Ssd класс 40 что это значит
Обновлено: 04.07.2024
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.
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
| Показатель | SSD | HDD |
|---|---|---|
| Скорость последовательного чтения, Мб/сек | 150–1350 | 120–150 |
| Количество циклов перезагрузки | 3000–10 000 | Не указывается |
| Максимальная емкость | 500 Мб–4 Тб | До 6 Тб |
| Форм-фактор | SATA, mSATA, M.2, 2,5" | 2,5"–3,5" |
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
| Характеристики NAND | SLC | MLC | TLC |
|---|---|---|---|
| Количество битов в ячейке | 1 | 2 | 3 |
| Количество циклов перезаписи | 100 000 | 3000 | 1000 |
| Время чтения | 25 мкс | 50 мкс | 75 мкс |
| Время программирования | 200–300 мкс | 600–900 мкс | 900–1350 мкс |
| Время стирания | 1,5–2 мс | 3 мс | 4,5 мс |
Сегодня некоторые производители предлагают трехмерную модель памяти для SSD — 3D NAND, в которой ячейки располагаются не только в плоскости, но и друг над другом. Ресурс трехмерной памяти выше, чем у обычной, примерно на порядок.
Обзор 3D XPoint™-памяти (Intel ® Optane™): эволюционный скачок в сфере SSD
В 2017 году компания Intel ® предложила пользователям совершенно новый SSD-накопитель, основанный на технологии собственной разработки, — 3D XPoint™. При этом сам производитель называет свой продукт не просто накопителем, а комбинацией протоколов аппаратного и программного обеспечения, что позволяет превратить SDD в кэширующее решение («промежуточную оперативную» память быстрого доступа) для жестких дисков за счет специального софтового драйвера.
Память Intel ® Optane™ выпускается в форм-факторе M.2. По сути, это развитие представленной в 2011 году и широко известной сегодня технологи RST, направленной на ускорение производительности SSD через использование микросхем памяти. При этом Intel ® Optane™ является совершенно новой технологией хранения информации и первым за последние 25 лет (!) новым типом памяти, направленным в серийное производство. Как заявляет производитель, память была создана в качестве простого способа модернизации ПК для любых пользователей, в том числе и не обладающих глубокими техническими познаниями.
Intel ® Optane™ выпускается в двух вариантах — с емкостью контроллера 16 и 32 Гбайта (один или два чипа), имеющего высокую степень оптимизации. Число каналов производитель не уточняет, но, как показало тестирование, контроллер PCI Express 3.0 x выделяет для 3D XPoint™ один канал.
КстатиС 3D XPoint™ не нужно использовать в качестве промежуточного слоя DRAM, как это делается в большинстве обычных SSD.
Пропускная способность 16-гигабайтной модели при последовательном чтении составляет 900 Мбайт/с, при последовательной записи — только 145 Мбайт. 32-гигабайтная модель имеет скорости 1350 Мбайт/с и 290 Мбайт/с соответственно. При произвольном («случайном») чтении 16-гигабайтный Intel ® Optane™ способен достичь скорости 190 000 операций ввода-вывода в секунду, 32-гигабайтный — 240 000 IOPS. Максимальная производительность произвольной записи соответственно 35 000 IOPS и 65 000 IOPS.
Что касается системных требований, то Intel ® сертифицировала новую память (см. табл. 3) для использования с процессорами Intel ® Core 7-го поколения и чипсетами 200-й серии. По утверждению представителей компании, у чипсетов 200-й серии имеется встроенная оптимизация именно под Intel ® Optane™ и четыре дополнительные линии PCI-E 3.0.
Таблица 3. Ключевые характеристики 3D XPoint™-памяти (Intel ® Optane™):
| Параметр | Память Intel ® Optane™ 16GB | Память Intel ® Optane™ 32GB |
|---|---|---|
| Рекомендованная цена | $ 45 (примерно 2591 рубль) | $ 75 (примерно 4319 рублей) |
| Емкость | 16 Гбайт | 32 Гбайта |
| Форм-фактор | M.2 — 2280 | |
| Интерфейс/протокол | NVMe через PCIe 3.0 x2 | |
| Контроллер | Intel ® | |
| DRAM | Нет | |
| Память | 20-нм 3D XPoint™ | |
| Скорость последовательного чтения | 900 Мбайт/с | 1350 Мбайт/с |
| Скорость последовательной записи | 145 Мбайт/с | 290 Мбайт/с |
| Скорость произвольного чтения | 190 000 IOPS | 240 000 IOPS |
| Скорость произвольной записи | 35 000 IOPS | 65 000 IOPS |
| Шифрование | Нет | |
| Надежность (Total Bytes Written, или TWB — максимальный объем записанных терабайт) | 182,5 Тбайт | |
| Индекс продукта | MEMPEK1W016GA | MEMPEK1W032GA |
| Гарантийный срок | 5 лет | |
По сути, Intel ® Optane™ — это один из шагов, причем весьма ощутимых, в направлении к созданию «памяти класса хранилища» (Storage class memory, SCM), смысл и цель которого — объединить системную память и накопитель в единую структуру.
