Твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC, NVMe и прочие аббревиатуры? — Записки IT специалиста

Защита от внешних факторов

Интерфейс и форм-фактор

Большинство современных SSD накопителей производится в форм-факторе 2,5 с поддержкой интерфейса SATA 3. Но могут быть и другие, более дорогие варианты:

• PCI-карта, устанавливаемая напрямую в слот материнской платы.
• Внешний SSD накопитель.
• Диск с интерфейсом mSATA для установки в ноутбуки и компактные компьютеры.

Что касается интерфейса: все новые SSD выпускаются с интерфейсом SATA 3, но если у вас на материнской плате установлен более старый контроллер (первого или второго поколения), то накопитель всё равно можно подключить. Однако есть одно ограничение: скорость передачи определяется наименьшим значением. То есть если вы подключите SATA 3 к SATA 2, то скорость будет определяться по пропускной способности SATA 2.

HDD для компьютеров имеют форм-фактор 3,5 дюйма, то для установки SSD 2,5 вам понадобится специальный переходник, который часто называют «салазки». Он представляет собой небольшую полочку, выполненную из металла, которая подвешивается на месте установки диска.

Кстати, с помощью специального адаптера можно установить SSD вместо DVD в ноутбуке. Многие пользователи вытаскивают неиспользуемый привод и ставят на его место твердотельный накопитель, на который затем инсталлируется операционная система. Стандартный жесткий диск ноутбука в то же время полностью очищается и затем используется как хранилище личных файлов.

Интерфейс подключения

Объем

Как уже было отмечено, одним из главных недостатков SSD является цена, жестко привязанная к объему накопителя. Минимальная ёмкость на сегодняшний день – 60 Гб. Если учесть, что установленная Windows 7 требует 16-20 Гб в зависимости от разрядности, то становится ясно, что 60 Гб хватит разве что для инсталляции системы и десятка необходимых для работы программ.

Если вы хотите записывать на SSD игры и тяжелые графические приложения типа Corel или Photoshop, то рассматривайте накопители с объемом более 120 Гб.

Объем накопителя

Память и контроллер

Существует три вида памяти, отличающиеся между собой количеством бит информации в одной ячейке – SLC (1 бит), MLC (2 бита) и TLC (3 бита). Первый тип устарел и сейчас практически не используется, поэтому если увидите его в характеристиках, проходите мимо такого накопителя.

MLC – наиболее распространенный в данный момент тип памяти, выбирайте его. Имеет свои недостатки, однако адекватной альтернативы пока нет, так как TLC только начинает появляться на рынке SSD и пока стоит очень дорого.

С контроллерами похожая ситуация: наиболее популярным среди производителей и распространенным среди пользователей является технология SandForce, увеличивающая быстродействие диска за счет сжатия данных перед записью.

Но у контроллеров SandForce есть один недостаток, который может кому-то показаться существенным: если накопитель до предела заполняет информацией, то после его очистки скорость записи не возвращается к первоначальному состоянию, то есть становится ниже. Однако эта проблема решается просто: не забивайте память до последнего байта, и скорость не упадет.

Есть и другие, более дорогие варианты: Intel, Indilinx, Marvell. Если бюджет позволяет, лучше обратить внимание на твердотельные накопители с контроллерами от этих компаний.

Поддержка wi-fi

Возможность беспроводной передачи данных переводит внешний накопитель в категорию домашних файлсерверов с расширенными возможностями и безусловным комфортом эксплуатации – информацию с накопителя можно считать любым устройством с поддержкой Wi-Fi.

Правила выбора

Итак, вы решили, что пора отказаться от устаревшего жесткого диска и установить в компьютере твердотельный накопитель – разобрались, зачем он нужен и какие у него преимущества перед HDD. Однако здесь возникает другой вопрос: как выбрать SSD?

В магазинах представлены накопители с разными форм-факторами, контроллерами и ценами, так что трудно с ходу разобраться, что вам подойдет. Чтобы не чувствовать себя неуверенно в разговоре с консультантом, который наверняка захочет продать SSD подороже, старайтесь выбирать накопитель по приведенным ниже параметрам.

Преимущества и недостатки

Преимущества SSD над HDD.

