Буферная память ssd на что влияет

Обновлено: 03.07.2024

Диалектика развития подсистем хранения данных за последнее де­ся­ти­ле­тие наглядно иллюстрирует тот факт, что прогресс может со­сто­ять не толь­ко в появлении новых компонентов, но и в ис­чез­но­ве­нии старых. Ар­хи­тек­ту­ра Host Memory Buffer (HMB), активно про­дви­га­е­мая ком­па­ни­ей Marvell, де­ла­ет ненужной микросхему DRAM на плате SSD диска, ис­поль­зуя сис­тем­ное ОЗУ для уп­ра­в­ля­ю­ще­го процессора накопителя, а в идеале — ре­а­ли­зуя прямой обмен ин­фор­ма­ци­ей между NAND SSD и DRAM пер­со­наль­ной плат­фор­мы.

Попробуем разобраться в причинах и следствиях такого шага: снизится ли латентность обработки запросов чте­ния и записи вслед за себестоимостью устройств или экономия пагубно повлияет на их характеристики?

Теория

Нелишним будет вспомнить некоторые фундаментальные факты: для чего нужно буферное ОЗУ в mass storage уст­рой­стве и почему оно вдруг может стать не нужным?

Буферизация решает задачи, возникающие вследствие неоднородности тракта передачи данных. При сопряжении традиционных электромеханических накопителей и вычислительных платформ необходимо учитывать не­из­мен­ность скорости битового потока определяемого плотностью записи и вращением магнитных дисков. Не­из­беж­ные паузы в работе ресурсов платформы (CPU, DRAM, каналов DMA), обусловленные многочисленными асинхронными событиями и, как следствие, невозможностью своевременно принять или передать очередную порцию данных меж­ду системой и вращающимся диском, могут привести к потере информации. Формально говоря, вра­ща­ю­щий­ся магнитный диск требует изохронного трафика, а большинство платформ его не обеспечивают. Локальное бу­фер­ное ОЗУ на плате контроллера, по сути, является посредником, изолированным от асинхронных событий плат­фор­мы, а потому способным обеспечить гарантированный трафик.

Очевидно, любое транзитное звено, требующее дополнительных операций, замедляет процесс обмена ин­фор­ма­ци­ей, а потому потребитель вправе ожидать позитивного эффекта в случае исчезновения посредника, но только при условии, что функциональность этого посредника действительно перестала быть востребованной.

Практика

Накопители SSD не содержат вращающихся элементов и дисками называются исключительно по привычке. Хотя персональные платформы пока далеки от полноценной изохронности, декларирование строго предсказуемых ли­ми­тов латентности для выполнения транзакций системными ресурсами стало неотъемлемой частью спе­ци­фи­ка­ции PCI Express.

Это означает, что имеют место достаточные условия для устранения буферного ОЗУ? Не совсем так!

Отказ от вращающихся дисков не означает толерантность SSD к произвольным паузам в произвольный момент се­ан­са обмена информацией между накопителем и хостом. Причиной тому синхронный протокол шины передачи дан­ных между интерфейсной микросхемой накопителя и матрицей NAND, исключающий затраты времени на кви­ти­ро­ва­ние, а потому исключающий возможность пауз.

Другое немаловажное обстоятельство состоит в том, что современный SSD или HDD является самостоятельной ми­кро-платформой, работающей под управлением собственной микро-ОС, ему локальная оперативная память требуется не только для буферизации данных, но и как рабочее ОЗУ встроенного процессора. Наряду с поль­зо­ва­тель­ски­ми данными, подлежащими чтению и записи, в устройстве создается и динамически обновляется мно­же­ство управляющих таблиц, необходимых для трансляции адресов секторов между хост-интерфейсом и фи­зи­че­ской средой хранения данных, мониторинга состояния устройства, ремаппинга сбойных блоков, кэширования ин­фор­ма­ции и многих других операций.

Примеры реализации

В силу перечисленных выше причин, термин DRAM-less применительно к SSD означает всего лишь отсутствие ми­кро­схе­мы динамического ОЗУ и устранение (а точнее, уменьшение) локальной буферизации данных средствами периферийного устройства с перекладыванием этой обязанности на оперативную память хост-платформы.

Рис.1 Сравнение двух SATA-устройств: слева, накопитель, оборудованный буферным ОЗУ на основе чипа DDR3, справа DRAM-less устройство

ОЗУ в составе накопителя остается, но, во-первых статическое (а значит, более быстрое и не требующее циклов регенерации), и, во вторых, реализованное на одном кристалле с процессором и интерфейсным контроллером (Рис 2, Рис 3), что также позитивно с точки зрения производительности и надежности.

