Виды памяти SSD zhitsoboy.ru

Виды памяти SSD

С какой памятью лучше SSD — MLC или TLC

MLC или TLC — что лучше выбрать для своего компьютера? Все пользователи, которые когда-либо использовали твердотельный накопитель (память SSD), отзываются о нем положительно. Благодаря ему, любимые приложения загружаются быстрее, а общая эффективность системы повышается. Кроме того, эти накопители гораздо более износоустойчивые и прочные по сравнению с традиционными жесткими дисками. Но почему некоторые типы памяти дороже, чем другие? Для ответа на этот вопрос нужно понять внутреннее устройство накопителей такого типа.

Устройство SSD

Плату SSD можно условно разделить на 3 основных блока:

  1. 3D NAND-память (не путать с NOR Flash). Эта часть используется для хранения данных в энергонезависимых блоках, которые не требуют постоянного питания от электросети.
  2. DDR. Небольшое количество энергозависимой памяти, которой нужно питание для сохранения данных. Используется с целью кэширования информации для будущего доступа. Эта опция доступна не на всех накопителях.
  3. Контроллер. Выступает в качестве посредника, соединяя 3D NAND-память и компьютер. Контроллер также содержит встроенное программное обеспечение, которое помогает управлять SSD.

NAND-память, в отличие от NOR, построена из множества ячеек, содержащих биты, которые включаются или выключаются за счет электрического заряда. Организация этих отключаемых ячеек представляет данные, хранящиеся на SSD. Количество битов в этих ячейках также определяется разновидностью памяти. Например, в Single Level Cell (SLC) ячейка содержит 1 бит. Накопители NOR обычно используются в сетевых устройствах.

Причина, по которой флешка SLC располагает малым объемом памяти, заключается в ее небольшом физическом размере по сравнению с другими элементами Printed Circuit Board (PCB). Не стоит забывать, что PCB включает контроллер, память DDR и 3D NAND-память, которые нужно как-то разместить внутри системного блока персонального компьютера. Память MLC NAND удваивает количество бит на ячейку, а TLC — утраивает. Это положительно сказывается на объеме памяти. Накопители NOR предоставляют доступ к случайной информации, из-за чего их не используют, как жесткий диск.

Есть определенные причины, по которым производители продолжают выпускать флеш-память с 1 битом на ячейку. Накопители SLC считаются самыми быстрыми и надежными, но они относительно дорогие и обладают ограниченным объемом памяти. Вот почему такое устройство наиболее предпочтительно для компьютеров, которые подвергаются сильным нагрузкам.

Что такое SLC

В противостоянии SLC vs MLC или TLC 3D всегда побеждает первый тип памяти, но он и стоит значительно дороже. Он также располагает большим объемом памяти, но работает медленнее и больше склонен к поломкам. MLC и TLC — это типы памяти, которые рекомендуется применять для обычного повседневного использования компьютера. NOR обычно используется в мобильных телефонах и планшетах. Осознание своих собственных потребностей поможет пользователю выбрать наиболее подходящий из всех SSD-дисков.

Эта разновидность памяти хорошо прижилась на рынке, благодаря высокой продолжительности жизни, точности и общей производительности. Такой накопитель редко устанавливается в домашних компьютерах из-за большой стоимости и малого объема памяти. Он больше подходит для промышленного использования и больших нагрузок, связанных с непрерывным чтением и записью информации.

Достоинства SLC:

  • долгий срок службы и большее количество циклов зарядки по сравнению с любым другим типом флеш-памяти;
  • меньшее количество ошибок чтения и записи;
  • может работать в более широком диапазоне температур.

Недостатки SLC:

  • высокая цена по сравнению с другими SSD;
  • сравнительно небольшой объем памяти.

Тип памяти eMLC

eMLC — это флеш-память, оптимизированная для предпринимательского сектора. Она может похвастаться улучшенной производительностью и долговечностью. Количество перезаписей варьируется от 20000 до 30000. eMLC можно рассматривать как более дешевую альтернативу SLC, которая позаимствовала некоторые преимущества у своего конкурента.

Достоинства eMLC:

  • намного дешевле, чем SLC;
  • более высокая производительность и выносливость по сравнению с обычной MLC NAND.

Недостатки eMLC:

  • проигрывает SLC в плане производительности;
  • не подходит для домашнего использования.