Белоногова Нарцисса Николаевна Ответственный редактор
Покупаете ли вы твердотельный накопитель отдельно или подыскиваете компьютерную технику с SSD-дисками в составе, вам будут важны технические и функциональные параметры оборудования. Самое главное — это оптимальное соответствие скорости, емкости, надежности SSD и… его цены, которая практически всегда оказывается решающим фактором.
Ноутбуки HP: модели, характеристики и цены. Какой ноутбук HP лучше купить?
Жесткие диски для видеонаблюдения: как выбрать и какие бывают?
Мониторы Samsung: выбор моделей по характеристикам и ценам
Рабочие станции Dell – это мощные инструменты для создания профессионального контента самых разных типов. Все устройства линейки объединяет одно: они полностью совместимы со специализированным ПО, обладают высокой производительностью и очень надежны.
В достижении последнего одну из ключевых ролей играет правильный выбор накопителя для хранения данных. И к этой задаче у нас совершенно особый подход. Сегодня мы познакомим вас с методами, которые используем для классификации устройств хранения данных в рабочих станциях серии Dell Precision. Эта информация будет полезна тем, кто хочет разобраться в параметрах производительности самих рабочих станций и подсистем хранения.
Почему важна производительность накопителей?
Рабочие станции оснащаются наиболее быстрыми компонентами, доступными для клиентских систем. Когда дело доходит до хранилища, важно, чтобы профессиональные приложения не тратили большую часть времени, ожидая, когда завершится операция подсистемы хранения. Такие простои существенно снижают общие показатели производительности рабочей станции.
Классификация устройств хранения и уровни производительности
Даже если устройства хранения имеют одинаковую емкость, они могут отличаться форм-фактором, физическим электрическим соединением, протоколом доступа и, конечно, уровнем производительности —спецификациями, определяющими быстродействие таких устройств. Это особенно важно для твердотельных накопителей (SSD), характеристики которых могут быть принципиально разными в зависимости от внутренней архитектуры и применяемой флеш-памяти.
До того, как технология SSD стала основной, производительность жесткого диска часто определялась так называемыми спецификациями «тыла». Пользователь мог просто перевернуть накопитель и посмотреть на характеристики: скорость вращения, емкость кэш-памяти, среднее время поиска, а также значения пропускной способности и количество пластин внутри накопителя. Эти спецификации не всегда напрямую связаны с характеристиками работы отдельных приложений, но дают некоторую основу для сравнения разных дисков в экосистеме HDD.
Что же касается SSD, без использования определенных систематических методов сравнить производительность нескольких моделей будет очень сложно. Твердотельные накопители могут предусматривать в спецификациях какую-то описательную информацию, но сопоставлять SSD-интерфейсы, типы флеш-памяти и модели контроллера флеш-памяти с производительностью приложений не слишком рационально.
SSD имеют существенные преимущества перед традиционными жесткими дисками, однако без какой-либо систематической оценки быстродействия бывает сложно сравнить друг с другом разные модели твердотельных накопителей. Классифицируя устройства хранения данных по результатам измерений производительности, Dell поднимает эффективность эксплуатации профессиональных рабочих станций.
SSD M.2 в ноутбуке Dell XPS 13 9365
Методы измерения
Измерения производительности необходимы для дифференциации твердотельных накопителей. Но что нужно измерять? По логике, чтение и запись — как случайные, так и последовательные. Если руководствоваться некоторыми из наиболее популярных тестов для клиентов, можно было бы сделать вывод о том, что следует измерять только пиковую производительность — максимально возможные значения пропускной способности или операций ввода-вывода в секунду (IOPS).