В силу очевидных технологических ограничений, объем такого статического ОЗУ, как правило, существенно усту­па­ет DRAM. В силу этого ряд обязанностей локальной памяти mass storage устройства делегируется хосту. Как бу­дет показано далее, именно модель разделения обязанностей между DRAM-less устройством и хостом оп­ре­де­ля­ет позитивное или негативное влияние на производительность.

Архитектура HMB передает хост-платформе контроль над данными, подлежащими передаче по интерфейсу, в ре­зуль­та­те чего производительность возрастает. Размещение в памяти хост-платформы внутренних управляющих та­б­лиц накопителя в целях экономии объема внутреннего ОЗУ устройства, напротив, создает не­про­из­во­ди­тель­ный трафик на интерфейсе, не только снижая быстродействие подсистемы хранения данных, но и повышая кон­ку­рен­цию при доступе к системному ОЗУ.

Рис.2 Блок-схема DRAM-less SSD с интерфейсом NVMe (Gen3 x2) на основе контроллера Marvell 88NV1160

Наряду с показанным в примере контроллером Marvell 88NV1160, архитектура DRAM-less используется в чипах 88NV1140 (универсальное конфигурируемое решение для накопителей SATA Gen3 и NVMe Gen3 x1) и 88NV1120 (Gen3 SATA only).

Рис.3 Блок-схема DRAM-less SSD с интерфейсом SATA (Gen3) на основе контроллера SiliconMotion SM2246XT

DRAM-less архитектура нередко упоминается в контексте SATA-интерфейса, как один из инструментов его кон­сер­ва­тив­ной оптимизации. Вместе с тем, анализируя приведенные примеры, можно видеть, что рассмотренная мо­дель передачи данных найдет (нашла) применение и в ряде NVMe-устройств, несмотря на кратное различие по про­из­во­ди­тель­но­сти.

Польза или вред?

Теоретически, в результате обоснованного уменьшения роли буферизации при взаимодействии NAND накопителя и DRAM платформы производительность должна несколько вырасти. С другой стороны, одним из ключевых не­га­тив­ных моментов является расположение в оперативной памяти хост-платформы информации, не требующей непосредственной доставки на хост-платформу. Такое решение напоминает архитектуру интегрированного видео адаптера.

Максимально производительным будет устройство, получающее преимущества от устранения буфера-посредника и лишенное недостатков, связанных с выносом внутренних данных накопителя (не нужных хосту!) за пределы соб­ствен­но накопителя в память хоста. В обратной ситуации, если осуществлен перенос внутренней информации на­ко­пи­те­ля в память хоста, а буферизация обмена выполняется в полном объеме, но уже средствами внутреннего ОЗУ контроллера, производительность упадет.

Оценка влияния HMB на производительность DRAM-less устройств приводится в документе. При анализе при­ве­ден­ных таблиц следует соблюдать правило «прочих равных условий», внимательно дифференцируя между бюд­жет­ным (DRAM-less) и производительным (HMB+DRAM-less) вариантами.

Рис.4 Сравнение производительности различных типов устройств
(для латентности, меньшее значение означает лучший результат)

На Рис 4. красным цветом выделены результаты двух устройств, на основе которых можно оценить влияние HMB-фактора при прочих равных условиях. Оба устройства с интерфейсом NVMe (PCIe) x1 построены на основе ар­хи­тек­ту­ры DRAM-less. Логично предположить, что верхнее из выделенных устройств поддерживает HMB, а ниж­нее только «обременяет» хост своими внутренними данными. Для латентности (задержек выполнения ко­ман­ды), меньшее значение означает более высокое быстродействие.

Что дальше?

В случае упразднения DRAM на плате SSD остаются всего два функциональных компонента: контроллер и NAND, если не считать понижающих преобразователей напряжения питания в интегральном или дискретном ис­пол­не­нии.

Следующим шагом стало появление термина BGA SSD. Как нетрудно предположить из названия, означает он ре­а­ли­за­цию накопителя в одной микросхеме BGA (Ball Grid Array) и необходимость применения инфракрасной па­яль­ной станции для его замены. Заметим, речь не о частных инициативах отдельных вендоров, а о стандарте, оп­ре­де­ля­е­мом в рамках спецификации PCI Express. Сомнений в этом не оставляет документ авторства PCI Special Interest Group.

Освободи Себя NVMe 1.2 Спецификация представила новую функцию под названием Буфер памяти хоста или HMB (не путать с графической памятью HBM) с обещанием значительно повысить производительность твердотельных накопителей PCIe NVMe. В этой статье мы объясним, что это такое, как оно работает и как ему удается улучшить производительность твердотельных накопителей, обладающих такой способностью.

Большинство современных твердотельных накопителей включают встроенная память DRAM чип, как правило, с 1 ГБ DRAM соотношение за каждый 1 ТБ хранилища . Это Оперативная память обычно предназначен для отслеживания того, где физически расположен каждый логический блок информации, хранящейся в памяти NAND - информации, которая изменяется в каждом цикле записи, и к нему обращаются каждый раз, когда выполняется операция чтения.

