Проблема медленной работы жестких дисков существует давно, и тем более странно, что развитие в этой сфере долгое время шло в основном в направлении увеличения их объема. Скорость линейного (последовательного) чтения, конечно, десятикратно возросла в отдельных моделях — от 30–40 Мб/сек в 2000 г. до 450 Мб/сек и более на сегодняшний день. Но вот при загрузке и работе программ необходимо читать и записывать несколько сотен файлов, находящихся в разных местах диска. Для этого в традиционном "винчестере" требуется механическое перемещение головок, которое занимает столько же времени, сколько и десять лет назад. Исключительно по этой причине реальная скорость обмена данными с диском снижается в некоторых случаях до нескольких Мб/сек.
Оригинальный термин "твердотельный", пришедший из физики твёрдого тела, подразумевал использование полупроводниковых устройств вместо электронно-лучевых ламп, но в настоящее время он применяется также для того, чтобы отличать целиком полупроводниковые устройства от электромеханических, которыми являются "обычные" жёсткие диски.
Первые твердотельные накопители, использующие флэш-память, появились в 1995 г. и изначально были ориентированы на применение в военной и аэрокосмической технике, где исключительно высокая стоимость подобных устройств в расчёте единицу объема хранимых данных компенсировалась высокой надёжностью и уникальной способностью функционировать в условиях экстремальных температур, вибраций и перегрузок.
SSD-диск представляет собой RAID-контроллер (микропроцессор, "распределитель") и подключенные к нему микросхемы флеш-памяти. В этом случае скорость, по сравнению с HDD, возрастает за счет того, что объемные файлы читаются и записываются параллельно сразу на несколько микросхем флеш-памяти. Работа с большим количеством блоков или маленьких файлов идет одновременно, поскольку у SSD нет механических головок, требующих перемещения, и не нужно ждать оборота диска, как на виниловой пластинке, перед каждым доступом к информации. Только из-за этого количество операций ввода-вывода может быть на порядок выше, чем у обычного жесткого диска.
На практике это существенно сказывается, например, на скорости загрузки компьютера. Большая часть программ успеет загрузиться еще на этапе демонстрации экрана с приветствием. Затем появляется рабочий стол с программами, которые еще могут продолжать грузиться. Но если пользователь захочет запустить браузер, то он откроется с такой скоростью, как будто компьютер уже ничем не занят.
В отличие от HDD-дисков, задержки на действия пользователя при практической работе почти полностью отсутствуют, скорость загрузки увеличивается в среднем в 5–10 раз. Скорость работы персонального компьютера с SSD недостижима с помощью обычных дисков даже теоретически (при прочих равных условиях).
Надежность повышается и за счет отсутствия движущихся частей (механики) — в таком диске просто нечему изнашиваться физически.
Достоинства SSD-накопителей:
- Маленький размер и вес.
- Беззвучная работа из-за отсутствия движущихся частей.
- Устойчивы к небольшим воздействиям (например, падение с небольшой высоты), вибрациям. Менее уязвимы к электромагнитным полям.
- Низкое энергопотребление.
- Высокая скорость чтения и записи информации, превышающая скорость HDD в десятки раз.
- Широкий диапазон рабочих температур.
Недостатки SSD-накопителей:
- ограниченное количество циклов перезаписи;
- относительно невысокая максимальная емкость;
- проблема восстановления утерянной информации;
- высокая стоимость.
Применение в SSD-накопителях команды TRIM для пометки удаляемой информации существенно усложняет, а иногда делает невозможным восстановление удаленных данных, поскольку данные в файле обнуляются физически в течение нескольких мгновений. Можно просто не успеть дать команду на отмену удаления.
Потребительские и серверные SSD-накопители.
Серверные предназначены для работы под высокой и непрерывной нагрузкой, поэтому в них иногда устанавливается специальная eMLC-память, имеющая высокую стойкость к износу и ресурс, в несколько раз превосходящий ресурс потребительского диска. К тому же в серверных SDD используются технологии, повышающие их отказоустойчивость в форс-мажорных обстоятельствах, например, при перебоях в питании. Серверные диски, конечно, можно использовать в домашних компьютерах, но вот стоят они во много раз больше, чем потребительские модели, и в некоторых случаях игра не стоит свеч.
Интерфейс для подключения к материнской плате.