Флеш-память MLC для твердотельного накопителя

Память Multi Level Cell получила свое название благодаря способности хранить 2 бита данных в одной ячейке. Большим преимуществом является более низкая цена по сравнению с SLC. Меньшая стоимость, как правило, становится залогом популярности продукта. Проблема в том, что количество возможных перезаписей одной ячейки значительно меньше по сравнению с SLC.

Достоинства MLC NAND:

сравнительно низкая цена, рассчитанная на массового потребителя;
большая надежность по сравнению с TLC.

Недостатки MLC NAND:

  • менее надежная и долговечная, чем SLC или eMLC;
  • не подходит для коммерческого использования.

TLC память

Triple Level Cell — это самая дешевая разновидность флеш-памяти. Ее самый большой недостаток заключается в том, что она подходит только для домашнего использования и противопоказана к применению в предпринимательской или промышленной деятельности. Жизненный цикл ячейки составляет 3000-5000 перезаписей.

Достоинства TLC 3D:

  • наиболее дешевая SSD из всех доступных на рынке;
  • способна удовлетворить потребности большинства пользователей.

Недостатки TLC 3D:

  • наименьшая продолжительность жизни по сравнению с другими типами;
  • не годится для коммерческого использования.

Долговечность SSD

Как и все хорошие вещи в этом мире, SSD не может существовать вечно. Как было отмечено выше, жизненный цикл твердотельного накопителя напрямую зависит от того, какую он использует 3D NAND-память. Многих пользователей волнует вопрос, как долго могут функционировать более дешевые виды накопителей. По сравнению с MLC и TLC, память SLC более долговечная, но стоит дороже. Независимые команды энтузиастов провели испытания доступных SSD потребительского класса, большинство из которых составили MLC, а 3D NAND TLC использовался только 1. Результаты оказались многообещающими. Перед выходом из строя, большинство этих устройств успели пропустить через себя 700 Тбайт информации, а 2 из них — даже 1 Пбайт. Это поистине огромное количество данных.

Можно смело отметать любые опасения по поводу того, что SSD выйдет из строя в короткие сроки. Если вы используете MLC или TLC 3D V-NAND для такого повседневного использования, как хранение музыки, фотографий, программного обеспечения, личных документов и видеоигр, то можете быть уверены, что памяти хватит на несколько лет. В домашних условиях невозможно нагрузить компьютер так, как это делают с корпоративными серверами. Тем, кто беспокоится о продолжительности жизни своей памяти, могут пригодиться функции вроде Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.), которые помогают отслеживать состояние SSD.

Выбор подходящего SSD


На самом деле, разница между коммерческими и потребительскими накопителями настолько огромная, что ее сложно осознать. Команды разработчиков начали делать дорогие SSD для удовлетворения более высоких запросов, связанных с высокотехнологичной деятельностью, наукой и военными разработками, которые требуют постоянной обработки информации.

Серверы на больших предприятиях — это хороший пример использования дорогих флеш-накопителей, ведь они работают по 24 часа в сутки 5-7 дней в неделю. Вот почему они нуждаются в продолжительном жизненном цикле, быстром чтении/записи и повышенной надежности. Потребительские накопители являются урезанными версиями коммерческих. Они лишены определенных функций, но предлагают больший объем памяти. Кроме того, в мире наблюдается приятная тенденция к увеличению производительности бюджетных НАНД и снижению их стоимости.

TLC NAND — это самая бюджетная память, которая способна удовлетворить нужды большинства потребителей. MLC-память можно рассматривать, как более продвинутый вариант NAND-памяти для людей, готовых вкладывать в свой персональный компьютер большие средства. Он подойдет и для тех, кто планирует хранить свои данные в течение многих лет. Если на мониторе появилась надпись «NAND Flash was not detected», значит память, скорее всего, исчерпала свой ресурс и вышла из строя.

Типы флэш-памяти

Стоимость твердотельных носителей определяется производительностью, объёмом памяти и количеством допустимых циклов перезаписываемой информации. Все технические характеристики зависят от типа памяти SSD. Рассмотрим, какие виды флеш-памяти бывают во внешних и стационарных накопителях и, что лучше выбрать TLC или MLC.

