельные накопители могут продемонстрировать свою ценность, поскольку ускоряют процесс передачи данных по сравнению с жёсткими дисками, то есть количество времени, необходимое для загрузки программ и файлов.
3. Затем процессор получает доступ к данным из оперативной памяти, которая действует как банк доступного рабочего пространства компьютера. И память используется для «запуска» программы.

Знание разницы между памятью вашего компьютера и хранилищем поможет понять важность наличия хорошего запоминающего устройства.

Установка твердотельного накопителя — один из самых простых способов улучшить почти каждый аспект производительности вашей системы. Благодаря этому, медленная загрузка останется в прошлом.

Типы SSD накопителей

Существует два типа SSD твердотельных накопителей для потребителей: SATA и NVMe.

Не все твердотельные накопители совместимы с каждым компьютером, точнее, материнской платой, поэтому важно знать тип, формфактор и интерфейс накопителя, который вы можете использовать на своём компьютере.

SSD SATA 2.5-дюйма

Первым типом SSD, который был представлен потребителям, SATA (serial ATA).2,5-дюймовый диск, помещающийся внутрь отсека для жёстких дисков.

Поскольку многие пользователи заменяют свои жёсткие диски твердотельными накопителями, 2,5-дюймовые SSD стали стандартом. Они спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму необходимость замены соединительных кабелей AHCI (расширенный интерфейс хост-контроллера). Это максимально упрощает переход на более производительный накопитель данных.

SSD NVMe M.2 PCIe

Самые быстрые твердотельные накопители на рынке сегодня — NVMe.М.2, а SSD PCIe размером с жевательную резинку.

Вы можете увидеть, что они взаимозаменяемо помечены как M.2, PCIe, NVMe или как комбинация этих терминов, что может сбивать с толку. Проще говоря, M.2, является формфактором этой технологии, он изначально был разработан для установки внутри ПК как карт расширения внутренней памяти.

В сочетании с интерфейсом PCIe (peripheral component interconnect express) эта технология позволяет передавать данные быстрее, чем SATA.

NVMe (энергонезависимая экспресс-память) — это протокол связи, разработанный специально для твердотельных накопителей, который снижает нагрузку на ЦП (Центральный процессор) и оптимизирует операции для увеличения ввода-вывода (ввода-вывода) за секунду снижения задержки — всё это увеличивает начальное значение.

Вместе технологии NVMe, M.2 и PCIe создают самые быстрые твердотельные накопители для хранения данных, которые когда-либо видел рынок, и они продолжают становиться всё быстрее.

Плюсы и минусы SSD

Если подытожить всё вышесказанное, то SSD-накопители перед HDD имеют следующие преимущества:

1. Более высокая скорость обработки данных. При этом SSD сам по себе не способен повлиять, к примеру, на качество графики в видеоиграх, но обеспечивает более резвую их загрузку и ускоряет систему.
2. Отсутствие какого-либо шума при работе. Слышали когда-нибудь, как «скрипит» старый жёсткий диск при нагрузке на память компьютера? С SSD такого просто не будет ввиду того, что в нём фактически отсутствуют механические детали.
3. Отсутствие снижения производительности при невыполнении дефрагментации. Как мы уже упоминали выше, дефрагментации такие диски не требуют вовсе.
4. Сниженное энергопотребление.
5. Компактность.

Что касается недостатков SSD, то большинство из них весьма условны. Среди минусов использования SSD стоит выделить:

1. Возможность подключения современных моделей SSD далеко не ко всем ноутбукам, особенно если речь идёт об устаревшей технике.
2. Низкая устойчивость к перепадам напряжения и электромагнитному излучению.
3. Ограниченное количество циклов перезаписи данных.

Справка. Если на компьютере планируется хранить постоянно заменяемые и перезаписываемые объёмы данных, то в данном случае HDD действительно может стать лучшим вариантом.

Чтобы не «перегружать» твердотельный накопитель излишним количеством информации, производители рекомендуют пользователям по возможности прибегать к «облачному» хранению данных, а также регулярно отслеживать состояние диска при помощи специального ПО.

Чем отличается SSD от HDD

Стандартные жесткие диски оборудованы шпинделем с приводом от электрического двигателя. На шпинделе установлены диски из специального магнитного материала, для записи и считывания информации используется головка. Чувствительный элемент установлен на рычаге, который перемещается при помощи электромагнитного привода. В конструкции жесткого диска предусмотрен контроллер, управляющий работой исполнительных механизмов. В процессе работы происходит непрерывное вращение дисков и перемещение головок, что вызывает появление посторонних шумов.