• Более быстрый запуск от включения до перехода в рабочее состояние, поскольку не требуется раскрутка шпинделя.
• Очень быстрый случайный доступ к данным (особенно для чтения), из-за отсутствия необходимости перемещать блок головок, и, вследствие этого, более быстрые загрузка системы и запуск приложений, поскольку лимитирующим фактором времени выполнения этих операций, как правило, является время поиска данных на диске.
• Отсутствие шума, хотя большие промышленные SSD могут иметь внутренние вентиляторы для охлаждения.
• Более низкое энегопотребление (и следовательно, тепловыделение) для SSD небольших объёмов, твердотельные накопители большой ёмкости таким преимуществом перед жёсткими дисками не обладают.
• Высокая механическая надёжность — отсутствие движущихся частей полностью устраняет вероятность отказа по причине поломки механики.
• Лучшая способность переносить экстремальные внешние условия — перегрузки, вибрации, перепады давления и температуры, что, помимо специальных областей применения, очень хорошо для применения в ноутбуках и прочей мобильной электронике.
• Относительно предсказуемая производительность — в отличие от жёстких дисков, производительность SSD практически постоянна и одинакова по всему объёму хранения данных. Подобное объясняется постоянным временем доступа поиска и ничтожным влиянием фрагментации на производительность.
• Относительно низкий вес и размеры для SSD низкой ёмкости — несмотря на то, что удельная ёмкость на единицу веса и объёма лучше у «традиционных» HDD, для накопителей объёмом менее 256Гб преимущество в весе и габаритах остаётся за SSD.

Недостатки:

В нашем прайс-листе в настоящее время вы можете найти ноутбуки с SSD.

Применение ssd накопителей

Повсеместное применение SSD накопителей в современных условиях происходит по нескольким причинам. Во-первых, цены на современные SSD стали гораздо ниже, по сравнению с первыми серийными SSD. Во-вторых, твердотельные накопители выпускаются во всех форм-факторах, присущих жестким дискам.

В третьих, любой HDD можно заменить на SSD — необходимо только, чтобы совпадал интерфейс подключения накопителя. И, кстати, для пользователя, при замене HDD на SSD, абсолютно ничего не меняется, то есть такие манипуляции как форматирование, деление на разделы, установку и переустановку операционной системы можно проводить точно также, как обычно это делалось с использованием жесткого диска. Последняя причина, пожалуй, является самым важным условием быстрого внедрения SSD на рынок компьютерной техники.

В настольных компьютерах SSD применяют в качестве накопителя для операционной системы и критичных к скорости работы накопителя приложений, а дополнительный жесткий диск большого объема используют в качестве хранилища. Такая схема позволяет создать недорогую, но быструю дисковую подсистему.

В некоторых ноутбуках применяется такая же схема, однако все чаще можно встретить модели ноутбуков, где используется только SSD накопитель. Кстати владельцы ноутбуков могут легко поменять HDD ноутбука на любой 2.5″ SSD для увеличения общей скорости работы ноутбука.

Поскольку самым распространенным для SSD является форм-фактор 2.5″, а соответствующие отсеки в системных блоках чаще всего отсутствуют, многие производители включают в комплект поставки своих SSD переходник 2.5″ → 3.5″. Для тех 2.5″ SSD, которые не имеют переходника в комплекте, всегда можно приобрести адаптер 2.5″ → 3.5″ стороннего производителя.

Отличным показателем скорости работы современных SSD можно считать 450 — 550 Мб/с на чтение и запись, что соответствует верхнему порогу пропускной способности интерфейса SATA 6 Gb/s. Такую скорость сегодня способны обеспечить достаточно большое количество современных твердотельных накопителей, при этом цена этого класса накопителей продолжает снижаться.

SSD с более низкими скоростными показателями, а значит с устаревшими контроллерами и интерфейсом SATA II, все еще популярны благодаря сравнительно невысокой цене. При этом они все еще быстрее любого HDD для настольных ПК, и поэтому тоже имеют право на существование.

Максимальным быстродействием для SSD с интерфейсом SATA 6 Gb/s сегодня обладают сразу несколько серий SSD:

Такие SSD способны обеспечить непревзойденную производительность вашему компьютеру или ноутбуку. Самым быстрым из указанных выше твердотельных накопителей является SSD OCZ Vector 150. Несмотря на сравнительно скромные заявленные скорости на чтение и запись, SSD данной серии оказались лучшими по результатам независимого тестирования в лаборатории Компьютерного Супермаркета НИКС.

С реальными показателями производительности того или иного SSD вы можете ознакомиться в постоянно обновляемой сводной таблице «Тестирование быстродействия SSD», составленной по результатам независимого тестирования SSD-накопителей, проводящегося в Компьютерном Супермаркете НИКС.

Существуют также SSD, выполненные в форм-факторе PC Card, подключаемые к компьютеру по интерфейсу PCIe. Такие устройства изначально являлись набором из RAID контроллера и нескольких SSD, объединенных в массив, с той лишь разницей, что все это уместилось на PCB самого контроллера.

Сейсас же все большую популярность набирают PCI-E SSD поддерживающие логический протокол передачи данных NVM Express, созданный специально для подобного класса устройств. По понятным причинам, такие SSD являются самыми быстрыми среди всех твердотельных накопителей.