Содержание:

Существующие типы памяти SSD

Скорость передачи информации, а также количество циклов перезаписи в твердотельных дисках зависят от встроенной флеш-памяти и контроллера. Тип памяти SSD диска по способу построения бывает NAND и 3D NAND. По способу хранения информации накопители бывают четырёх видов TLC, eMLC, MLC, SLC. Все они работают на транзисторах и своеобразных плавающих затворах. При этом уровень напряжения, который хранится на плавающей затворке, и обуславливает значение битов/бита хранимой информации. Единичный транзистор может хранить один бит информации, два или три. Из-за желания увеличить объём памяти твердотельного накопителя и снизить его себестоимость, за всё время существования и было создано четыре типа памяти SSD:

  1. SLC. Первые твердотельные накопители были оснащены типом памяти SLC. Это одноуровневая ячейка, на которой хранится только 1 Бит информации. Есть определённое номинальное значение, определяющее, количество хранение Битов в ячейке. Когда напряжение выше логического номинального, то там хранится логическая единица, если ниже номинального — 0. Поэтому в одной ячейки и хранится всего один бит, так как есть только 2 определяющих значения напряжения. Для первых SSD накопителей SLC память показывала удивительные возможности, особенно в сравнении с жёсткими дисками. При этом срок годности или показатель циклов перезаписи выше всех следующих типов — 100 тыс. Производительность также высокая — скорость считывания информации 25 мс, основной недостаток — высокая цена и малый объём памяти. Поэтому тип SSD на основе SLC используется только для работы серверов и дата-центров.

  1. Производители стали биться над созданием флеш-памяти, которая могла бы хранить не один бит памяти в ячейке, а хотя бы два. Для этого им пришлось увеличить количество порогов напряжения. Так появился тип памяти MLC, использующий уже четыре отдельных значения напряжения — 00, 01, 10, 11. Как итог, всё-таки удалось снизить цену на SSD в целом, но за счёт увеличения плотности памяти, микросхемы стали чувствительнее к негативным факторам и перегреву и показатель P/E (количество циклов перезаписи) снизился в 10 раз, а точнее до 10 тыс. Скорость передачи данных тоже упала почти в два раза — до 45 мс.
Читать еще:  Какой ток в сети переменный или постоянный?

  1. Подвид памяти MLC оптимизированный под предпринимательский сектор использования, обслуживания серверов, дата-центров. Тип флеш-памяти eMLC что-то средние между SLC и MLC: количество циклов перезаписи 20-30 тыс. Но по скорости обработки данных уступает SLC.
  2. Удавшаяся реализация предыдущего способа хранения большей информации на одной ячейке и желание сделать твердотельные накопители бюджетными и доступными простым пользователям, привели к созданию типу памяти TLC. Для неё уже было создано 8 пороговых значений напряжения (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111), соответственно одна ячейка уже могла хранить три Бита памяти. Слишком плотное хранение информации снова негативно отразилось на технических характеристиках, таких как скорость чтения и записи информации и долгосрочности работы SSD. Так, количество возможных циклов записи и перезаписи по сравнению с SLC со 100 тыс. снизилось до 3-5 тысяч. Скорость передачи данных у SSD с TLC памятью стала всего лишь 25 мс, но этот показатель всё равно выше, чем у HDD дисков в 10 раз. В то же время стоимость на твердотельный накопитель такого плана сделала его доступным для любого среднестатистического пользователя.

Для домашнего использования чаще всего выбирают SSD с типом памяти TLC или MLC.

Какой тип памяти лучше TLC или MLC

Если брать в целом разницу работы SSD на чипах TLC и MLC, то вторые имеют неоспоримые преимущества:

  • Скорость работы выше на 20 мс (45 против 25 мн).
  • Продолжительность срока эксплуатации больше в 2-3 раза.
  • Электроэнергии для работы нужно меньше, значить менее энергоёмкие.
  • Прочность и надёжность эксплуатации также выше.

Главный недостаток — это стоимость твердотельных накопителей с MLC, при том что цена и на бюджетные модели достаточно высокая, несмотря на её значительное снижение в последние годы. К тому же не стоит забывать, что даже самый бюджетный внешний или стационарны SSD с TLC флеш-памятью по производительности будет в несколько раз выше, чем жёсткий диск, так зачем переплачивать.