Устройство твердотельного накопителя SSD в корне отличается от магнитных накопителей.

Твердотельный диск устроен иначе – запись информации производится в ячейки памяти, механические компоненты отсутствуют. За счет отказа от подвижных элементов удалось увеличить скорость обмена информацией и увеличить срок службы. Поскольку в конструкции не предусмотрены хрупкие головки, то накопители SSD лучше переносят ударные нагрузки.

Дополнительным отличием изделий SSD является малый вес и уменьшенные габариты (из-за отсутствия силовых приводов и вращающихся дисков).

Чем проверить скорость чтения/записи SSD накопителя

CrystalDiskMark

Очень простая и бесплатная программа для теста скорости работы дисков (HDD, SSD, и др. накопителей). Для начала теста нужно:

1. загрузить и извлечь утилиту из архива (возможно, вам понадобится архиватор);
2. после запуска программы указать количество циклов чтения/записи (по умолчанию, стоит 5), размер файла для теста (по умолчанию 1 ГБ), и выбрать букву диска. В большинстве случаев, можно сразу же указать букву диска, а остальное ничего не менять;
3. нажать кнопку «All» и дождаться окончания операции (см. скриншот ниже).

Расшифрую некоторые моменты:

1. Seq — последовательная скорость чтения/записи (т.е. если вы будете, например, копировать большой файл на этот диск — то скорость копирования составит примерно 470 МБ/с, см. скрин выше). Многие производители в основном на упаковке (и рекламе) указывают именно этот параметр;
2. 4KiB — случайное чтение/запись блоков размеров в 4 КБ (в программе реализовано несколько таких тестов с разной глубиной и потоком). Рекомендую обращать внимание, в первую очередь, на строку 4KiB Q1T1.

Ремарка! Вообще, многие пользователи (в основном) смотрят на последовательную скорость чтения/записи (Seq). Однако, если верить статистике, то больше половины операций (>70%) с диском приходится на небольшие файлы.

И производительность многих программ (той же Windows) гораздо сильнее зависит от скорости чтения/записи SSD случайных блоков в 4 КБ (о которых, обычно, никто не сообщает в рекламе. О реальных тестах можно узнать на специализированных сайтах, например, одна из таких табличек, актуальная на сегодняшний день, приведена ниже).

AS SSD Benchmark

Бесплатная утилита для тестирования скорости работы SSD накопителей. Также программа позволяет получить подробную информацию о самом накопителе (производитель, модель и пр.), текущих драйверах, объеме занятого/свободного места.

По представлению результатов мало чем отличается от предыдущей утилиты: также отображается небольшая табличка со скоростью чтения/записи на диск при различных условиях (разве только здесь еще появляются очки (Score), и результаты теста можно отправить в скриншот или XML файл).

SSD-Z

Сравнительно-малоизвестная утилита, предлагающая достаточно богатый функционал. С помощью нее вы сможете:

1. провести тест скорости работы SSD диска (см. раздел «Benchmark»);
2. узнать показатели SMART (само-диагностика накопителя);
3. посмотреть температуру;
4. узнать время работы, емкость, поддерживаемые интерфейсы;
5. определить серийный номер, модель, производителя;
6. узнать о поддерживаемых технологиях (тот же TRIM) и пр.

Кстати, не могу не отметить, что хоть эта утилита и специализируется на SSD, но она работает и с большинством HDD дисков, предлагая аналогичный функционал.

Добавлю, что SSD-Z не нуждается в установке (т.е. программу можно записать на любую из флешек и всегда иметь под-рукой).

HD Tune

Многофункциональная программа для работы с жесткими дисками (HDD), твердотельными накопителями (SSD), USB-флешками и пр. С помощью HD Tune можно:

1. провести тест быстродействия и производительности (см. разделы «Тесты» и «Файл-тесты»);
2. просмотреть показания SMART;
3. просканировать диск на наличие ошибок;
4. узнать текущую температуру накопителя;
5. получить информацию о серийном номере диска, его размере, буфере обмена, прошивки и пр.;
6. отрегулировать уровень шума (актуально для «шумных» HDD);
7. удалить файлы с диска так, чтобы их никто не смог восстановить.