Самые распространенные SSD имеют интерфейс SATA. Это тот же самый последовательный интерфейс, который применяется и для классических жестких дисков. Большинство SATA SSD даже внешне похожи на HDD — это 2,5-дюймовые корпуса высотой 7 или 9 мм (которые используются в ноутбуках). Их можно без проблем установить в компьютер вместо старого жесткого диска или даже использовать вместе с 3,5-дюймовым (которые используются в системных блоках). Современные версии SATA рассчитаны на повышенную скорость передачи информации. Сегодня – это 6 Гбит/с. Этого c запасом достаточно для массового потребителя, но производители мощных и серверных решений интерфейс SATA стараются не использовать.
Для компактных мобильных устройств существует форм-фактор mSATA. Накопители этого формата представляют собой небольшую карту с напаянными микросхемами и устанавливаются в специальные слоты. Основное преимущество mSATA – миниатюрность, во всем остальном это те же SATA SSD. Специалисты рекомендуют приобретать такие диски только для модернизации тех устройств, в которых mSATA-разъем предусмотрен изначально.
Если пропускной способности SATA оказывается недостаточно, можно использовать SSD-диск с интерфейсом PCI Express (подключается непосредственно в материнскую плату без провода). В зависимости от версии протокола и количества линий для передачи данных, пропускная способность PCI-E может в 5 раз превышать возможности SATA. В таких дисках используются самые производительные технологии, поэтому и по стоимости они попадают в высшую ценовую категорию. Обычно PCI SSD выпускаются в виде карт расширения, устанавливаемых в разъемы, и подходят только для системных блоков. В последнее время большой популярностью пользуются накопители, работающие по протоколу NVMe, дополнительно увеличивающему быстродействие и эффективность системы.
Промежуточным вариантом между недорогим, но "относительно медленным" SATA и быстрым, но дорогим PCI-E становятся накопители форм-фактора М.2. Работает диск М.2 по одному из упомянутых интерфейсов – SATA или PCI-E. Накопитель М.2 – это небольшая плата с напаянными на нее элементами, а необходимые слоты сегодня есть на большинстве материнских плат.
Внешние твердотельные накопители.
Рассчитаны на подключениe через интерфейсы USB. Такие модели редко бывают действительно эффективными. Интерфейс USB 3.0 способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мб/с.
Тип флэш-памяти.
Именно от нее зависит производительность накопителя, его надежность и цена.
SLC NAND (single-level cell) - каждая ячейка такой памяти может хранить только один бит информации). Основная проблема подобного накопителя – малая емкость. Зато такой диск надежнее, поскольку свойства ячейки позволяют перезаписывать хранящуюся в ней информацию до 100000 раз. Производство подобных микросхем обходилось дороже, а следовательно, увеличивалась и стоимость дисков. Сегодня на рынке найти подобные модели довольно сложно, потому что по соотношению цена/емкость они сильно уступают моделям на MLC и TLC флеш-памяти.
MLC NAND (multi-level сell) – многоуровневая ячейка – основа для большинства сегодняшних твердотельных накопителей. В основном в дисках используются двухбитовые ячейки, а емкость дисков варьируется от 8 Гбайт до 1 Тбайт. Диски отличаются высокой скоростью работы и несколько более низкой надежностью. Зато цена за 1 Гбайт такого диска постоянно снижается. Изначально в накопителях с MLC-памятью были представлены модели с 10000 циклов перезаписи, позднее показатель снизился до 3000 и 5000 циклов. Для серверных дисков предлагаются решения на базе MLC NAND, и, хотя с точки зрения основного принципа работы, это – аналог MLC, память обладает повышенной устойчивостью к частой перезаписи и может выносить нагрузку в три раза больше, чем обычная память.
Чтобы сделать свою продукцию более востребованной у пользователей, производители дисков постепенно переходят на относительно дешевую технологию, по сравнению с MLC – TLC NAND (triple-level cell). В каждой ячейке в этом случае хранится уже по три бита данных, но сама память примерно в 1,5 раза медленнее, а перезаписать информацию можно только около 1000 раз. Тем не менее количество моделей SSD на основе TLC будет расти. Секрет востребованности этого типа памяти заключается в том, что производители добавляют в SSD дополнительный внутренний кэш, основанный на надежной и быстрой MLC, что позволяет создать TLC SSD c достаточной для трехлетней гарантии выносливостью и приемлемыми скоростями.
Сегодня некоторые производители предлагают трехмерную модель памяти для SSD – 3D NAND, в которой ячейки располагаются не только в плоскости, но и друг над другом. Ресурс трехмерной памяти выше, чем у обычной, примерно на порядок.
Дефрагментация жесткого диска.
Носители информации. Видео.
Что делать, если не включается ноутбук?
Что делать, если на мониторе нет изображения?
Что делать, если тормозит компьютер?