Эталонное тестирование для классификации накопителей по производительности
Пиковые значения и методы, которые используются для их измерения, могут соответствовать или не соответствовать тому или иному профессиональному приложению. Это особенно касается тестов, измеряющих максимальную производительность при идеальных условиях — например, значительной глубине очереди операций ввода-вывода, ожидающих выполнения в конвейере хранилища.
Чтобы соответствовать широкому спектру приложений рабочих станций и моделей использования, наши методы классификации хранилищ включают в себя несколько разных типов измерений. Они отражают как прикладные, так и синтетические характеристики.
Кластерный анализ
Результаты измерений производительности различных SSD используются в кластерном анализе. При этом применяется ряд алгоритмов кластеризации, в том числе центроидных и основанных на плотности, с последующим сравнением результатов.
Вероятно, из-за преимуществ шины PCI Express накопители SSD NVMe формируют четкую группу, отличную от SATA SSD. Это подтвердило наши предыдущие предположения, и мы стали выделять кластеры в каждом из этих интерфейсов.
SATA SSD образовали два кластера: «основной», на модулях флеш-памяти TLC, и «высокопроизводительный» — на памяти MLC. Это показывает, что SSD на основе MLC превосходят SSD на TLC. Однако при выполнении некоторых измерений базовые накопители в высокопроизводительном кластере могут иметь такие же (или немногим худшие) характеристики, как и топовый накопитель в другом кластере.
SSD NVMe тоже показали разделение на два кластера, к тому же гораздо более отчетливое, чем их SATA-аналоги форм-факторов 2.5” и М.2. «Основной» кластер образовали накопители SSD на основе TLC, в то время как «кластер высокой производительности» включал MLC и даже несколько SSD на основе SLC (дополнительных высокопроизводительных карт, add-on).
В итоге для классификации отдельных устройств хранения мы выбрали алгоритм кластеризации на основе центроидов. Несмотря на то, что это создало небольшое перекрытие между накопителями SSD SATA с флеш-памятью MLC и накопителями SSD NVMe с флеш-памятью TLC, такой подход позволил нам упростить систему классификации и получить минимальные показатели производительности высокопроизводительных классов.
Упрощенная система классификации
Чтобы выставить четкие требования поставщикам SSD, важно было установить минимальные рекомендации для «кластеров высокой производительности». Именно на этом этапе были созданы классы хранения.
Накопители класса 20 — обычные SSD SATA, которые можно встретить на многих клиентских платформах. Они подойдут пользователям рабочих станций, которым нужны тихие, быстрые и надежные решения для хранения данных.
v
Накопители класса 30 представляют собой самые высокопроизводительные SSD SATA. Когда мы вводили систему классификации, таких моделей на рынке было достаточно много. Сегодня же из-за ряда факторов, включающих рост производительности накопителей на основе TLC, выпускается ограниченное количество SSD класса 30. Если пользователи рабочих станций нуждаются в более широких возможностях, чем могут обеспечить устройства класса 20, стоит обратить внимание на NVMe-накопители.
К классу 40 относятся преимущественно массовые SSD NVMe с флеш-памятью TLC. Здесь представлено значительное количество моделей с самой разной производительностью, поскольку новые поколения приходят на смену старым.
Накопители класса 50 — высокопроизводительные SSD, которые обеспечивают значительный прирост быстродействия по сравнению с классом 40. Многие из них основаны на MLC, но некоторые модели поддерживают более новые и быстрые технологии флеш-памяти, такие как 3D Xpoint. Именно эти накопители мы устанавливаем в рабочих станциях Precision.
Производительность класса 30
Чтобы считаться высокопроизводительным SSD SATA, накопитель должен иметь определенную емкость и соответствовать как минимум 8 из 11 требований, перечисленных в таблице:
Производительность класса 50
Самой высокопроизводительной может считаться та модель SSD, которая также отвечает по меньшей мере восьми представленным ниже требованиям. Тип подключения в этом случае значения не имеет.
Обновление классификации
Технология хранения данных продолжает развиваться, и система классификации полезна только тогда, когда она совершенствуется вместе с технологиями. Каждые шесть месяцев мы ее пересматриваем и анализируем разницу между классами. Перемещение центров кластеров вверх может влиять на минимальную требуемую производительность: вот почему количество и разнообразие моделей класса 30 сокращается, а класс 40 продолжает расти.
Многие знают, что SSD накопители могут значительно ускорить работоспособность любого компьютера, а также положительно повлиять на отдельно взятые процессы. В данной публикации я расскажу, какие бывают SSD накопители, чем они отличаются, и на какие характеристики стоит обратить внимание при выборе SSD для вашего компьютера.
