Вверх


Компьютер » Жесткие диски и SSD

Твердотельный накопитель (SSD)

     Твердотльный накопитель (англ. solid-state drive, SSD) — компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер. Наиболее распространенный вид твердотельных накопителей использует для хранения информации Флеш-память типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создается на базе DRAM-памяти, снабженной дополнительным источником питания — аккумулятором.
 
     В настоящее время твердотельные накопители используются не только в компактных устройствах — ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах, планшетах, но могут быть использованы и в стационарных компьютерах для повышения производительности.
 
     По сравнению с традиционными жёсткими дисками (HDD), твердотельные накопители имеют меньший размер и вес, но в несколько раз (6—7) большую стоимость за гигабайт и значительно меньшую износостойкость (ресурс записи).
 
     Небольшие твердотельные накопители могут встраиваться в один корпус с магнитными жёсткими дисками, образуя гибридные жёсткие диски (англ.)русск. (SSHD, Solid-state hybrid drive). Флеш-память в них может использоваться либо в качестве буфера (кэша) небольшого объёма (4—8 ГБ), либо, реже, быть доступной как отдельный накопитель (Dual-drive hybrid systems). Подобное объединение позволяет воспользоваться частью преимуществ флеш-памяти (быстрый случайный доступ) при сохранении небольшой стоимости хранения больших объёмов данных.
 
 
1978 год — американская компания StorageTek разработала первый полупроводниковый накопитель современного типа (основанный на RAM-памяти).
1982 год — американская компания Cray представила полупроводниковый накопитель на RAM-памяти для своих суперкомпьютеров Cray-1 со скоростью 100 МБит/с и Cray X-MP со скоростью 320 МБит/с, объёмом 8, 16 или 32 миллиона 64 разрядных слов.
1995 год — израильская компания M-Systems представила первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти.
2007 год — Компания ASUS выпустила нетбук EEE PC 701 с SSD-накопителем объёмом 4ГБ.
2008 год — Южнокорейской компании Mtron Storage Technology удалось создать SSD-накопитель со скоростью записи 240 МБ/с и скоростью чтения 260 МБ/с, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле. Объём данного накопителя — 128 ГБ.
В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel, Kingston, Samsung Electronics, SanDisk, Corsair, Renice, OCZ Technology, Crucial и ADATA. Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba.
 
     В 2013 году на рынке были представлены SSD-накопители с объёмами 64, 80, 120, 256, 512 гигабайт, отдельные модели имеют ёмкость 0.7, 0.8, 1, 1.6 терабайт. Основными интерфейсами подключения стали SATA III (до 600 МБ/с), набирали популярность интерфейсы на базе PCI Express (до 0.5, 1 или 2 ГБ/с для PCIe Gen.2, 1-4 ГБ/с для PCIe Gen.3). Компактные накопители для ноутбуков начали переход от mSATA на NGFF (M.2). За 2012 год поставки SSD составили около 34 миллионов устройств, основные рынки: потребительский, серверный, индустриальные применения. Цены на 128 ГБ SSD в 2013 году находились в пределах 70—85 долларов США.
 
Ниже предоставлены изображения разобранных жестких дисков, слева HDD, справа SSD
 
 
 
NAND SSD
 
Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 1 доллара США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям — жёстким дискам — в скорости записи, но компенсировали это высокой скоростью поиска информации (начального позиционирования). С 2012 года уже выпускаются твердотельные накопители со скоростью чтения и записи, во много раз превосходящие возможности жёстких дисков. Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.
 
RAM SSD
 
Эти накопители построены на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) наподобие RAM drive, и характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость. Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели — системами резервного и/или оперативного копирования. Примером таких накопителей является I-RAM. Пользователи, обладающие достаточным объёмом оперативной памяти, могут организовать виртуальную машину и расположить её жёсткий диск в ОЗУ и оценить производительность.
 
Преимущества SSD 
 
- Отсутствие движущихся частей, отсюда:
 а) Полное отсутствие шума (уровень шума — 0 дБ);
 б) Высокая механическая стойкость (кратковременно выдерживают порядка 1500 g);
- Стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации; более того, блоки, идущие подряд с точки зрения операционной системы, из-за выравнивания износа (wear leveling) будут расположены в случайном порядке.
- Скорость чтения/записи выше, чем у распространенных жёстких дисков, и близка к пропускной способности интерфейсов (SAS/SATA II 300 МБайт/с, SAS/SATA III 600 МБайт/с). Для твердотельных накопителей были разработаны более быстрые интерфейсы: mSATA, NGFF (M.2), SATA Express, NVM Express (стандарт на подключение SSD по шинам PCI Express)
- Количество случайных операций ввода-вывода в секунду (IOPS) у SSD на несколько порядков выше, чем у жёстких дисков.
- Низкое энергопотребление
- Широкий диапазон рабочих температур;
- Намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям;
- Малые габариты и вес.
 