Отдельно следует сказать о популярной некогда серии SSD OCZ IBIS, представлявшей собой 3.5″ накопители с интерфейсом HSDL – нестандартным интерфейсом разработанным компанией OCZ. Для подключения к компьютеру используется входящий в комплект поставки адаптер HSDLаPCIe.

SSD накопители заняли не только быстрорастущую часть рынка жестких дисков, но также применяются в качестве внешних накопителей, т.е. используются как внешние жесткие диски или флешки. Такому развитию событий способствовало повсеместное распространение интерфейса USB 3.

0, пропускная способность которого выросла почти в 10 раз по сравнению с USB 2.0 и стала достаточной для использования быстрых SSD накопителей. Так же начали появляться накопители с новейшим интерфейсом Thunderbolt, которые быстрее USB 3.0 почти в 2 раза.

Кстати, создать SSD с интерфейсом USB 3.0 самостоятельно очень легко — для этого потребуется любой 2.5″ SSD с SATA-интерфейсом и внешний бокс для 2.5″ накопителей. Однако следует понимать, что в 99% внешних боксов используются конвертеры SATA 3Gb/s -> USB 3.

В серверостроении традиционно применялись дорогостоящие SSD накопители на основе SLC чипов памяти, ввиду их большей надежности и долговечности, являющихся важными факторами для серверов. Сегодня MLC чипы памяти ни в чем не уступают SLC чипам, поэтому даже серверные SSD сегодня производятся с применением данного типа чипов памяти.

В целях экономии, а также благодаря таким технологиям, как MaxIQ (Adaptec) и Cash Cade (LSI), реализованных в RAID контроллерах некоторых производителей, SSD можно использовать в качестве кэш памяти массива из сравнительно дешевых и емких HDD.

Также контроллеры компании Adaptec предлагают возможность создания специфического RAID массива, под названием HybridRAID, позволяя тем самым создавать массив уровня RAID1 или RAID10 из одного или нескольких SSD и соответствующего количества HDD.

Из тех же соображений (в целях экономии) в современных настольных компьютерах также применяются технологии совместного использования HDD и SSD. Одной из таких технологий является Intel Smart Response, реализованная во всех материнских платах с чипсетом Intel 6, 7, 8, и девятой серии с поддержкой RAID.

Для реализации технологии Intel Smart Response подойдут SSD, выполненные в форм-факторе mSATA, если материнская плата оснащена соответствующим портом mSATA. Эта технология позволит использовать SSD в качестве кэш-памяти винчестера, что существенно повысит скорость работы дисковой подсистемы.

Производитель

Последний параметр, требующий вашего внимания – это производитель. Конечно, на различных форумах можно найти много постов о том, что лучше выбрать Kingston или, допустим, Silicon Power, так как они специализируются именно на производстве накопителей разных видов.

Однако это не совсем верное утверждение: компаний, реально производящих флэш-память NAND намного меньше, чем брендов на рынке. Собственным производством (и отделом разработок) обладают:

• Intel.
• Samsung.
• SanDisk.
• Crucial.

Компания OCZ, например, до недавнего времени не имела никаких разработок и лишь недавно приобрела производителя контроллеров Indilinx. Поэтому лучше обращаться внимание на приведенные выше характеристики, а производителей держать в уме в последнюю очередь.

Работа с твердотельным накопителем

После удачной покупки и успешной установки системы на SSD вы включите компьютер и удивитесь, как быстро всё стало работать. Чтобы подобная прыть сохранялась как можно дольше, следуйте простым правилам по эксплуатации твердотельных накопителей:

• Устанавливайте систему, которая поддерживает команду TRIM (Windows 7 и выше, Mac OS X 10.6.6, Linux 2.6.33).
• Старайтесь не заполнять диск полностью – скорость записи снизится и не восстановится (актуально для контроллера SandForce).
• Храните личные файлы на HDD. Не убирайте жесткий диск, если он работает – храните на нем музыку, фильмы, фотографии и другие данные, доступ к которым не требует высокой скорости.
• Увеличьте объем оперативной памяти и по возможности не используйте файл подкачки.

Следуя этим простым правилам, вы продлите срок службы твердотельного накопителя и сможете избежать преждевременного снижения скорости его работы.

Скорость

У любого накопителя (SSD здесь не исключение) есть два показателя скорости: запись и чтение. Чем выше эти значения, тем лучше, однако помните, что в характеристиках обычно указывается максимальная скорость. Реальное же значение можно узнать только на практике с помощью специальных программ. Если накопитель давно на рынке, то в интернете можно попробовать найти его тесты на скорость от пользователей.