Стандартное соотношение DRAM к NAND, которое мы обсуждали, обеспечивает достаточно RAM для SSD контроллер, чтобы использовать очень гибкую таблицу быстрого поиска, а не использовать более сложные структуры данных, которые были бы значительно медленнее. Это резко сокращает объем работы, контроллер SSD должен делать, чтобы выполнять операции ввода и вывода, и является ключом к последовательной производительности.

Твердотельные накопители без DRAM могут быть довольно дешевыми и даже меньшими по размеру, но, поскольку они могут хранить только таблицы индексов данных во внутренней флэш-памяти, их производительность сильно снижается. В худшем случае задержка чтения может быть удвоена, поскольку для каждой операции чтения потребуется одна операция, чтобы узнать, где находятся физические данные, а другая - для чтения самих данных.

Что такое буфер памяти хоста?

Как мы уже говорили в начале, спецификация NVMe 1.2 представила эту новую возможность, называемую буфером памяти хоста или HMB. Эта функция использует возможности DMA интерфейса PCI-Express, чтобы позволить SSD использовать часть памяти DRAM из системы. CPU / ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР вместо того, чтобы требовать, чтобы SSD поставлялся с собственной DRAM.

Другими словами, твердотельный накопитель использует небольшую часть оперативной памяти системы для выполнения этих операций, и поскольку он не предназначен для «замены» внутренней DRAM твердотельных накопителей, а для ее дополнения, он фактически не удалит много оперативной памяти из системы. , просто величины порядка десятков (менее 100 МБ), более чем достаточно для того, что вам нужно.

Правда, что доступ к DRAM через PCIe намного медленнее, чем доступ к микросхеме DRAM, которая находится в самом устройстве, но даже в этом случае производительность значительно улучшается при чтении информации из флэш-памяти SSD.

Как HMB влияет на производительность?

Как мы объясняли ранее, лучшим вариантом для повышения производительности является то, что SSD имеет собственную DRAM, так как доступ будет намного быстрее. Второй вариант - через Буфер Памяти Хоста, который работает через PCIe к системному ОЗУ, и худшим вариантом будет отсутствие всего этого и использование собственной флэш-памяти SSD кэш-памяти.

Эффекты кэша HMB можно ясно увидеть, измерив производительность произвольного чтения SSD при одновременном увеличении рабочей нагрузки (объем данных, к которым активно обращаются одновременно).

Хорошо видно, что до тех пор, пока рабочая нагрузка не достигнет 24 ГБ, производительность SSD остается очень, очень стабильной и только начинает падать с этой цифры. Однако при отключенном HMB производительность постепенно снижается и растет.

Еще около десяти лет назад, обыватель не знал альтернативы классическим НМЖД, царствование их было практически безраздельным. Сейчас же, в 2018, о твердотельных накопителях (SSD) знают практически все, а некоторые предрекают полное исчезновение, в скором времени, обычных HDD.

Несмотря на это, правильно выбрать нужную вам модель накопителя среди того великого множества, что представлено на рынке, не праздная задача.

SSD (solid-state disk, твердотельный накопитель) – устройство для хранения данных, в котором за хранение информации отвечают микросхемы памяти (практически всегда это NAND память).

Особенности SSD

Если же вы задумались о приобретении SSD, но задаетесь вопросом, о том какие преимущества вы получите при переходе с обычного HDD, то вот некоторые из них:

- Увеличение скорости работы – загрузка операционной системы, запуск приложений, работа с большими массивами данных или загрузка уровней в играх - подобные задачи неплохо ускоряются от установки SSD;

- Большая надежность - отсутствие движущихся частей располагают к этому;

- Увеличение скорости чтения/записи файлов – скоростные характеристики SSD превосходят оные у HDD;

- Бесшумность – так как в роли накопителя информации выступают обычные микросхемы. Благодаря этому можно собрать полностью бесшумные системные блоки, в том числе и крайне компактных размеров;

- Меньшие габариты и вес.

Тем не менее, есть и недостатки:

- Цена – стоимость 1 гигабайта емкости SSD, до сих пор намного дороже, чем у HDD;

- Высокие температуры - у некоторых накопителей с интерфейсом NVMe. К сожалению, в особо тяжелых случаях SSD требует хорошей вентиляции или установки активного и/или пассивного охлаждения;

- Различные разъемы подключения – не недостаток в чистом виде, но усложняет выбор для неподготовленного пользователя;

- Крайне высокая сложность восстановления данных – гораздо сложнее, чем на НМЖД, что обусловлено спецификой работы устройства;

Конструкция

Основными составными элементами твердотельных накопителей, являются:

- Контроллер – своеобразный мозг устройства, от него зависит скорость обмена данными, поддерживаемые типы памяти, потребность в микросхеме буферной памяти и т.д.

- Микросхемы памяти - в SSD массовое распространение получила NAND-память. Однако, идут разработки и других видов памяти. Например, 3D XPoint компании Intel.

- Буферная память (RAM) – в этой роли применяются микросхемы энергозависимой DRAM памяти, как, например, в оперативной памяти компьютера. Применяется для временного хранения данных во время работы с накопителем. Также влияет на скорость работы накопителя, позволяет поддерживать стабильные скоростные показатели при интенсивных нагрузках. Наличие или отсутствие микросхемы буферной памяти зависит от установленного контроллера.

Наряду с аппаратной частью, программная часть также сильно влияет на производительность и нюансы работы накопителя с различными типами нагрузок. К сожалению, о внесенных в микропрограммное обеспечение оптимизациях, производители не сообщают.

Какую память выбрать?

Постоянные технологические изыскания в области памяти меняют рынок довольно быстро. Поэтому и NAND-память стремительно развивается, породив к настоящему времени четыре разновидности.

SLC (Single Level Cell) – технология производства такой памяти предусматривает хранение 1 бита информации в 1 ячейке. Отличные скоростные и ресурсные характеристики, вот только накопителей на основе такой памяти в продаже давно нет.

MLC (Multi-Level Cell) – в одной ячейке хранятся уже 2 бита информации. Еще недавно самый распространенный вид памяти в SSD. Хорошие ресурсные и скоростные показатели позволяли долго удерживать пальму первенства по распространенности применения.

TLC (Triple-Level Cell) – как понятно из названия, ячейка здесь уже с тремя уровнями (на каждом по 1 биту информации). Благодаря этому плотность записи еще сильнее увеличивается (на немалые 50%), что позволяет создавать более «вместимые» чипы памяти. Что интересно, практически каждый человек сталкивался с такой памятью – она успешно применялась (и применяется) в обычных «флешках».

QLC (Quad-Level Cell) – в основе лежит ячейка с возможностью записи четырех бит информации. Новый тип памяти, продукты на его основе только входят на корпоративный рынок. Появление же продуктов ориентированных на обычных потребителей ожидается в первом квартале 2019 года. Обладает еще меньшим ресурсом, чем TLC память.

Ниже приведена сравнительная таблица с ресурсом памяти, а также некоторыми другими характеристиками.

Планарная, или с вертикальной компоновкой?

Буквально пять лет назад данного вопроса в принципе не было. Но стремление к прогрессу и увеличению экономических и производственных показателей сделали свое дело.

Если планарная структуру можно сравнить с одноэтажным домом, то трехмерная (3D) компоновка - это многоэтажное здание.

Такой подход позволил решить проблему увеличения объемов чипов памяти не путем «уплотнения» информации в ячейке, а простым увеличением количества слоев. Для такой памяти оказалось возможным использование более «толстых» норм производства – примерно 30-50 нМ, что увеличило ее ресурс.

И MLC и TLC память бывает как с планарной компоновкой, так и с вертикальной. Однако первая встречается все реже и реже, поэтому в большинстве случает вопроса, вынесенного в заголовок, не стоит (что даже хорошо). А новейшие чипы QLC сразу же выпускаются или будут выпускаться (в зависимости от производителя) с трехмерной структурой.

Басня о долговечности, или все ли так плохо?

Отдельно хочется коснуться вопроса о надежности сегодняшних SSD накопителей.

Несмотря на постепенное уменьшение количества циклов перезаписи памяти, а "голые цифры" иногда выглядят слишком страшно, ресурс современных SSD достаточно велик. Шутка ли, даже для самых дешевых моделей на TLC памяти заявлен ресурс в 40-50 TB информации, что обычному пользователю хватит лет на 10. На самом деле, по данным независимых тестов, это число (терабайт) можно смело умножать на 10. Поэтому, информация о низкой надежности современных SSD накопителей, мягко говоря, не совпадает с действительностью.

Форм-факторы и интерфейсы

2,5" SATA SSD

Самый распространенный и многочисленный вид SSD. Представлены форм-фактором 2,5” с габаритами 100*70*7 (д*ш*в) мм. При этом плата внутри корпуса может быть размером со спичечный коробок. Различные варианты объемов - от 60 ГБ, до 1TB и более. Максимальная скорость до 600 МБ/с.

Такие накопители можно установить практически во все компьютеры и ноутбуки. Несмотря на оснащение современных SATA SSD разъемом третьей версии, они обратно совместимы и с SATA2.

mSATA

Разновидность SATA интерфейса, тем не менее, имеет другой разъем для подключения. mSATA создавался для ноутбуков и устройств малого форм-фактора (SFF), где размер имеет значение. Бывает двух типоразмеров (Full Size, 51 x 30 мм, и Half Size, 26.8 x 30 мм). Скоростные характеристики и обратная совместимость ревизий аналогичны SATA моделям.