А также при определении, какой тип памяти лучше TLC или MLC, нужно брать не общие характеристики, а исходные данные вашего компьютера, интерфейс подключения. Например:

  1. При более высокой стоимости бюджетного SSD c чипом памяти MLC и более высоким параметрами производительности, указанных на упаковке, после подключения через интерфейс SATA3, с большой вероятностью будут показывать одинаковую пропускную способность. Также если MLC подключить через PCI-E, а TLC через PCI-E NVMe, то последний твердотельный накопитель будет показывать скорость считывания информации выше.
  2. Разным может быть и потребления электроэнергии при подключение в разные интерфейсы. Так, несмотря на то, что TLC поглощает больше электроэнергии, при подключении в SATA3, этот показатель будет в несколько раз ниже, в сравнении с твердотельным накопителем MLC подключенным в интерфейс PCI-E.
  3. Разница в производителях тоже может сыграть свою роль при выборе, что лучше TLC или MLC. При одинаковой стоимости TLC может выигрывать в объёмах памяти или гарантийном сроке эксплуатирования.

Тем более, что это не все параметры, влияющие на работу SSD, его производительность, срок работы и электропотребления. Иногда выгоднее взять накопитель с TLC нового поколения, пусть и уступающего по некоторым техническим характеристикам или равных по ним, чем SSD с устаревшей моделью памяти типа MLC.

Поэтому однозначного ответа, какой тип памяти лучше MLC или TLC нет. Всё зависит от цели покупки и задач возлагаемых на накопитель. Если SSD нужен для офисной работы или частых загрузок сторонней информации с её последующим удалением, или вы гонетесь за скоростью передачи данных, то лучше выбрать MLC. Для спокойного домашнего использования, чтобы увеличить скорость работы компьютера или ноутбука, достаточно будет твердотельного накопителя с памятью типа TLC. У него хватает производительности, чтобы удовлетворить юзера, и срок гарантийного использования, переводя циклы перезаписываемой информации на года, 3-5 лет. Что равняется сроку использования стандартного жёсткого накопителя до его выхода из строя.

3D NAND что это и стоит ли покупать

Для удовлетворения запросов на ёмкость SSD накопителей и чтобы при этом не страдала техническая часть с последующим уменьшением срока работы накопителя, производители стали уменьшать размер самих чипов памяти. Так они дошли до своего предела в 15-12 нм. Исчерпав возможность двигаться в этом направлении и увеличивать память за счёт количества хранения информации на ячейки, они решили изменить структуру их расположения. Так, появились многоуровневые флеш-памяти под аббревиатурой 3D NAND, то есть если ранее ячейки размещались в один слой, то теперь многослойно. Первая компания, которая выпустила трёхмерный чип памяти с трёхуровневыми ячейками, была Самсунг и назвала своё изобретение V-NAND, где V означало “вертикальный”. Другие производители также подхватили эту идею, и в итоге из-за трёхмерной структуры работы чипа памяти он получил название 3D NAND. В будущем планируется выпускать не только 3D V-NAND, но и 3D H-NAND (горизонтальный), так производители смогут ещё больше увеличить ёмкость памяти и срок использования.

Получается, что 3D NAND — это всё те же типы памяти MLC и TLC, только размещаются не одним слоем, а несколькими. Поэтому вы можете приобрести, например, 3D NAND TLC, который будет на голову выше флеш-памяти TLC, но количество хранения будет всё те же 3 Бита. Качественное улучшение произошло только за счёт увеличения количества транзисторов. И скорее всего выбор между 3D NAND TLC и 3D NAND MLC будет определяться личными предпочтениями. Интересно, что многие производители не спешат в характеристиках уточнять, с каким конкретно типом чипа по количеству хранимой информации та или иная модель, просто пишут 3D NAND.

Стоит ли покупать твердотельный накопитель c 3D NAND? Если вам важно долгое хранение информации, производительность твердотельного накопителя, большой объём памяти (сейчас есть устройства с ёмкостью в 6 Тб), то да. Тем более, что за такой конфигурацией флеш-памяти стоит будущее, уже сейчас они по чуть-чуть стали вытеснять с рынка одноуровневые накопители.

Выбрасывайте жесткие диски — выбираем SSD

Медленно, но верно старые добрые «винты» вытесняются с рынка. Жесткие диски теперь если для чего и нужны, так только для специфических задач вроде хранения крупных массивов данных. Вот только зачем это обычному пользователю с каналом хотя бы 25 Мбит/с? Не удивительно, что все больше людей выбирают твердотельные накопители, намного более быстрые и бесшумные по сравнению с HDD. Сегодня расскажем, на что стоит обратить внимание при выборе SSD.

При покупке винчестера надо было лишь определиться с емкостью, выбрать модель со скоростью вращения шпинделя повыше (в большинстве случаев 7200 оборотов в минуту) да буферной памятью побольше (обычно 64 МБ). У SSD есть превеликое множество нюансов, о которых многие пользователи даже не подозревают. Вот о них-то в том числе и расскажем. Знали вы, например, что скорость твердотельного накопителя очень часто связана с его объемом?

Содержание

Куда втыкать?

Как было с жестким диском? Берешь и подключаешь к нему кабель от блока питания, SATA-шнурком соединяешь с материнской платой, и готово! При выборе SSD вам обязательно надо определиться, как вы будете интегрировать его в компьютер, а также выяснить, какие способы интеграции поддерживает ваша машина.

Самый простой вариант — пойти по пути HDD. Можно выбрать твердотельный накопитель в формфакторе ноутбучного винчестера 2,5″. Внешне это будет маленькая плоская коробочка, которую точно так же, как и винчестер, можно подключить к ноутбуку или настольному компьютеру с помощью кабеля питания и SATA-шнурка.

Есть SSD в виде платы расширения, которая вставляется в слот PCI Express материнки точно так же, как, например, Wi-Fi-приемники, контроллеры USB и т. д. В силу особенностей, о которых мы поговорим дальше, такие накопители почти всегда будут быстрее тех решений, о которых шла речь абзацем выше.

Впрочем, накопители в виде плат расширения высоким спросом не пользуются. Вместо них настоящую конкуренцию 2,5-дюймовым моделям с SATA-подключением составляют устройства, предназначенные для формфактора M.2. Это относительно новый стандарт, который уже широко используется в современных комплектующих. Главное — проверить на сайте производителя вашей материнской платы или ноутбука, есть ли у вас нужный слот.

Накопитель в формфакторе M.2 выглядит как компактная плата размером чуть больше зажигалки. Здесь не нужны никакие кабели — плата вставляется прямо в миниатюрный разъем, расположенный на материнке, и прижимается винтом. Но есть нюанс: такие носители могут быть разной длины — 42, 60, 80 или 110 мм. Впрочем, особо переживать по этому поводу не стоит, потому что большинство потребительских SSD и, соответственно, «железо» под них адаптированы под длину 80 мм.

В случае с SSD формата M.2 обмениваться данными с системой накопитель может как через интерфейс SATA, так и через PCI Express. По первому пути, как мы уже говорили, пошло большинство моделей формфактора 2,5″, а по второму — твердотельные накопители в виде плат расширения. Практичнее выбирать те SSD формата M.2, которые «дружат» с PCI Express, потому что этот интерфейс обеспечивает скорость передачи данных в несколько раз выше, чем SATA.

Читать еще:  Файловый сервер на linux для Windows сетей

Что ж, определились: выбираем SSD в формфакторе M.2 с поддержкой PCI Express. Часто вы можете видеть надпись вроде «PCI Express 3.0 х4». Страшно? На деле все просто: 3.0 — это версия PCI Express, а 4 — количество линий передачи данных, которые подведены к коннектору SSD. Если коротко, то чем их больше, тем потенциально выше скорость обмена информацией. Лучшее, что вы сегодня можете встретить, это поддержка PCI Express 3.1 x4 и PCI Express 3.0 x8. Но таких накопителей пока очень мало, делает их Intel, стоят они дорого. Оптимально с точки зрения цены и производительности — PCI Express 3.0 x4.

Бывают еще накопители формфактора 3,5″, 1,8″, mSATA, DOM, однако почти все они — штуки редкие и для большинства «домашних» пользователей неинтересные.

Коротко о главном: если позволяет «железо», лучше брать SSD в формфакторе M.2 и с подключением по шине PCI Express. Если система старовата, покупайте SATA-накопитель 2,5″ — выйдет медленнее, но и дешевле.

Помни о памяти!

Твердотельные накопители — штуки очень технологичные и развиваются постоянно. Особенно важно то, какой тип флеш-памяти используется в SSD. Фактически это и есть та первооснова, на которой будет храниться вся ваша информация.

С ходу типов памяти можно назвать штук шесть, хотя по сути их три (ну или четыре). Давайте разбираться. О флеш-памяти типа SLC можете сразу забыть. Она очень крутая, долговечная и невероятно быстрая, но дорогая. Ее характеристики даже избыточны для пользователей. Какая, в конце концов, разница, проживет ваш SSD тысячу лет или семьдесят?