Скорость записи, чтения

Сравнение с hdd

Чтобы провести параллели с обычным жестким диском, сначала нужно немного углубиться в теорию и посмотреть, как работает HDD.

HDD представляет собой набор металлических дисков, вращающихся на шпинделе. Информация записывается на поверхность дисков маленькой механической головкой. Когда вы что-то копируете, создаете новый файл или запускаете программу, головка двигается, выискивая место записи. Для наглядности представьте виниловую пластинку – только вместо иголки будет механическая считывающая головка.

Твердотельные накопители не имеют никаких движущихся механических деталей.

Другие преимущества SSD:

• Быстрый отклик на действия пользователя.
• Беззвучная работа.
• Низкое энергопотребление (вдвое меньше, чем у HDD).
• Отсутствие перегрева.

Это лишь основные достоинства твердотельных накопителей, которые пользователь может «почувствовать». Однако вопрос, что лучше HDD или SSD, продолжают задать многие пользователи, поэтому давайте сравним характеристики этих двух видов накопителей:

1. Скорость работы SSD выше, так как исчезает этап механического поиска нужного места на поверхности диска. Время доступа к данным уменьшается в 100 раз – установленная на SSD система начинает буквально летать по сравнению с использованием HDD.
2. Отсутствие механических подвижных деталей способствует беззвучной работе накопителя и увеличению продолжительности его жизни. HDD чаще всего выходит из строя по причине механического повреждения – у SSD такое проблемы не существует.
3. Температура SSD всегда держится на оптимальном уровне, даже если его не охлаждать кулером. HDD же перегревается без охлаждения, что приводит к неполадкам программного и аппаратного свойства.

Но будем объективны: есть у SSD и недостатки. В первую очередь это цена, которая всё еще остается достаточно высокой и напрямую зависит от объема. Еще одна проблема – ограничение на количество циклов перезаписи. HDD можно переполнять данными и очищать сколько угодно; у SSD же есть ограничение, однако на практике его достичь трудно.

Все SSD накопители имеют гарантийный срок службы 3-5 лет, однако обычно они функционируют намного больше, так что не стоит акцентировать внимание на этих цифрах.

Если вы не можете выбрать между SSD и HDD, то есть гибридный вариант – SSHD. Такие накопители совмещают в себе достоинства обеих технологий, однако увеличение скорости работы вы заметите только при загрузке операционной системы. Запись и чтение данных будут производиться на том же уровне, что и у HDD, поэтому подобные гибриды не пользуются особой популярностью среди пользователей.

Статистические данные

Твердотельные накопители (SSD) действительно очень быстро совершенствуются. Для тех кто все еще не верит в то, что SSD в ближайшем времени сможет стать основным типом накопителей для компьютеров и мобильных компьютерных систем (ноутбуков, планшетов и т.п.), предлагаем ознакомимся с некоторыми статистическими данными, подготовленными департаментом маркетинговых исследований Компьютерного Супермаркета НИКС.

График демонстрирует стабильное снижение цены на SSD-накопители, начиная с 2009 года и заканчивая сегодняшним днем. Исключением являются накопители объемом 512 Гб, так как впервые в нашем ассортименте они появились в 2022 году, он него и пойдет отсчет.

Обратите внимание, что цены на SSD неуклонно снижаются, причем за последние годы динамика снижения цены стала значительно ниже. Это связано с тем, что все риски на брак обычно закладываются в стоимость устройств, а с развитием технологий производства, и, соответственно, уменьшением процента брака цена изделия снижается.

Трехмерная память 3d-nand, v-nand и т.д.

Как мы уже говорили выше, стоимость чипа находится в прямой зависимости от размера кристалла, который в свою очередь накладывает ограничения по количеству ячеек, которые мы можем там разместить. Один из выходов из этой ситуации — это понижение норм техпроцесса, но там вступают в силу иные законы физики и возникают проблемы с перетеканием заряда между ячейками и их решение приведет так или иначе к повышению стоимости хранения единицы данных.

Здесь можно провести аналогию с жилищным строительством. Имея ограниченную площадь участка, мы можем как угодно пытаться оптимизировать стройку, но более чем определенное количество стандартных квартир вместить не сможем просто физически. Строители давно нашли выход — строить многоэтажные дома.

Для трехмерной памяти разработаны специальные вертикальные структуры, которые позволяют добиться наиболее эффективного использования площади кристалла. Мы не будем углубляться в данную тему, так как она далеко выходит за рамки нашей статьи, а отметим то, что приобрести сегодня диск на основе плоской (одномерной) памяти практически невозможно.

Поэтому все заявления об использовании трехмерной памяти и разных связанных с ней красивых аббревиатур следует отнести сугубо к маркетинговым, обратив внимание при выборе диска на иные, действительно важные параметры.