Недостатки
 
- Главный недостаток NAND SSD — ограниченное количество циклов перезаписи. Обычная (MLC, Multi-level cell, многоуровневые ячейки памяти) флеш-память позволяет записывать данные примерно 3000—10000 раз. Более дорогостоящие виды памяти (SLC, Single-level cell, одноуровневые ячейки памяти) — около 100 000 раз.[8] Для борьбы с неравномерным износом применяются схемы балансирования нагрузки. Контроллер хранит информацию о том, сколько раз какие блоки перезаписывались, и при необходимости «меняет их местами».[9] При выработке ресурса накопитель перейдет в режим «только для чтения», что позволит скопировать данные[10][11]. Данный недостаток отсутствует у RAM SSD, а также у нескольких перспективных технологий, которые к концу 2010-х могут заменить флеш-память, например, FRAM, где ресурс может составлять десятки лет в режиме непрерывной перезаписи.
- Цена гигабайта SSD-накопителей в несколько раз (6—7 для наиболее дешевой флеш-памяти) выше цены гигабайта HDD (по состоянию на октябрь 2014 — 35 центов за гигабайт). К тому же стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит не только от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма накопителя.
- Применение в SSD-накопителях команды TRIM может сильно осложнить или сделать невозможным восстановление удалённой информации recovery-утилитами.
- Невозможность восстановить информацию при перепаде напряжения. Так как контроллер и носитель информации в SSD находятся на одной плате, то при превышении или перепаде напряжения чаще всего сгорает весь SSD-носитель с безвозвратной потерей информации. Напротив, в жёстких дисках чаще сгорает только плата контроллера, что делает возможным восстановление информации с приемлемой трудоёмкостью.
 
Microsoft Windows и твердотельные накопители
 
В ОС Windows 7 была введена специальная оптимизация для работы с твердотельными накопителями. При наличии SSD-накопителей эта операционная система работает с ними иначе, чем с обычными HDD-дисками. Например, Windows 7 не применяет к SSD-накопителю дефрагментацию, технологии Superfetch и ReadyBoost и другие техники упреждающего чтения, ускоряющие загрузку приложений с обычных HDD-дисков.
 
Предыдущие версии Microsoft Windows такой специальной оптимизации не имеют и рассчитаны на работу только с обычными жёсткими дисками. Поэтому, например, некоторые файловые операции Windows Vista, не будучи отключенными, могут уменьшить срок службы SSD-накопителя. Операция дефрагментации должна быть отключена, так как она практически никак не влияет на производительность SSD-носителя и лишь дополнительно изнашивает его ресурс.
 
     При покупке нового SSD диска становиться вопрос, какую NAND Flash память выбрать. От неё зависит надежность и скорость работы накопителя. Любая NAND Flash-память имеет ограниченное число циклов перезаписи ячеек. В конечном итоге ячейка не сможет произвести запись информации и выйдет из строя.
     Чтобы накопитель можно было использовать как можно дольше, используются в основном две технологии. Первая — программная. Контроллер занят тем, что постоянно следит за всеми ячейками и их степенью износа, распределяя нагрузку. Вторая степень защиты — аппаратная, когда управляющая микросхема резервирует часть памяти, под нужды замены в случае чрезмерного износа.
 
     В настоящее время на рынке присутствует несколько основных типов микросхем со следующими ячейками:

 

SLC

      Аббревиатура SLC означает Single-Level Cell, то есть каждая ячейка в такой структуре способна хранить лишь один бит информации. Производство подобных микросхем несколько дороже, хотя основной проблемой является тот факт, что накопители на базе SLC имеют гораздо меньшую емкость (от 8 до 64 Гбайт). Зато такой SSD будет быстрее и надежнее, ведь свойства однобитовой ячейки позволяют перезаписывать ее от 60 000 до 100 000 раз.
На данный момент рынок SLC-решений представлен крайне слабо.

 

MLC

     Многоуровневая ячейка или MLC (Multi-Level Cell) является основной для большинства твердотельных накопителей. Правда, за словом «многоуровневая» почему-то закрепились именно двухбитовые ячейки. Продукция представлена широким ассортиментом и предлагает пользователю решения объемом от 8 Гбайт до 1 Тбайт. Скорость работы этих SSD высока. Хотя их надежность значительно ниже, цена за 1 Гбайт постоянно снижается. Изначально MLC-накопители предлагали до 10 000 циклов перезаписи, впоследствии этот показатель был снижен до 5 000 и 3 000 циклов.

 

TLC

     Больше всего споров ведется над, трехуровневыми ячейками типа TLC (Triple-Level Cell). Такие накопители могут оказаться дешевле в производстве, но есть один огромный минус, это всего лишь 1 000-1 500 циклов перезаписи. Существует вероятность того, что в будущем эти цифры могут снижаться.

 

3D NAND (V-NAND)

     3D NAND - это современная быстрая память, разработанная компанией Samsung, с самым большим ресурсом перезаписи. Устанавливается в более дорогие модели SSD компании Samsung.
 
     Делать выводы и принимать решение Вам.
 

 

Код: 14414646


| просмотров: 6175




Рубрики





На сайте сейчас 2 человека

   

Copyright MyCorp © 2014 - 2019 г.