Что касается теста скорости: то программа показывает не только конкретный показатель (величину), но и строит график (в идеале он должен напоминать прямую без больших волн). Пример на скриншоте выше.

Через командную строку (в Windows 10/11)

Если возможности установить стороннее приложение нет — можно воспользоваться командной строкой и средством WinSAT (примечание: актуально для современных Windows 10/11).

Для проверки:

1. запустите командную строку от имени администратора;
2. затем введите команду winsat disk -drive C и нажмите Enter (вместо «C» — укажите свою букву диска);
3. через некоторое время вы увидите основные показатели (о них чуть ниже);
4. Disk Random 16.0 Read – скорость чтения случайных 256 блоков размером 16 Кб;
5. Disk Sequential 64.0 Read – скорость чтения последовательных 256 блоков размером 64 Кб (прим.: обычно она всегда выше, чем случайная… и именно ее размещают на упаковке диска в качестве рекламы);
6. Disk Sequential 64.0 Write – скорость записи последовательных 256 блоков размером 64 Кб.

Где посмотреть реальные тесты дисков

Эти данные могут вам пригодиться при покупке нового SSD (чтобы выбрать наиболее быстрый накопитель исходя из своих возможностей). Ведь всегда лучше доверять тем цифрам, которые получены на практике, чем обещаниям производителей на упаковке …

Кстати, если подбираете диск для ноутбука, то некоторые азы и моменты, на которые следует обратить внимание — можете почерпнуть из одной моей прошлой статьи (ссылка ниже).

Очень удобный сайт для сравнения производительности ЦП, видеокарт, жестких дисков, SSD и пр. На сайте собраны реальные тесты SSD дисков (почти 1000 шт.). Результаты представлены в табличке, которую можно сортировать по любой из колонок (объем, скорость записи/чтения, цена, оценка пользователей и т.д.).

Таким образом достаточно легко отобрать себе именно то, что нужно.

Кстати, здесь же на сайте можно загрузить спец. утилиту и проверить производительность основных своих компонентов: ЦП, памяти, видеокарты и пр.

Аналогичный сайт (правда, таблиц здесь куда больше). Кроме SSD, собрана статистика по процессорам, видеокартам, ОЗУ, HDD и пр. комплектующим.

Кстати, ниже привел небольшое видео, которое показывает разницу в скорости работы компьютера (при использовании M2 NVME, SSD, HDD) на практике (от момента включения устройства до входа в игру!).

Итог

Подводя итог сравнения HDD и SSD, хочется четко определить основные преимущества каждого типа накопителей.

Достоинства HDD: емкие, недорогие, доступные.

Недостатки HDD: медленные, боятся механических воздействий, шумные.

Достоинства SSD: абсолютно бесшумные, износоустойчивые, очень быстрые, не имеют фрагментации.

Недостатки SSD: дорогие, теоретически имеют ограниченный ресурс эксплуатации.

Без преувеличения можно сказать, что одним из самых эффективных методов апгрейда старенького ноутбука или компьютера остается установка SSD-накопителя вместо HDD. Даже при самой свежей версии SATA можно добиться троекратного прироста производительности.

Отвечая на вопрос, кому нужен тот или иной накопитель, приведу несколько аргументов в пользу каждого типа:

Им нужен HDD:

• Хранят огромные коллекции фильмов, музыки и программ
• Мечтают о покупке хорошего ноутбука до $400–500
• Рядовые пользователи, которые используют компьютер для серфинга, мультимедиа-развлечений и социальных сетей
• Те, кто работают с видео и фото (для хранения)

Им нужен SSD:

• Любители путешествовать и те, кто не сидят на месте
• Те, кому нравится наблюдать за мгновенным запуском приложений и самой системы
• Те, кто работают с видео и фото (для самой обработки)
• Музыканты и звукорежиссеры (вспоминаем пункт о шуме)

И если вы чувствуете, что ваш компьютер явно не справляется с рядовыми задачами, а от шума постоянно щелкающего и гудящего винчестера откровенно болит голова, пришло время для установки SSD. А идеальная таблетка на все случаи жизни: SSD — для приложений, системы и работы, HDD — для хранения данных.

Дискового пространства не бывает много. Внешние USB-накопители могут стать отличным решением, ведь их максимальный объем в среднем ценовом сегменте может достигать 4 ТБ, а этого вполне хватит для хранения золотой коллекции фильмов в качестве Full HD.

Как вам статья?