Несмотря на то, что некоторые производители выпускают новые модели своих накопителей с mSATA, данный интерфейс устарел и практически полностью вытеснился разъемом M2.

Самый современный и перспективный разъем. Также сначала он носил название NGFF (форм фактор следующего поколения).

Также разрабатывался для мобильных устройств, поэтому имеет небольшие размеры. Они стандартизированы: ширина может быть - 12, 16, 22 и 30 мм, а длина - 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 и 110 мм. На данный момент для SSD-накопителей используется ширина в 22 мм. Длина же может быть различная, но наиболее распространены 80 мм модули. В большинстве случаев в названии модели вы можете увидеть число 2280 (реже 2260/2242). Здесь 22 – ширина модуля, 80 – его длина, что позволяет легче ориентироваться при подборе.

M.2 SSD могут иметь физический интерфейс PCI-E или SATA. Первые из них быстрее и различаются по версии и количеству линий передачи данных: выпускаются накопители PCI-E 2.0 x2, PCI-E 2.0 x4, PCI-E 3.0 x2 и PCI-E 3.0 x4. Поэтому при выборе необходимо учитывать какой интерфейс поддерживает разъем на вашей материнской плате.

Но и это еще не все. Разъемы на материнской плате оборудованы различными «ключами» - перегородками для дифференциации устройств. Применительно к SSD используются ключи B (либо Socket 2) и M (Socket 3). Ключ B определяет, что накопитель может использовать либо 2 линии PCI-E (PCI-E x2), либо SATA интерфейс. Для ключа M – это SATA или PCI-E x4. Любой SSD с универсальным ключом B&M можно установить и в слот M.2 M Key, и в слот типа B. В свою очередь SSD с ключом M установить в слот B невозможно физически.

PCI-E SSD

M.2 SSD иногда поставляются с платой переходником под разъем PCI-E (на 2 или 4 линии). Когда может пригодиться такая конструкция? Например, если у вас нет слота M.2 или он занят, либо если накопитель требует серьезного охлаждения – с такой конструкцией его проще организовать.

NVM Express

NVM Express (он же NVMe, он же NVMHCI – Non-Volatile Memory Host Controller Interface) – это логический интерфейс, созданный вместо устаревшего AHCI, специально для твердотельных накопителей. Используется он для M.2 SSD и позволяет раскрыть весь их потенциал.

Однако, даже с не особо старыми материнскими платами, могут быть проблемы при использовании такого накопителя в качестве загрузочного.

Intel Optane

3D XPoint (читается как 3D crosspoint) – новая технология энергонезависимой памяти, принципиально отличающаяся от NAND. Накопители на их основе - Intel Optane Memory и Intel Optane SSD, характеризуются низкими задержками, высокими скоростями чтения на малых очередях запросов и большим числом циклов перезаписи. Intel Optane Memory используются как кеш – для размещения часто используемых файлов. Но тут есть масса ограничений: технология работает только на чипсетах от Intel начиная с 200 серии, необходима установка специального ПО, работает только на Windows 10 и только с GPT разметкой. Intel Optane SSD уже полноценные SSD, используемые в качестве системных. Обе серии используют интерфейс M.2, NVMe и PCI-E 3.0 x2.

Несмотря на все преимущества, цена таких накопителей высока и пройдет некоторое количество времени (возможно большое) пока они станут «по карману» большинству потребителей.

Что же выбрать?

Если вы не искушенный пользователь и на вашем ПК есть только SATA разъемы, то выбор очевиден. Предлагаемых скоростей хватит для любой бытовой задачи, а широчайший выбор объемов позволит каждому подобрать нужный накопитель.

Если вам необходим твердотельный накопитель только под операционную систему, то можно посмотреть на модели до 150 Гб.

Более оптимальным для домашнего ПК будет считаться накопитель емкостью 150 - 500 ГБ. Сюда поместится и рабочий софт, и какие-либо проекты, возможно несколько игр. И конечно же останется свободное место для оптимальной работы и производительности SSD. Также следует помнить, что в пределах одной модели больший объем означает большую производительность.

Если же вы обладаете внушительной библиотекой игр (а сейчас одна игра может занять 100 ГБ), либо ваша работа связана с проектами с большими объемами данных, то стоит посмотреть в сторону моделей от 500 ГБ.

mSATA SSD будут интересны владельцам Неттопов/mini PC, позволяя создать производительные и бесшумные системы.

При наличии у вас соответствующего слота, рекомендуется обратить внимание на накопители M.2. Это же относится и к PCI-E моделям.

А для желающих получить ультимативную производительность нет лучшего выбора, чем модели с поддержкой NVMe, скорость чтения которых может превышать 3000 Мб/с.

Отдельно хочется упомянуть новые накопители от Intel. Они определенно выглядят многообещающе, но не смотря на некоторые преимущества нового типа памяти цена таких решений пока слишком высока.

Хотите ощутимо повысить производительность своего ноутбука/ПК без особых затрат? Покупка твердотельного накопителя (SSD) – одно из лучших решений!

Многие знают, что такой тип накопителя существенно повышает скорость компьютера, однако важно правильно разобраться в том, какой именно SSD вам подходит.

Именно поэтому в следующем гайде мы расскажем, чем именно твердотельные накопители лучше жестких дисков, а также решим, оправдана ли столь высокая разница в цене. Кроме того, мы ответим на главный вопрос: какой SSD выбрать для ноутбука/компьютера.

SSD лучше HDD?

Ответ очень прост – ДА.

Почему? Дело в том, что всё зависит от инструкций, выполняемых вашим компьютером. Среднестатистический ПК может выполнять бесчисленное количество инструкций, однако он использует данные (операционная система, игры, изображения) из хранилища, которое обрабатывает информацию в соответствии с установленной скоростью.

Возьмем в качестве примера большую трубу, соединенную с маленькой. Какой бы большой ни была первая труба, вода все равно будет вытекать из второй (т.е. маленькой).

Жесткий диск

HDD накопители довольно-таки дешевые, если сравнивать с SSD, однако они имеют более низкую скорость чтения/записи. Кроме того, высока угроза того, что ценные файлы могут быть утеряны. Самой распространенной проблемой жестких дисков является повреждение механических частей устройства (небольших движущихся частей, таких как магнитные головки).

Твердотельный накопитель

С другой стороны, твердотельные накопители работают намного быстрее, поскольку скорость чтения/записи в 2-3 раза выше по сравнению с HDD.

Каждый пользователь хочет выполнять повседневные задачи на компьютере быстрее, и твердотельный накопитель позволяет нам сделать это.

SSD также более долговечны, поскольку в них нет подвижных (механических) частей. Кроме того, твердотельные накопители выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии.

Несколько советов

Прежде чем перейти непосредственно к рассмотрению важных факторов, касающихся твердотельных накопителей, важно выделить три момента.

• Совместимость с ПК: вам нужно знать всё о своем ПК/ноутбуке, чтобы определить, поддерживает ли он SSD (т.е. есть ли нужные слоты).
• Даже худший SSD все равно лучше HD: Как видите, твердотельные накопители намного быстрее, надежнее и энергоэффективнее. И даже худший SSD как минимум в 3 раза быстрее лучшего HDD!
• Что, если нужна емкость больше 1 ТБ? В таком случае больше подойдет жесткий диск, поскольку цена на твердотельные накопители емкостью больше 1000 ГБ является заоблачной. Оптимальный вариант – покупка SSD на 500 ГБ.

Принцип работы SSD

Как вы уже знаете, SSD – главная альтернатива жестким дискам, поэтому их основная функция остается прежней (т.е. хранить данные). Однако современные твердотельные накопители могут использоваться в качестве кеш-памяти благодаря высокой производительности.

Принцип работы твердотельного накопителя отличается от жесткого диска, поскольку второй хранит данные в секторах, а магнитная головка определяет местоположение и считывает/записывает данные с/на устройство.

Мы не будем особо вдаваться в технические детали, однако нужно знать, что твердотельные накопители состоят из NAND ячеек, каждая из которых способна хранить данные. Они достаточно маленькие и легко вмещаются в накопитель, из-за чего тот является намного легче HDD.

Флэш-память NAND имеет транзисторы, и в каждом пересечении устанавливается столбец из последовательно включенных ячеек.

Бюджет

Для начала необходимо определить сумму денег, которую вы готовы потратить.

Если вы раздумываете над покупкой 128 ГБ модели (самая дешевая), мы бы порекомендовали перейти на один уровень выше и приобрести устройство емкостью 256 ГБ, поскольку это более выгодно, и вы получаете достаточно памяти (в случае, если не храните огромные объёмы данных).

500 ГБ, конечно же, дороже, но это оптимальный вариант, а также очень хорошее соотношение цены и объема.

Форм факторы

На данный момент есть три наиболее распространенных типа твердотельных накопителей. Прежде чем приступить к поиску SSD, необходимо узнать, какой из них поддерживается вашим ПК.

• Новейшим является стандарт M2.SSD, которым оснащено большинство современных тонких девайсов, поскольку накопитель такого типа похож на обычную карту памяти.
• Старые ноутбуки обычно поставлялись с 2,5-дюймовым накопителем типа Serial ATA.
• Третьим же наиболее распространенным накопителем является плата расширения SSD (Add-In Card). Также стоит выделить U.2.

M2.SSD

M.2 – новейший стандарт твердотельных накопителей на сегодняшний день. Диски такого типа являются самыми тонкими (похожи на оперативную память), из-за чего, соответственно, очень легкие и быстрые.

Максимальный объём модели типа M2 составляет 4 ТБ, а размеры в основном одинаковые и подходят всем ноутбукам, однако стоит отметить, что иногда размер слота может отличаться (поэтому нужно все тщательно проверить перед покупкой).

Еще одно преимущество M2 – диски такого типа могут работать как через интерфейс PCI Express, так и через SATA. Излишне говорить, что М2 накопители являются самыми дорогими на данный момент.

2,5-дюймовые диски SATA являются наиболее популярными, простыми в обновлении, а также совместимы с большинством устройств. Они подключаются с помощью кабелей и интерфейса SATA, с которыми наверняка знаком любой средний специалист в области накопителей.

Кроме того, вы можете легко перейти с жесткого диска на SSD такого типа, поскольку оба устройства имеют одинаковый размер. Однако SATA – одна из самых медленных опций, но вы в любом случаете заметите огромную разницу по сравнению с HDD.

Плата расширения

Плата расширения AIC – одна из самых быстрых опций, поскольку накопители такого типа работают на шине PCI Express, а не SATA.

AIC подходят только настольным компьютерам, поскольку подключаются к слотам на материнской плате. Однако если ваш ПК довольно-таки маленький и в нем уже установлена видеокарта, то оснастись его диском такого типа не получится.

Платы расширения выделяют некоторое количество тепла, поскольку данные перемещаются очень быстро, однако устройства имеют большую площадь поверхности и обеспечивают хорошее охлаждение.

U.2 SSD

Вы не заметите особой разницы между SSD-накопителями типа U.2 и M.2, поскольку главное отличие – используемый разъем.

PCIe толще, чем SATA, из-за чего он способен передавать больше данных, и вследствие чего U.2 является быстрее M2.SSD.

SATA и PCIe?

SATA и PCIe – это два разных типа интерфейса, которые передают данные на вашем ПК/ноутбуке. Также мы уже сказали, что SATA – более медленный вариант, чем PCIe, однако стоит упомянуть еще один момент:

Что подходит лучше?

На данный момент самые быстрые современные накопители поддерживают NVMe, протокол, который был разработан специально для устройств такого типа.

Но выбор интерфейса SSD в конечном итоге зависит от того, что вы делаете на своем ПК:

• Если вы выполняете тяжелые задачи (например, передача файлов и видео больших размеров, редактирование фотографий, сжатие/распаковка), то следует задуматься о покупке твердотельного накопителя на основе интерфейса NVMe.
• Для игр также рекомендуется выбирать NVMe, так как с выходом консолей PlayStation 5 и Xbox Series X этот интерфейс стал стандартом в контексте игровых систем.
• Если список ваших повседневных задач ограничивается просмотром веб-страниц или использованием офисных приложений, то стоит обратить внимание на менее дорогие SATA диски.

Емкость

При выборе емкости твердотельного накопителя важно определить, для чего именно он вам нужен.

Чтобы было проще, давайте выделим 2 основные категории:

Меньше 500 ГБ

Обычным пользователям, которые большинство времени за компьютером проводит в интернете, не понадобится SSD большой емкости.

Если вы – один из них, то есть 3 варианта:

• 128 ГБ – самая дешевая опция, которую стоит выбирать лишь в том случае, если вы вообще не собираетесь хранить какие-либо данные на своем ПК. Нашей рекомендацией, однако, будет покупка SSD на 128 ГБ в паре с жестким диском (и с установкой ОС на первый, что существенно увеличит скорость работы компьютера).
• 256 ГБ – по-прежнему недостаточно, если вы хотите загружать фильмы и игры. Однако этого более чем достаточно для небольших файлов и папок, а также пары игр.
• 500 ГБ – самый оптимальный вариант, поскольку получаете достаточно места для игр, программного обеспечения и видео.

Большее 500 ГБ

Подходит в том случае, если вы храните много медиаконтента высокого качества и являетесь геймером, а также работаете с файлами больших объёмов.

• 1 ТБ – для тех, кто работает с большими медиафайлами или с несколькими операционными системами.
• 2 ТБ – с SSD такой емкости вам практически никогда не придется думать о нехватке места на ПК. Однако подобная модель обойдется в кругленькую сумму.
• 4 ТБ – максимально возможный объём памяти. Соответственно, такой накопитель будет самым дорогим. Кроме того, немногие бренды выпускают устройства такого типа. Samsung – самый известный из них.

Потребление энергии

Пользователям ПК не стоит вообще беспокоиться об энергопотреблении SSD, поскольку он обычно намного более энергоэффективен, чем традиционный жесткий диск.

Тем не менее, есть несколько моделей для ноутбуков, которые могут в конечном итоге привести к увеличению времени автономной работы как минимум на час.

Если вы хотите добиться максимального времени работы от аккумулятора, то стандартные модели SSD могут быть предпочтительнее по сравнению с NVMe, поскольку последние обеспечивают большую производительность и, соответственно, требуют дополнительной энергии.

Составляющие SSD

Контроллер

Контроллер – это, по сути, главный элемент SSD, поскольку он обеспечивает обмен данными с шиной (SATA или PCIe), а также управляет операциями записи/чтения в ячейки памяти, контролирует их состояние и выполняет обслуживание и многое-многое другое.

Таким образом, чем лучше контроллер, тем выше производительность и стоимость накопителя.

Буферная память

Это небольшой объем неэнергонезависимой памяти, используемой для кэширования операций записи/чтения.

Кэш отлично помогает при передаче файлов больших объёмов. Главное преимущество заключается в более быстром доступе к часто используемым файлам.

Флэш-память NAND

Это микросхемы энергонезависимой памяти, в которых хранится записанная на диск информация. Флэш-память NAND является быстрее и оказывает большое влияние на производительность твердотельных накопителей. Существует 4 типа флеш-памяти NAND, о которых мы поговорим ниже.

Тип памяти

Все твердотельные накопители более-менее похожи, поскольку производители загнаны в рамки и следуют одному шаблону. В любом случае, нам все еще нужно знать, из чего состоит диск, чтобы успешно выбрать SSD-накопитель для компьютера.

Каждое устройство оснащено определенным типом используемой памяти. Память состоят из ячеек: сначала были одноуровневые, однако на сегодняшний день доступны твердотельные накопители с четырехуровневыми ячейками.

Ниже мы рассмотрим 4 типа NAND памяти:

• Флэш-память с одноуровневой ячейкой (Single-Level Cell – SLC), как следует из названия, хранит только один бит данных в каждой ячейке. Диски с памятью такого типа не очень емкие, а также дорогие. Устройство подобного типа понадобится только в том случае, если вы часто работаете с файлами большого объёма и выполняете сложные задачи, например, рендеринг видео.
• Флэш-память с многоуровневой ячейкой (MLC) известна тем, что способна хранить больше данных и имеет более низкую цену, однако является медленнее. Решить проблему со скоростью можно с помощью быстрого кэша SLC, который действует в качестве буфера записи.
• Флэш-память с трехуровневой ячейкой (TLC) – наиболее распространенный тип памяти в современных твердотельных накопителях. Хотя технология все ещё медленнее по сравнению с MLC, накопители такого типа способны уместить больше информации.
• Флэш-память с четырехуровневой ячейкой (QLC) – кеш накопителя такого SSD быстро заполняется, что приводит к снижению скорости и более низкому рейтингу выносливости.

Надежность

Беспокоиться о сроке службы твердотельного накопителя не стоит, даже если он имеет ограниченное количество операций записи. Кроме того, вряд ли вы собираетесь записывать на свой SSD файлы безостановочно, 24/7. Именно поэтому вы можете рассчитывать, что любой твердотельный накопитель прослужит как минимум 5 лет, прежде чем его ресурс иссякнет.

Если вы хотите добиться максимального срока службы, то вот несколько советов:

• Покупка SSD большого объёма
• Избегайте твердотельных накопителей с четырёхуровневой ячейкой
• Старайтесь не покупать накопитель на вторичном рынке (т.е. с рук)
• Постарайтесь приобрести модель с гарантией

Эти советы помогут увеличить срок службы SSD. В основном накопители не доставляют особых проблем, однако мы рекомендуем время от времени делать резервную копию особо важных данных.

3D XPoint/Optane

3D XPoint – относительно новая технология энергонезависимой памяти, созданная корпорациями Intel и Micron. Она отличается от описанных выше твердотельных накопителей на основе флеш-памяти, поскольку обеспечивает лучшую надежность, в следствие чего срок службы устройства повышается. Кроме того, накопители такого типа очень быстрые.

Скорость памяти поражает, однако накопители Optane очень дорогие для большинства пользователей. Но все же это огромный шаг вперед, поскольку мы может наблюдать появление более быстрых технологий, которые в ближайшем будущем станут стандартами.

Итоги

Вот и подошел к концу наш подробный гайд, в котором мы постарались сделать каждую важную деталь, связанную с SSD, максимально понятной.

Мы сравнили твердотельный накопитель с жестким диском и пришли к выводу, что SSD – лучший вариант, однако важно знать принцип их работы, а также какой объём и тип памяти является оптимальным.

Надеемся, вся информация, указанная выше, оказалось полезной и поможет разобраться, какой SSD выбрать для ПК/ноутбука.

Читайте также:

  
• Как сделать подкат в battlefield 5 ps4
  
• Как создать логопедическую компьютерную игру
  
• Не удалось найти входную сборку winscp dll или одну из ее зависимостей
  
• Замедляет ли компьютер троян
  
• При подключении камеры заднего вида мерцает дисплей