Содержание
Какие бывают форм-факторы SSD
На данный момент существует три форм-фактора SSD накопителей, также стоит упомянуть, что бывают внешние SSD, которые подключаются по средствам USB к компьютеру, но в рамках этой публикации мы о них говорить не будем. Впрочем, что касается нижеупомянутых характеристик, то они также применимы и к внешним SSD накопителям.
Формат 2,5
Это один из самых распространенных форматоров (2,5 это размер, указанный в дюймах). Изначально такой формат использовался в жестких дисках, которыми комплектовались ноутбуки. Затем, в таком же формате начали выпускать твердотельные SSD, таким образом, старые ноутбуки можно легко модернизировать, а производителям не пришлось разрабатывать что-то принципиально новое. Вследствие этого у жестких дисков и твердотельных SSD одинаковые разъемы питания и разъем подключения к материнской плате SATA. Также здесь стоит отметить, что преимущественно все SSD накопители формата 2,5 имеют алюминиевый корпус, который хорошо справляется с отводом тепла. На мой взгляд, интерфейс SATA уже устарел и не позволяет реализовать скоростные возможности SSD технологий. Также в таких больших габаритах современные накопители абсолютно не нуждаются.
Формат mSATA
По своей сути формат mSATA – это реализация формата 2,5, только без большого типового корпуса. Этот тип SSD накопителей изготовлен на небольшой плате, однако интерфейс передачи данных остался стандарта SATA.
Формат M.2
M.2 это уже современный формат накопителей, он имеет вид небольшой платы с чипами, которая напрямую подключается к материнской плате. Изначально эти накопители устанавливали только в ноутбуки, однако сейчас они широко применяются во всех компьютерах. Преимуществом такого решения является отсутствие различных проводов, а также нет необходимости заключать SSD накопитель в какой-либо специальный корпус. А вот к минусам такого формата можно отнести отсутствие радиатора охлаждения. Однако, при желании или необходимости радиатор всегда можно приобрести отдельно. На сегодняшний день выбор SSD накопителя формата M.2, на мой взгляд, является самым оптимальным решением. При покупке учтите, что эти накопители имеют разную маркировку, к примеру, 2280, 2260, 2230. По сути, это обозначение размеров накопителя, первые два числа никогда не меняются и обозначают ширину накопителя в миллиметрах, а вторые два отображают его длину.
Формат PCI Express
Накопители такого формата подключаются напрямую к материнской плате в слот PCI Express. Однозначным плюсом такого решения является наиболее высокая скорость передачи данных, благодаря использованию интерфейса PCIe x8. Такое решение достаточно дорогое и часто используется в серверных компьютерах, а также стоит учесть, что такого рода накопитель занимает много места в ПК и один слот PCI Express.
Что такое NVMe и в чем разница от SATA
В накопителях с форматом 2,5 и mSATA используется исключительно интерфейс SATA, также в накопителях PCI Express соответственно тоже используется только один интерфейс PCI Express. А вот в накопителях формата M.2 могут использоваться оба вышеупомянутых варианта, и здесь при выборе стоит отдавать предпочтение более быстрому PCIe.
SATA — это уже относительно старый интерфейс, который ограничен скоростью передачи данных до 600 Мбайт/сек. Для обычных жестких дисков такой скорости вполне хватает, а вот для современных чипов памяти это уже серьезное ограничение. Поэтому обратите внимание, что даже накопитель формата M.2, который использует для передачи данных интерфейс SATA, является не самым быстрым вариантом.
NVMe – это уже более современный протокол, который физически используется с разъемом M.2, но по факту для передачи данных использует шину PCIe, что позволяет значительно расширить скоростные характеристики накопителя.
Версии PCIe
Стоит выделить две версии PCIe 3.0 и PCIe 4.0 они в первую очередь отличаются скоростью передачи данных. Версия 4.0 превышает скорость передачи данных в два раза по сравнению с версией PCIe 3.0. И здесь вырисовывается следующая картина: как я и говорил выше, максимально возможная скорость для SATA III составляет всего 600 Мбайт/сек. При этом, один канал PCIe x1 обеспечивает скорость до 1,969 Гбайт/с. Таким образом, SSD накопитель формата M.2 использующий для передачи данных интерфейс PCIe x4 обеспечивает скорость почти 8 Гбайт/с, что более чем в тринадцать раз больше SATA III. А это уже действительно существенная разница.