Поэтому сегодня распространены накопители с памятью MLC и TLC. Если в случае с SLC одна ячейка флеш-памяти вмещает в себя 1 бит информации, то MLC содержит 2 бита, а TLC — уже 3 бита. Увы, вместе с повышением плотности падают остальные потребительские характеристики. Считается, что MLC выдерживает в 20 раз меньше циклов перезаписи информации, чем SLC, к тому же этот тип памяти примерно вдвое медленнее. У TLC, в свою очередь, с долговечностью и скоростью все еще хуже.

Вроде бы выбор очевиден: раз уж накопителей с памятью SLC днем с огнем не сыщешь, бери MLC и радуйся. Однако в дело вступают технологии, маркетинг и цена, которые все вместе дают шанс TLC. Во-первых, несмотря на имеющиеся скоростные различия, пользователь не заметит разницы в производительности похожих SSD с разными типами памяти. Во-вторых, на скорость работы накопителя помимо типа флеш-памяти влияют и другие параметры, о которых поговорим ниже. В-третьих, поколения MLC и TLC постоянно сменяются, техпроцесс совершенствуется, потребительских отличий между двумя технологиями становится все меньше и меньше.

Погодите-ка, а что за TLC 3D V-NAND и MLC 3D V-NAND? Очередные новые типы памяти? И да, и нет. Типы остаются теми же — TLC и MLC. Другое дело, что 3D V-NAND указывает на взаимное расположение ячеек памяти в несколько слоев вместо обычного плоского массива. Это значительно увеличивает емкость накопителя, а также, говорят, заметно повышает скорость его работы и долговечность.

И еще кое-что. В давно устоявшееся положение вещей, где фактически есть только TLC 3D V-NAND и MLC 3D V-NAND, нагло вмешалась Intel, совсем недавно выпустившая на рынок накопители с принципиально новым типом памяти 3D XPoint. Это самая настоящая инновация, о полном строении и функционировании которой сегодня нет общедоступной информации. Но даже без этого тесты показывают, что накопители Optane от Intel в разы шустрее флагманских решений, построенных на TLC 3D V-NAND или MLC 3D V-NAND. Из-за новизны разработки говорить о надежности и долговечности новой памяти рано, но Intel обещает чуть ли не вечную работу SSD на 3D XPoint. Будущее уже здесь! Но будущее очень дорогое — как вам идея заплатить за 375 ГБ почти три тысячи рублей?

Коротко о главном: если у вас денег куры не клюют, обратите внимание на Intel Optane с памятью 3D XPoint. Если же вы не готовы отдать больше тысячи рублей за 280 ГБ, поищите модели с памятью 3D MLC V-NAND. Нужно сэкономить и при этом нет необходимости ежедневно перегонять терабайты информации? Тогда спокойно берите 3D TLC V-NAND — ничего не потеряете.

Тише едешь — недалеко от HDD уедешь

«Ну уж со скоростью-то все понятно! Бери то, где написано побольше, и все дела», — наверняка думает большинство покупателей SSD. Ха, если бы все было так просто! Однако твердотельные накопители — это как целая жизнь, здесь все непросто.

Мы уже знаем, что на скорость памяти влияют интерфейс подключения, тип памяти и даже расположение ячеек относительно друг друга. Сейчас ко всему этому добавим еще пару переменных.

Контроллер — не менее важная часть SSD, чем тип памяти. Плохой контроллер может загубить весь потенциал 3D MLC V-NAND, подключенного через скоростную шину PCI Express. Хороший же раскроет TLC так, что 3D XPoint обзавидуется. Утрируем, но в теории как-то так.

Контроллер представляет собой чип с вычислительными ядрами и программой-прошивкой. Все вместе они отвечают за управление операциями записи и чтения информации в ячейках памяти, за обмен данными с SATA или PCI Express, обслуживание накопителя и т. д. Беда в том, что производителей контроллеров очень много, к тому же у каждого в портфолио есть несколько моделей.

Сегодня выбирать SSD по контроллеру вряд ли кто-то будет. Все-таки современные накопители получают, как правило, «допиленные» чипы, которые не сдерживают потенциал памяти. Традиционно хороши Samsung Polaris и Phoenix, Silicon Motion SM2262, актуальные представители Marvell и Phison. Но, повторимся, уделять особое внимание выбору контроллера стоит только в том случае, если вы знаете, что ищете и зачем (а такие пользователи читать эту статью вряд ли будут).

Также на скорость работы накопителя влияет… его объем! Не напрямую, а косвенно. А вы думали, что между моделью на 250 ГБ и 1 ТБ в рамках одной линейки нет разницы, кроме емкости и цены? О нет, разница бывает, да еще какая.

Во-первых, для быстродействия важен объем буферной DRAM-памяти — фактически это аналог оперативной памяти компьютера, который нужен для сверхбыстрой обработки данных. Объем DRAM-памяти почти всегда зависит об объема накопителя. Так, в новой линейке Samsung 970 EVO модели объемом 250 и 500 ГБ имеют буфер емкостью 512 МБ, а «терабайтник» может похвастаться уже гигабайтом оперативной памяти. Относительно недавно в моду стали входить безбуферные SSD — недорогие, но заметно теряющие в производительности.

Но и это еще не все. Многие современные SSD имеют SLC-кеш. Знакомая аббревиатура? Помните, когда мы говорили о типах памяти, то упоминали SLC? Нынешние накопители умеют имитировать работу этого типа памяти. В таком случае в одну ячейку записывается только 1 бит информации, а не 2 или 3. За счет этого повышается скорость работы.

Обычно под SLC-кеш зарезервирована часть емкости SSD, также под него может выделяться дополнительный объем памяти в зависимости от потребностей и оставшегося свободного пространства. В целом, чем меньше объем накопителя, тем меньше у него объем SLC-кеша. Например, у популярной модели Samsung 960 EVO на 250 ГБ объем SLC-кеша может достигать примерно 13 ГБ, а у модели на 500 ГБ — уже 22 ГБ. Счастливчики с терабайтом могут рассчитывать на 42 ГБ кеша.

Те скорости, которые вы видите в описании накопителя, частенько как раз указываются с учетом сверхбыстрого SLC-кеша. Но что случится, когда он заполнится? При заполнении буфер сбрасывает записанную в него информацию в стандартно функционирующую, но более медленную память TLC или MLC. В большинстве случаев это никак не сказывается на впечатлениях от работы. Но если вы надумали записать огромный файл, например 40-гигабайтный фильм BDRemux, то непременно почувствуете падение производительности, как только заполнится кеш. Так, накопитель емкостью 250 ГБ первые 12—13 ГБ запишет в SLC-кеш на скорости около 1500 МБ/с, после чего она упадет раз в пять. А вот терабайтный SSD за раз «переварит» ваши 40 ГБ.

Естественный отбор в среде твердотельных накопителей: выбираем SSD-диск

Совсем недавно пользователь ПК при покупке нового компьютера и выборе накопителя постоянной памяти имел всего один возможный вариант — жесткий диск (HDD). Основными критериями для выбора были емкость диска, объем кэша и скорость вращения шпинделя. Так было до 2009 года, пока на рынке не стали появляться новые, твердотельные накопители — SSD (аббревиатура от английского «solid state drive»), для хранения информации в которых использовались микросхемы флеш-памяти. О них и пойдет речь в нашем обзоре.

SSD-диск: эволюция накопителей

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 году 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 десяток лет назад. Исключительно по этой причине реальная скорость обмена данными с диском снижается в некоторых случаях до нескольких Мб/сек.

Читать еще:  Как продлить срок службы SSD?

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.

И это не все преимущества SSD-диска. В отличие от HDD (см. ниже табл. 1), задержки на действия пользователя при практической работе почти полностью отсутствуют, скорость загрузки увеличивается в среднем в 5–10 раз. Условно, если раньше приходилось ждать до 2 секунд, то теперь отклик дисковой подсистемы появляется практически мгновенно, а периоды ожидания сокращаются в разы. Скорость работы персонального компьютера с SSD недостижима с помощью обычных дисков даже теоретически (при прочих равных условиях). В некоторых операциях она может соответствовать пропускной способности интерфейсов SAS/SATA II 300 МБ/с, SAS/SATA III 600 МБ/с, SATA III, PCI Express, NGFF (M.2, в вариантах с PCIe), SATA Express, NVM Express (стандарт на подключение SSD по шинам PCI Express), U.2 [1] .

Кроме того, к плюсам твердотельных дисков относится широкий диапазон рабочих температур, магнитоустойчивость и ударопрочность (устойчивость к вибрациям) — как раз те факторы, которые чаще всего наносят вред HDD-дискам. Надежность повышается и за счет отсутствия движущихся частей (механики) — в таком диске просто нечему изнашиваться физически. Среди других достоинств: низкое энергопотребление, небольшие габариты, вес. Твердотельные накопители разрабатываются в компактных форм-факторах, таких как mSATA, NGFF (M.2).

Но есть у SDD-накопителя и существенные недостатки , которые преодолеть пока (!) не получилось:

  • ограниченное количество циклов перезаписи (в среднем 10 000 [2] раз);
  • относительно невысокая максимальная емкость (12–14 Тб — для серверов);
  • проблема восстановления утерянной информации;
  • высокая стоимость (вплоть до 60 000 руб. — для серверов [3] ).

Средний объем HDD-дисков для компьютеров и ноутбуков, выпущенных в конце 2016 года, был на уровне от 500 Гб до 1Тб. Сегодня он выше и будет неуклонно расти, но емкость твердотельных накопителей в сравнении с HDD-дисками все равно составляет смешные цифры. Справедливости ради, следует заметить, что для бытовых нужд емкости недорогих SSD-дисков всегда хватает для размещения самой операционной системы и тех программ, которые требуют повышенного быстродействия.

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.

Препятствует широкому распространению SSD-дисков высокая цена. Несмотря на тенденцию к снижению, стоимость гигабайта самой дешевой памяти этого типа до сих пор в 4–5 раз выше цены гигабайта HDD. Но эксперты прогнозируют уравнивание стоимости в 2019 году [4] , так что ждать осталось не так уж долго.

Таблица 1. Сравнение накопителей «бытового» класса по ключевым показателям

Типы твердотельных накопителей: межвидовой отбор

Выбор твердотельного накопителя должен основываться на действительно значимых для пользователя факторах — назначение, используемый интерфейс, тип флэш-памяти.

Дело в том, что производители предлагают, с точки зрения характера использования, два основных типа SSD-накопителей — потребительские и серверные . Вторые 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 персональных ПК, но вот стоят они во много раз больше, чем потребительские модели, и в некоторых случаях игра просто не стоит свеч.

Еще одно важное различие между твердотельными накопителями — это интерфейс для подключения в систему.

Самые распространенные SSD (подавляющее большинство) 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. Их можно без проблем установить в компьютер вместо старого жесткого диска или даже использовать вместе с 3,5-дюймовым. 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 некоторых устройств. Основное преимущество mSATA — миниатюрность, во всем остальном это те же SATA SSD. Специалисты рекомендуют приобретать такие диски только для апгрейда тех устройств, в которых mSATA-разъем предусмотрен изначально.

Если пропускной способности SATA оказывается недостаточно, можно использовать SSD-диск с интерфейсом PCI Express . В зависимости от версии протокола и количества линий для передачи данных, пропускная способность PCI-E может в пять 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 слоты (разъемы), и подходят они только для персональных десктопов. В последнее время большой популярностью пользуются накопители, работающие по протоколу NVMe , дополнительно увеличивающему быстродействие и эффективность системы. Однако совместимы такие решения только с новейшими платформами и могут работать лишь в последних версиях операционных систем.

Промежуточным вариантом между недорогим, но «относительно медленным» SATA и быстрым, но дорогим PCI-E становятся накопители форм-фактора М.2 . Возможно, именно SSD М.2 станут новым общепринятым стандартом. Однако, это не еще один новый интерфейс, а только спецификация типоразмера диска и необходимого для его установки разъема. Работает же 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. Если нужно модернизировать игровой ПК или ноутбук, то стоит обратить внимание на М.2 SSD с интерфейсом PCI-E.

Внешние твердотельные накопители рассчитаны на подключенииe через интерфейсы USB 3.0 и USB 3.1. Такие модели редко бывают действительно эффективными, но при использовании достаточно быстрого интерфейса, они будут работать быстрее. Интерфейс USB 3.0 вполне способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мб/с [5] .

Следующий важный фактор — тип флэш-памяти . Именно от нее зависит производительность накопителя, его надежность и цена. Рассмотрим, какие типы флэш-памяти бывают (см. ниже табл. 2).

SLC NAND расшифровывается как single-level cell, то есть 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 100 000 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 10 000 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.

Таблица 2. Сравнение типов NAND по основным характеристикам

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector