buQi.ru » Советы эксперта » Твердотельные накопители данных. Зачем нужны SSD?

Твердотельные накопители данных. Зачем нужны SSD?

В данной статье мы поведаем историю создания и развития твердотельных накопителей на основе флэш-памяти, расскажем про преимущества и недостатки SSD относительно жёстких дисков, а также перечислим самые удачные на сегодняшние день SSD для покупки.

Содержание:

  1. История развития технологии HDD
  2. История развития технологии SSD
  3. Преимущества и недостатки SSD
  4. Лучшие SSD на начало 2012 года: рекомендация BuQi.ru

О флэш-памяти на сегодняшний день слышали абсолютно все. Мобильные телефоны, электронные часы, цифровые камеры, все современные устройства используют преимущества компактных чипов памяти.

Но вот об SSD – по сути, нескольких чипах, объединенных умным контроллером, и запакованным в форм-фактор 2.5 дюйма/1.8 дюйма/3.5 дюйма (перечислено по мере уменьшения популярности использования) – слышали далеко не все. И причина тому, в основном, цена. В то время как 1000-гигабайтный HDD можно прикупить за $100, что эквивалентно 0.1 доллара за Гб дискового пространства, твердотельный накопитель за те же деньги будет иметь в лучшем случае 90 гигабайт свободного места (более $1/Гб). Разница более чем в 10 раз ощущается на кошельке, и производители, как и пользователи, по-прежнему выбирают традиционные жесткие диски.

Разберем некоторые фундаментальные различия между SSD и HDD.

История развития технологии HDD

Первый жесткий диск, 305 IBM RAMAC, появился на свет еще в сентябре 1956 года. Он представлял собой 50 подмагниченных алюминиевых дисков, каждый 24 дюйма в диаметре, вращающихся со скоростью 1200 оборотов в минуту и обслуживаемых всего 2 головками чтения-записи. На тот момент даже такая огромная и неповоротливая вещь казалась инновацией; вместительность составляла 4.4 Мб.

Технология показалась всему миру перспективной, и начались активные работы по уплотнению плотности записи данных. В 1973 году Big Blue выпустила куда более компактный вариант жесткого диска на магнитных пластинах. Модуль IBM 3348 имел сравнительно компактные размеры (меньше современного системного блока) и поставлялся с ёмкостью 35 Мб либо 70 Мб. Стоил такой картридж безумные деньги, и использовался лишь в крупных и дорогих лабораториях либо предприятиях.

Первая реальная конкуренция началась лишь в 1980, когда малоизвестная еще Seagate Technology представила миру первый 5.25-дюймовый HDD под  названием ST-506, он имел очень компактный размер и всего за 1500 долларов предлагал 5 Мб места под цифровые данные. Вскоре на рынке образовалась настоящая гонка за увеличением ёмкости – постепенно в нее включились Western Digital, Quantum, Maxtor, Connor Peripherals, HP и Compaq.

Привычный же сегодня формат HDD был показан компанией Rodime в 1983. Затем появились и 2.5-дюймовые, и даже 1.8-дюймовые накопители. К 2000 году емкость жестких дисков мерялась исключительно гигабайтами. Затем Hitachi изобрела перпендикулярную запись, и это дало возможность в разы увеличить емкость одной магнитной пластины (их на тот момент в типичном HDD было 1 или 2).

40 Гб, 120 Гб, 500 Гб, 1000 Гб… Пользователям все мало. Цены на гигабайт дискового пространства падали с космической скоростью, пока производители начинали осознавать, что бесконечно увеличивать плотность записи не получится – предел составит порядка 500 Гб, по первым оценкам, на одну пластину 3.5-дюймового HDD. Дальше пойдет противоречие законам физики. Конечно, можно вставлять в HDD и 3, и даже 5 ‘блинов’ – но тогда под угрозой окажется надежность механики, а также скорость передачи данных.

Ах да, скорость обмена данными. Это – главная претензия к жестким дискам: если скорость процессорных вычислений в современном ПК позволяет обрабатывать гигабайтные потоки, как и оперативная память стандарта DDR3, ни один современный HDD не в состоянии обеспечить скорость чтения хотя бы 200 Мб/с, а главное – скорость случайного доступа к данным хотя бы менее 10 мс. Это и есть критические точки производительности, ведь на позиционирование головок и поиск нужного сектора всегда уходит время.

Наконец, еще одна причина, подрезавшая доверие к HDD – надежность хранения данных. Любое, даже незначительное, механическое влияние на жесткий диск может привести к абсолютно безвозвратной потере данных! Даже случайно уронив HDD из руки на колени, можно потерять все хранящиеся на нем файлы. И это еще в нерабочем состоянии. Этот фактор очень ограничивал применение HDD в мобильных устройствах.

История развития технологии SSD

Про флэш-память как про будущее накопителей данных никто всерьез не думал до примерно 2000 годов. Однако, она всегда использовалась в тех сферах деятельности человека и устройствах, где важны надежность, долговечность и низкое энергопотребление.

Первые SSD, скажем, те, что NASA использовали в своих кораблях, работали не на чипах флэш-памяти, а на DRAM-модулях. Проще говоря, они были быстрыми и надежными, но стоили безумно дорого (9000 долларов за 1 Мб) и требовали постоянное питание для сохранения данных.

В 1980 году, однако, в компании Toshiba разработали первые чипы постоянной памяти, не требующие наличия постоянного тока для хранения информации. Такое применение транзисторов было в новинку; память имела невысокую емкость и первое время даже не имела файловой системы.

В 1995 году компания M-Systems выпустила девайс DiskOnChip, который, будучи уже почти полноценным сегодняшним SSD, имел собственную файловую систему True Flash File System, позволявшую компьютеру расценивать DiscOnChip в качестве HDD емкостью 8, 16 или 32 Мб. Уже тогда были продуманы такие важные пункты работы с флэш-памятью, как коррекция ошибок, перераспределение поврежденных секторов, контроль износа отдельных ячеек и так далее.

Это был успех, и множество мелких компаний вроде Adtron, Cenatek, Atto, SimpleTech и Memtech начали экспериментировать с NAND-памятью, постепенно улучшая и отлаживая технологии производства SSD. Уже в 1999 году, BiT Microsystems выпустила 18-гигабайтный SUX35 с интерфейсом Ultra SCSI.

Тогда будущее SSD еще казалось туманным – применение только в военных и научных сферах не казалось финансово выгодным. Хотя, в 2002 году на презентации Microsoft Tablet PC Билл Гейтс, соглашаясь со многими аналитиками, подчеркнул, что вскоре флэш-память заменит жесткие диски в мобильных устройствах.

Собственно, без огромных денежных вложений массовое распространение технологии SSD было бы невозможно – и в 2005 году Samsung, одна из крупнейших мировых компаний, вступила в этот бизнес. Очень быстро были представлены 1.8-дюймовые и 2.5-дюймовые решения, а уже на следующий год мир увидел первый ноутбук на базе ОС Windows XP и SSD. Тот самый Q30-SSD, несущий 32 Гб памяти, стоил немалые 3700 долларов. Но, к счастью, активные разработки в направлении снижения цены SSD при увеличении плотности записи (в основном путем уменьшения техпроцесса производства чипов NAND) привели к тому, что сегодня, через пять с небольшим лет, те же 32 Гб на SSD обойдутся всего в $50 – цена 1 гигабайта снизилась более, чем в 70 раз.

Преимущества и недостатки SSD

Естественно, если бы SSD не были надежными, никто бы не стал их использовать. Большей частью высокая надежность – это заслуга продвинутых контроллеров, заботящихся о равномерном износе чипов памяти и отсутствии ошибок в данных.

Итак, преимущества флэш-памяти очевидны: высокая скорость передачи данных (современные модели SSD в состоянии обеспечить примерно 500 Мбайт/с как для чтения, так и для записи); полная безопасность данных при падениях и прочих повреждениях (недаром обещается стабильная работа при нагрузках порядка 1500G); низкое энергопотребление (ведь механически подвижных частей, как у жесткого диска, нет); огромное время наработки на отказ (до 2 миллионов часов в современных моделях); компактные размеры чипов, что позволяет создавать накопители данных любого размера, например, сверхкомпактные mSATA SSD в Apple MacBook Air.

Недостатки тоже есть: это по-прежнему высокая относительно HDD цена за 1 Гб данных; деградация скорости работы флэш-памяти; наконец, ограниченное количество циклов перезаписи ячеек памяти.

Второй и третий пункт разъясним. При первом цикле записи SSD показывает скорость 250 Мб/с; но если все с него удалить и попробовать записать снова, скорость вдруг упадет раза в полтора-два. Связано это с тем, что для перезаписи нужно сначала обнулить значения ячеек памяти, а не просто, как это происходит у жесткого диска, перезаписать ее содержимое. То есть, фактически выполняется в два раза больше действий, чем у HDD.

Количество циклов записи для SLC (одноуровневых) и MLC (многоуровневых) чипов памяти также ограничено – для первых оно обычно составляет 1000-5000, для вторых может достигать даже и 10000. Это означает, что по ходу использования при частой перезаписи (скажем, при использовании файла подкачки на SSD) через пару лет ячейки начнут выходить из строя, причем в непредсказуемом порядке, поскольку циклы перезаписи происходят неравномерно (ведь мы редко перезаписываем весь объём накопителя целиком, чаще удаляя или добавляя по нескольку файлов за раз). Вот почему современные контроллеры резервируют часть емкости, чтобы в случае необходимости переназначить сбойные сектора памяти на резервные.

В основном производительность и надежность SSD-накопителя сегодня зависит от интерфейса подключения, контроллера и происхождения чипов памяти. Производители контроллеров (SandForce, Jmicron, Chipzilla, …) не очень сильно разнятся в применяемых технологий и запрашиваемых ценах, хотя стоит отметить, что в последнее время контроллеры SandForce являются существенно более быстрыми и популярными. Интерфейс подключения, конечно же, должен быть SATA II, а лучше и SATA III – это обеспечит большую скорость передачи данных и меньшие задержки. Ну а чипы памяти… Честно говоря, сегодня только в безымянные китайские флэшки ставят некачественные и  медленные чипы, покупая же SSD, даже самой бюджетной серии любого производителя, можно быть уверенным, что кота в мешке не подсунут точно. Максимум, на что можно нарваться – это существенное завышение показателей последовательных скорости и чтения данных в информации о продукте.

Самые удачные SSD на начало 2012 года

OCZ Agility 2 и Agility 3

Доступные серии SSD-накопителей от OCZ с контроллерами SandForce, с интерфейсами SATA II и SATA III, соответственно. Оптимальными являются накопители емкостью 60 Гб ($100) и 120 Гб ($160). Скорости последовательного чтения и записи составляют примерно 240 Мб/с и 220 Мб/с, что не сильно отличается от заявленных. Форм-фактор 2.5” оптимально подходит для ноутбуков.

Время наработки на отказ - 2000000 часов. Вес 77 грамм.

Комментарии ВКонтакте

Комментарии в Facebook


© 2009–2017 buQi.ru - Ноутбуки. Мобильные устройства. Тесты, сравнение, обзоры, новости

buQi.ru в формате RSS
buQi.ru в социальных сетях
Виджеты buQi.ru