Параметр IOPS
IOPS крайне важный параметр, который влияет на скорость. Здесь стоит отметить, что мы уже разобрались как интерфейсы влияют на скорость передачи данных. Однако, параметр IOPS отвечает за задержку, которая образуется при попадании и извлечении данных с накопителя. Если вспомнить, как работают HHD накопители, то станет более очевидно, откуда возникает задержка IOPS. В HDD устройствах, для того чтобы записать или прочитать данные, накопитель должен прокрутить диск на определенное место, что занимает промежуток времени. Чем выше этот параметр, тем лучше. К примеру, у HDD накопителей этот параметр измеряется в десятках и в сотнях, в SSD устройствах IOPS измеряется десятками, а в некоторых случаях сотнями тысяч.
Что такое SLC, MLC, TLC, QLC
Разница заключается в том, насколько плотно упаковывается информация в одну ячейку памяти. Таким образом, чем плотнее упаковывается информация, тем больше объем накопителя при относительно одинаковой конечной стоимости. Однако плотность упаковки данных может влиять на скорость накопителя в целом.
SLC – это достаточно дорогой тип памяти, и один из самых быстрых, в памяти этого типа один бит данных размещается на одной отдельно взятой ячейке памяти. Также стоит выделить высокую энергоэффективность данного типа памяти.
MLC – в памяти этого типа в одной ячейке можно разместить уже два бита данных, таким образом, увеличивается плотность упаковки данных и снижается условная стоимость 1 гигабайта памяти. Принято считать, что память этого типа уступает по скоростным характеристикам и ресурсу памяти типу SLC.
TLC – это своего рода ответвление от типов памяти MLC, за исключением того, что в память типа TLC можно упаковать до 3 бит данных в одну ячейку памяти. Современные технологические решения пытаются минимизировать недостатки такого типа памяти и обеспечить более высокую скорость. Плюсом такого решения, очевидно, является цена.
QLC – как уже, наверное, стало понятно, следующий тип памяти. Он позволяет разместить в одной ячейке уже 4 бита данных. Эта самый бюджетный вариант и, следовательно, имеет самые низкие скоростные характеристики.
Также иногда может применяться приставка 3D к таким типам памяти как TLC и QLC. Это связано с технологией производства чипов. Эта технология подразумевает размещение памяти слоями один на другой на одной плате.
Параметр TBW
Думаю, вы знаете, что количество раз записи информации на одну и ту же ячейку, ограничено. Таким образом, чем выше параметр TBW, тем больше информации можно записать на накопитель, а следовательно он дольше прослужит. Этот параметр крайне важен, особенно на серверных компьютерах, где информация очень часто перезаписывается. Производители обычно указывают параметр TBW в терабайтах. Как по мне, для домашнего использования хватит значения примерно 100 терабайт.
Функция S.M.A.R.T.
Это очень полезная функция, которая изначально разрабатывалась для HDD накопителей, но встречается и на SSD моделях. По сути – это программное обеспечение, которое предназначено для анализа состояния чипов памяти и оповещении в случае возникновения ошибок или возможного скорого выхода накопителя из строя. Таким образом, вы можете заранее отреагировать на возможную поломку.
Ниже оставлю несколько ссылок на неплохие варианты накопителей по одному на каждый формат.
Однако, если вам позволяет кошелек, можете обратить внимание и на более дорогие модели.
Вывод
Десять лет назад выбор компьютерного накопителя ограничивался одним условием — количеством гигабайт. Теперь же пользователь задает сразу несколько параметров: какой объем, какую модель и какой тип памяти выбрать? Дополнительную путаницу внесли твердотельные накопители — характеристик тьма тьмущая, и каждый тянет одеяло на себя. Как избежать ошибок при выборе SSD — кратко, но с расстановкой.
Каждый, кто занимался сборкой компьютера, знает, что выбор комплектующих занимает больше времени и нервов, чем покупка, подключение и настройка всей системы. К этому относится и подбор накопителей — начинающие сборщики часто игнорируют их, что потом выливается в проблемы с производительностью. Виной тому экономия или неосведомленность. Исправим это.
На кого будем работать?
Первый шаг и первая ошибка — необходимо определиться, для чего нужен твердотельный накопитель. Если раньше выбор был ограничен лишь объемом винчестера, то с появлением памяти NAND критерии выбора изменились. Теперь нужно сразу решить, под какие задачи приобретается устройство. В домашнем или офисном компьютере спектр работы не слишком широк:
- под систему
- под игры
- под файлопомойку
- под работу
Рецепт успеха прост — «система» и «работа» чувствительны к качеству диска или накопителя. Операционная система может записать/прочитать несколько гигабайт больших и мелких файлов за один подход, и для этого необходима высокая скорость во всех режимах. Объем накопителя в этом случае играет второстепенную роль — подбирается по необходимости, без излишка. То же самое в рабочих задачах — например, загрузки Adobe Photoshop с обычного HDD можно и вовсе не дождаться, а время запуска программы с SATA SSD снижается до 20-30 секунд. В то же время с твердотельным накопителем с высокой скоростью чтения и записи мелких файлов фоторедактор готов к работе менее, чем через 10 секунд. Конечно, процессор и ОЗУ играют в этом не последнюю роль.
Режимы «игры» и «файлопомойка» зеркальны предыдущим — здесь подойдет объемный диск со средней производительностью. Практически любой игре достаточно скорости обычного SATA SSD, а некоторые все еще спокойно чувствуют себя на устаревших винчестерах. Домашнее файлохранилище и подавно. Если хочется заменить HDD на SSD, то лучше заморочиться с максимальным объемом, а скорость работы и отклика будут бонусом.
Совет: не путаем работу с играми, а объем — с показателями производительности. Системе — скорость, а развлечениям — терабайты.
По Сеньке и шапка (объем)
Из первого пункта следует второй — сколько гигабайтов будет нормой для выбранной задачи? Или терабайтов? Конечно, памяти много не бывает, но за объемом накопителя следует такая досадная характеристика, как стоимость устройства. Тем более, если это твердотельный накопитель, да еще и NVMe. Поэтому смотрим на пальцы и загибаем:
- Система. Максимальная версия Windows 10 занимает до 20 ГБ после установки и настройки.
- Драйверы и библиотеки — до 10 ГБ.
- Рабочий софт. Набор джентльмена в виде офиса, фоторедактора, просмотрщика фотографий, браузера и различных утилит может потребовать от 10 до 20 ГБ.
- Место для обновлений системы. Для верности добавим еще 10 ГБ на обновления системы и софта.
- Файлы и мультимедиа. Фотографии и видео со смартфона, загруженные файлы из сети и браузерный кэш после просмотра YouTube — еще 10 ГБ. А лучше 20 ГБ — современные смартфоны снимают видео в высоком качестве, поэтому один небольшой ролик может отобрать у накопителя до нескольких гигабайт.
Итого, для актуальной системы и небольшого набора программ будет достаточно 60-80 ГБ — без игр, фильмов и таких тяжеловесов, как Visual Studio, которая после всех обновлений и загрузки библиотек может потребовать до 210 ГБ.
Совет: под современные системные и рабочие задачи домашнего пользователя можно использовать твердотельные накопители объемом 120-250 ГБ. Обращаем внимание на скоростные показатели и максимальный ресурс.
Быстрей и еще быстрее
Рынок компьютерного железа живет не только законами физики, но и уловками маркетологов. Поэтому в описании к устройству можно встретить максимальные характеристики устройства, а на деле получить кирпичик со скоростью пишущей машинки. Смотрим на скриншоты.
Тестирование различных накопителей в CrystalDiskMark указывает на то, что скорость чтения и записи может различаться в зависимости от задачи. В данном случае программа показывает секвентальные значения и значения для работы с мелкими блоками размером 4 КБ. Соответственно, при последовательной записи файлов большого размера все три устройства имеют неплохие результаты. Топовый SSD с NVMe ожидаемо вырывается вперед, а обычный SATA SSD и древний винчестер отстают по максимальным показателям в несколько раз.
Если запросить у накопителей несколько тысяч мелких файлов, все три устройства покажут более низкие результаты. Так, скорость чтения составит 50 мегабайт в секунду для NVMe, 34 МБ/с для SATA SSD и невозможные 0,72 МБ/с для древнего винчестера.
В результате при установке Cyberpunk 2077 вместо заявленных производителем 3600 МБ/с, пользователь видит жалкие 100-150 МБ/с. При этом обычный SSD не сильно отличается от M2-накопителя и будет так же отлично работать в игровых и повседневных задачах.
Совет: изучаем независимые тестирования и выбираем тот накопитель, который быстрее всех работает с мелкими файлами. На максимальную скорость смотрим для справки.
M2 быстрее SATA (нет)
Пользователи заблуждаются, думая, что накопители с разъемом типа М2 должны быть обязательно быстрее SATA. На самом деле, это не так. Названия отражают лишь способ подключения, а не скоростные показатели. В SATA используются классические провода, а в М2 сигнал идет по дорожкам материнской платы. Наглядно:
Другое дело, если говорить о максимальных характеристиках самого устройства. В случае, если скоростные показатели твердотельного накопителя не превышают лимиты SATA, то подключение этой же модели через М2 дополнительной производительности не даст. Но если SSD поддерживает NVMe, то при подключении через M2 он волен использовать весь потенциал интерфейса PCIe. А это уже не сотни, а тысячи МБ/с.
Что такое NVMe? Это способ работы диска, в котором контроллер раздает тысячи команд параллельно, а не последовательно, как в обычных SSD без NVMe. Это влияет на скорость как секвентальных операций, так и случайного чтения.
Совет: не стоит гнаться за накопителем в формате М2, если это противоречит аспектам сборки. Подходит по характеристикам и внешнему виду вариант с SATA — смело забираем. Другое дело удобство: SSD с разъемом М2 не требует дополнительной прокладки проводов и мирно существует в недрах материнской платы.
PCIe vs PCIe
С появлением скоростного стандарта PCI Express 4.0 производители переехали на производство соответствующих устройств. В теории производительность дисковой подсистемы на новой версии шины может достигать двукратной разницы. Однако на практике ситуация, как всегда, отличается.
Если сравнить один и тот же накопитель Gen4 сначала в системе с PCIe 3.0, а затем с PCIe 4.0, то получатся практически одинаковые цифры. Вот отрывок из тестирования Samsung 980 Pro 1TB — на обоих поколениях шины накопитель чувствует себя идентично.
При этом изначальный накопитель PCIe 3.0 в лице Samsung 970 EVO Plus 1 TB показывает схожие в пределах погрешности скоростные показатели. Все еще не верите? Тогда смотрите видео:
Вывод: PCIe Gen4 не всегда оказывается быстрее и лучше своих предшественников. Конечно, в профильных задачах новинка покажет себя эффективнее, но общий уровень производительности звезд с неба не хватает.
Качество или количество?
Насмотревшись рекордных показателей у накопителей NVMe, пользователи кидаются в крайности и приобретают высокоскоростные устройства под все задачи. Но хотя материнская плата располагает несколькими разъемами М2 и даже поддерживает их одновременную работу, в деталях кроется хитрость.
За работу интерфейса PCIe отвечают линии. Чем больше активных линий на один разъем, тем выше пропускная способность. При установке видеокарты, накопителя и других устройств PCIe система делит количество линий поровну или в заданном производителем порядке. Поэтому при использовании всех разъемов М2 одновременно, скорость может быть ниже, чем если бы в системе был установлен один скоростной NVMe.
Помимо самих разъемов PCIe, на линиях могут находиться интерфейсы USB и SATA. В таком случае приходится выбирать — много М2 или много SATA. Подробно о распределении линий PCIe мы уже говорили ранее.
SLC, MLC, TLC, QLC, PLC — ох!
Если пользователь проникся разницей интерфейсов и даже разобрался в скоростных характеристиках накопителей, то здесь он споткнется пять раз — именно столько типов памяти можно встретить на рынке твердотельных накопителей.
Single LC — одноуровневая или однобитная ячейка памяти. Расчет простой — на одну ячейку в микросхеме приходится один бит информации. Он может существовать — «1», или не существовать — «0». Такие микросхемы считаются самыми надежными и быстрыми. Их производство заменили на более продвинутые и дешевые технологии. Правда, технологию SLC еще используют в современных накопителях с SLC-кэшем.
Multi LC — то же самое, только ячейки содержат два бита и четыре возможных состояния: 00, 01, 10, 11. Соответственно, плотность компоновки таких микросхем выше, а значит, и результирующий объем устройства будет выше. Производительность MLC ниже, чем SLC, также эти микросхемы менее устойчивы к перезаписи.
Triple LC — три бита, восемь состояний. Самая ходовая память для современных твердотельных накопителей. Позволяет масштабировать объемы до нескольких терабайт, но обладает средней производительностью. Производительность и долговечность таких микросхем сильно зависят от качества контроллера и размера SLC-кэша.
Quad LC — четыре бита и 16 возможных состояний. Больше гигабайт под капотом — ниже производительность и устойчивость к износу. Сейчас QLC можно найти в накопителях с большим объемом и приемлемой стоимостью — это единственное преимущество нового типа ячеек.
Penta LC — пять битов и 32 электрических состояния ячейки. Технология находится в разработке и обещает увеличить плотность компоновки ячеек до 25% по сравнению с QLC. Но есть и минус — совсем низкая производительность и минимальный ресурс работы. Предполагается, что накопители с таким типом памяти смогут заменить диски CD-R, DVD-R, BD-R, основная задача которых — это хранение информации, а не перезапись.
Ячейка — это своего рода батарейка. Если она заряжена, то отдает «1» бит. Если разряжена, то «0». Чтобы обратиться к информации на одном из уровней микросхемы, компьютер считывает заряд и понимает: попал по адресу или ошибся дверью. Соответственно, чем больше бит и состояний может предоставить одна ячейка, тем больше информации в ней содержится, и тем сложнее системе разобраться, что где находится. Отсюда невысокая производительность и низкая надежность многоуровневых микросхем.
Совет: не теряемся в типах памяти — чем меньше уровней, тем быстрее, надежнее и дороже. Чем больше состояний, тем медленнее и дешевле накопитель. Смотрим в золотую середину — TLC/SLC гибриды.
Мифы о выносливости TLC
В начале разработки TLC сообщество отрицательно высказывалось по поводу технологии. Тем не менее, современные микросхемы получаются довольно неплохими. И уж тем более, несмотря на миф о низкой выносливости, достаточно надежные, чтобы работать в качестве системного накопителя в домашнем компьютере. Например, у автора устройство начального уровня емкостью 120 ГБ спокойно функционирует с 2016 года под управлением Windows. Диск пережил полное заполнение играми, подключенный SWAP-раздел и многочисленные полные форматирования и перезаписи.
Да, это пресловутые микросхемы TLC, причем размер SLC-кэша в этом устройстве равен 3 ГБ — не самый лучший вариант исполнения, который почти не ощущается в работе системным накопителем.
Шесть лет ежедневной работы под системой и играми — еще 15 ТБ запаса прочности и приемлемые скорости во всех режимах. Вопрос о надежности и качестве TLC можно считать закрытым.
Совет: выбираем накопитель не только по типу микросхем и объему, смотрим также на производителя и модель контроллера — то, что задает качество работы устройства и отвечает за его долговечность. Как правило, это контроллеры Samsung, Phison и Marvell.
QLC? Дайте флешку!
Чтобы верно считать биты с поверхности, контроллер может несколько раз опросить ячейку с помощью подачи напряжения. В случае с многоуровневой технологией это происходит дольше, чем если бы контроллер опрашивал однобитную ячейку, которая сдает информацию уже с первой попытки. Это снижает эффективную скорость и надежность — теперь количество перезаписей на одну ячейку снижается со 100 000 до 1000.
Конечно, современные системы следят за этим и не позволяют одной и той же банке перезаписываться слишком часто. Этот процесс называется выравниванием — контроллер распределяет информацию плавно по всей поверхности, а не затирает один и тот же угол микросхемы до дыр. Более того, чтобы повысить надежность четырехбитной ячейки, производители подкидывают в начало накопителя SLC-кэш — некоторый объем надежной и быстрой памяти, которая работает на износ и оставляет QLC-ячейкам работу с редко используемыми данными. Поэтому начальная скорость накопителя соответствует старшим решениям с MLC/TLC и располагает хотя бы минимальным запасом прочности.
После исчерпания объема SLC-кэша накопители снижают скоростные показатели. И если последовательное чтение из QLC-ячеек еще держится на приемлемом уровне, то прямая запись в массив оказывается даже ниже, чем у современных HDD.
Фактически такой накопитель быстро превращается в быструю флешку USB 3.0. Хотите работать с тысячами библиотек среды Visual Studio с флешки? И мы не хотим.
Совет: QLC не подходит под ОС и ресурсоемкие задачи. Из-за низкой скорости доступа ко всему массиву снижается скорость чтения и записи мелких блоков, необходимые для работы программ. Другое дело — домашнее файлохранилище. Можно со спокойной совестью оставить на QLC фильмотеку и семейные фотографии.
Бездумная экономия и переплата
Резюмируя вышесказанное выведем «на коленке» формулу, которая поможет определиться с выбором накопителя под различные задачи.
Читайте также: