Что такое ssd-накопитель

Введение в твердотельные накопители

Компьютерные устройства хранения значительно улучшились со времен перфокарт (и их заклятых врагов, летающих насекомых). Компьютерная индустрия пережила движение назад и вперед через кассетные ленты и замену флоппи-дисков на компакт-диски с одноразовой записью. Мы теперь наслаждаемся удобством больших жестких дисков и перезаписываемых оптических носителей.

Но на протяжении всего этого времени одна форма хранения — оперативная память — всегда была быстрее. Ее преимуществом является то, что она получает доступ к своим данным в электронном виде, а не механически. Но она имеет один существенный недостаток: она теряет все данные, когда отключается питание. Она также стоит дороже в пересчете по каждому байту. Но цель отрасли уже давно заключается в том, чтобы постоянное хранилище было больше похоже на ОЗУ с точки зрения скорости и надежности.

Изменения во флэш-памяти в конечном итоге привели к созданию твердотельных дисков (SSD), которые имеют (относительно) большую емкость и постоянство жестких дисков наряду с долговечностью и (некоторой) скоростью флэш-памяти. Давайте посмотрим, как появились SSD, как с точки зрения технологии, так и с точки зрения пользователя.

Варианты

Наиболее популярный вариант на сегодня — это установка в системе одного твердотельного накопителя. 2,5” SSD или М.2 SSD объемом 240 ГБ  достаточно для установки ОС, необходимых программ, пары игрушек. При наличии скоростного выхода в интернет загрузка и хранение различных файлов не столь актуальна. Можно поставить твердотельный накопитель на 500 или 1000 ГБ, но это обойдется дороже в два-три раза.

При необходимости хранения больших объемов данных в пару к SSD можно добавить жесткий диск, как внутренний, так и внешний. Внешний в этой роли предпочтительнее и стоит он ненамного дороже внутреннего.

Также не стоит забывать о традиционном варианте – установке одного жесткого диска на 1 ТБ. Скорости современных моделей вполне достаточно и цена за объем самая выгодная.

Анатомия SSD

Если вы откроете SSD-накопитель, вы не увидите блестящей пластины и рычага привода, которые вы видели в механических жестких дисках. Вместо этого под крышкой лежит монтажная плата с некоторым количеством припаянных микросхем. В этих чипах есть много частей, но две самые главные, которые являются ключом к пониманию того, как SSD работают, являются ячейками и контроллером. Давайте посмотрим на них подробно.

3.1. Ячейки

Основной единицей хранения в SSD является ячейка. Это одно (из многих) отсеков на микросхеме памяти, которая содержит транзистор, способный удерживать электрический заряд. Его способность удерживать этот заряд после отключения питания отличает его от ОЗУ вашего компьютера. Но в остальном они похожи.

Каждая из ячеек содержит небольшой электрический заряд, который представляет данные, и когда все биты объединяются, они составляют ваши файлы. Однако, как и жесткие диски, эти отдельные биты могут жить в разных ячейках на диске (т. е. Не обязательно все смежные ячейки). То же самое происходит и с жесткими дисками. Но главное отличие заключается в том, что механическая головка не должна физически обходить диск, чтобы собирать все эти биты для доступа к файлу. Контроллер SSD может быстро собирать данные с помощью электрических сигналов, поэтому скорость чтения (и скорость записи в этом случае) намного выше, чем у жестких дисков.

На приведенном ниже рисунке показано, как ячейка SSD может хранить простой текстовый файл (содержащий букву «m»).

3.2 Контроллер

Хотя ячейки фактически хранят данные, контроллер интерпретирует наличие или отсутствие электрического заряда в виде нуля или единицы. Он также отвечает за обмен этими данными с операционной системой. Контроллер фактически содержит множество функций, как показано на рисунке ниже.

Этого достаточно для большинства целей (если только ваша цель не стать инженером-электриком), чтобы знать, что контроллер находится между операционной системой и ячейками памяти, и перемещает данные между ними. Вышеприведенное является упрощенным представлением о том, как данные попадают с места на диске в ваше любимое приложение. Существует много дополнительных факторов (например, использование страниц и блоков.), которые способствуют безопасному и эффективному хранению ваших видео. Контроллер производителя — это то, где они могут добавить свою ценность, предоставляя уникальные функции или лучшую версию тех, что показаны выше.

Но тип памяти и контроллер не являются единственными факторами успеха SSD. В следующем разделе мы рассмотрим некоторые из этих других функций и спецификаций твердотельных накопителей.

Флэш-накопители и SSD-накопители: Понимание разницы

Флэш-накопители и твердотельные накопители (SSD) — это распространенные типы накопителей, используемые в современных вычислительных устройствах. Несмотря на кажущуюся схожесть, между этими двумя технологиями существуют ключевые различия, которые стоит понимать.

Флеш-накопители:

SSD-накопители:

• SSD-накопители — это накопители, в которых в качестве основного носителя информации используется флэш-память.
• В отличие от традиционных жестких дисков, твердотельные накопители не содержат движущихся частей, что делает их более долговечными и менее подверженными механическим повреждениям.
• Твердотельные накопители обеспечивают более быстрое время загрузки и более высокую общую производительность системы по сравнению с традиционными жесткими дисками.
• Кроме того, они более энергоэффективны и выделяют меньше тепла.
• Твердотельные накопители широко используются в ноутбуках и настольных компьютерах благодаря своей скорости и надежности.

Основные отличия:

Флэш-накопители	SSD-накопители
Используется флэш-память NAND	Используется флэш-память в качестве основного носителя информации
Более доступные	Относительно более дорогие
Имеет ограниченный срок службы	Более долговечен и менее подвержен поломкам
Используется в USB-накопителях, картах памяти и SSD-накопителях	Используется в ноутбуках и настольных компьютерах

В заключение следует отметить, что хотя и флэш-накопители, и твердотельные накопители используют флэш-память, они имеют разные характеристики и применяются в разных типах устройств. Флэш-память обычно используется в портативных устройствах хранения данных, а SSD-накопители популярны для повышения общей производительности системы в компьютерах. Понимание различий между ними поможет вам принять взвешенное решение при выборе вариантов хранения данных для своих вычислительных нужд.

Недостатки SSD

1. Накопители NVMe подвержены нагреву, из-за чего их нужно снабжать радиатором.

2. Ограниченность ресурса, следовательно, срока службы. Каждый твердотельный накопитель имеет предельный размер загружаемой информации. По его достижении SSD может выйти из строя.

3. Сложность восстановления данных после выхода накопителя из строя.

4. Высокая цена большинства моделей.

5. Дешевые накопители при загрузке, близкой к 100% объема, могут снизить производительность до уровня, близкому к HDD.

6. Подверженность скачкам напряжения. В случае их возникновения контроллеры и чипы памяти сгорают. Поэтому если вы используете твердотельник, есть смысл поставить на компьютер стабилизатор напряжения.

надежность

Когда дело доходит до надежности, вы видите, что жесткие диски довольно надежны. Но, как и все механические устройства, они со временем деградируют. И они подают вам признаки этого, например, странные звуки, когда ваш жесткий диск вращается, или медленные транзакции. Переходя к твердотельным накопителям, они тоже не безупречны. Когда дело доходит до простого чтения данных, SSD хороши, но когда дело доходит до записи больших объемов данных, вы можете легко износить SSD потребительского уровня.

Окончательный вердикт — SSD против HDD

На самом деле нет явного победителя в разнице между SSD и HDD. Оба решения работают в соответствующих сценариях. В то время как жесткие диски — это то, что нужно выбирать в случаях, когда надежность имеет первостепенное значение, в случаях, когда производительность является повседневным требованием, например, ноутбуки (с ограниченным пространством из-за тонкой конструкции в наши дни) SSD имеют большой смысл. Так что взвесьте свое мнение задолго до инвестиций.

Принципы работы и идентификация с помощью Flash ID

Flash ID – это специальное значение, которое содержится в флэш-памяти электронных носителей, таких как SSD (Solid-State Drive). Определение значения Flash ID позволяет произвести идентификацию модели и характеристик SSD.

Принцип работы Flash ID основан на уникальной кодировке производителем каждого типа носителя. Значение Flash ID хранится в памяти SSD и обычно представляет собой набор символов или цифр, который можно прочитать с помощью специальных программ или команд.

Идентификация SSD с помощью Flash ID позволяет быстро и точно определить модель, производителя, емкость, тип интерфейса и другие характеристики носителя. Это особенно полезно при обслуживании или апгрейде компьютерных систем, когда необходимо выбрать подходящий SSD или проверить совместимость существующего носителя с другим оборудованием.

Идентификация SSD с помощью Flash ID может быть осуществлена с использованием специальных программных инструментов или командной строки операционной системы. Эти методы позволяют получить информацию о носителе, включая производителя, модель, серийный номер, емкость и другие параметры.

Важно отметить, что значение Flash ID предоставляет непосредственную информацию о конкретном носителе и может быть использовано только для идентификации данного устройства. Это не позволяет получить доступ к данным на носителе или изменить его характеристики

Выводы:

• Flash ID – это уникальное значение, которое хранится в памяти SSD;
• Flash ID позволяет определить модель и характеристики SSD;
• Идентификация SSD с помощью Flash ID основана на уникальной кодировке каждого типа носителя;
• Идентификация SSD с помощью Flash ID полезна при выборе или проверке совместимости носителя;
• Flash ID доступен через специальные программы или командную строку операционной системы;
• Flash ID предоставляет только информацию об устройстве, не позволяя получить доступ к данным или изменить характеристики.

Флешка

Старые добрые флеш-накопители со времен своего появления ощутимо улучшились. Если ранее они использовались для быстрого переноса небольших файлов, то сейчас появилась возможность оперативно переносить большие объемы информации. Потому что в природе появились устройства, у которых на борту хоть целый терабайт свободной ёмкости. Правда, за эти же деньги можно будет купить более 14 классических винчестеров. 

Также апгрейд получил и интерфейс подключения. Нет, старый добрый USB никуда не исчез. Такие флешки являются самыми распространенными на рынке. Речь идет конкретно о Type-C. Этот стандарт позволил улучшить пропускную способность, и теперь скорость записи данных доходит до 380 Мб/с. Также на рынке можно найти флешки, имеющие сразу оба коннектора для подключения. Это очень удобно, потому что можно быстро скидывать информацию со смартфона или на него.

Программы для определения жестких дисков

В интернете можно найти массу приложений, позволяющих получить самую различную информацию о жестких дисках, включая такие данные о нем, которые затруднительно или даже невозможно получить средствами операционной системы. Одна из таких программ — Ontrack EasyRecovery. Вообще программа предназначена для восстановления утерянных данных с жесткого диска, но с ее помощью можно получить довольно подробную информацию.

• Откройте приложение Ontrack EasyRecovery. На первой же странице нажмите на кнопку «Продолжить».
• На следующей странице программы выберите элемент «Жесткий диск» и вновь нажмите на кнопку «Продолжить».
• На экране отобразится таблица «Найдены диски и тома», в которой можно будет посмотреть модель винчестера и присутствующие на нем разделы.

• Кликните по названию жесткого диска правой кнопкой мыши, затем выберите пункт «Информация о диске».
• Откроется новое окно, в котором будут приведены все важные данные о винчестере. Например:

Фрагментация

Любимое «лакомство» любого HDD-винчестера — большие файлы: фильмы в формате MKV, большие архивы и образы BlueRay-дисков. Но стоит вам загрузить винчестер сотней-другой мелких файлов, фотографий или MP3-композиций, как считывающая головка и металлические блины приходят в замешательство, в результате чего значительно падает скорость записи.

После заполнения HDD, многократного удаления/копирования файлов, жесткий диск начинает работать медленнее. Это связано с тем, что по всей поверхности магнитного диска разбросаны части файла и когда вы дважды щелкаете мышкой по какому-либо файлу, считывающая головка вынуждена искать эти фрагменты из разных секторов. Так тратится время. Это явление и называется фрагментацией, а в качестве профилактических мер, позволяющих ускорить HDD, предусмотрен программно-аппаратный процесс дефрагментации или упорядочивания таких блоков/частей файлов в единую цепочку.

Дефрагментацию периодически рекомендуется выполнять на всех типах HDD-накопителей, тем самым поддерживая их оптимальную скорость.

Принцип работы SSD кардинально отличается от HDD, а любые данные могут записываться в любой сектор памяти с дальнейшим моментальным считыванием. Именно поэтому для накопителей SSD дефрагментация не нужна.

Цена: флешка

Цена флешки является одним из ее основных преимуществ перед SSD накопителями. Флешки обладают более низкой стоимостью по сравнению с SSD.

Цена флешки зависит от нескольких факторов:

1. Объем памяти: флешки доступны в различных вариантах объема памяти, начиная от нескольких гигабайт и до нескольких терабайт. Чем больше объем памяти, тем выше цена флешки. Однако даже флешки с большим объемом памяти могут иметь более низкую стоимость по сравнению с SSD с аналогичным объемом.
2. Технологический уровень: флешки могут быть классифицированы по технологическому уровню, такому как USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 и т. д. Чем более новая и быстрая технология, тем выше цена флешки.
3. Производитель: флешки различных производителей могут иметь разную цену. Некоторые производители могут предлагать более низкую стоимость своих продуктов, в то время как другие могут иметь брендовый статус и более высокие цены.
4. Дополнительные функции: некоторые флешки могут иметь дополнительные функции, такие как водонепроницаемость, устойчивость к ударам или защиту паролем. Флешки с такими функциями могут иметь более высокую цену.

В целом, цена флешки зависит от ее характеристик и возможностей. Как правило, флешки предлагают более доступную стоимость по сравнению с SSD накопителями, что делает их привлекательным выбором для многих потребителей.

SSD

Твердотельный накопитель или SSD (solid-state drive) –это энергонезависимое запоминающее устройство на основе флэш-памяти типа NAND.

Микросхемы памяти основываются на четырех технологиях, отличающихся по плотности хранения данных:

• SLC (Single Level Cell) — один бит на ячейку, высокая надежность, высокая скорость и большее число циклов перезаписи;
• MLC (Multi Level Cell) — два бита, дешевле чем SLC, но менее надежна и меньше число циклов перезаписи;
• TLC (Triple Level Cell) — три бита, надежнее и дешевле чем MLC, но циклов перезаписи также меньше и скорость ниже чем у SLC;
• QLC (Quad Level Cell) — четыре бита, меньшая стоимость на объем.

Дальнейшим развитием технологии стало появление многослойной 3D NAND памяти, что позволило увеличить объем, повысить скорость, увеличить срок службы за счет понижения напряжения.

Еще одну альтернативу памяти NAND в накопителях разрабатывают компании Intel и Micron — 3D XPoint на основе PRAM памяти. Перспективное направление, высокие скорости и надежность, но пока дорогостоящее. Первые накопители на ее основе (Intel Optane SSD) уже были представлены.

Обеспечивая высокие скорости чтения/записи и оставаясь полностью бесшумными, SSD имеют и свои недостатки. Это — высокая стоимость за гигабайт, но она постепенно снижается. Ограниченный ресурс перезаписи, в современных моделях он достаточно высокий: до 8-10 лет непрерывного использования. В отличии от HDD при выходе из строя данные восстановить с накопителя невозможно, на жестком диске считать информацию хоть и дорого, но возможно.

Также на HDD имеется возможность восстановления удаленных файлов даже после форматирования, спустя достаточно длительное время. На SSD все сектора стираются практически сразу после удаления файлов.

Устройство и виды SSD

Самым первым делом надо разобраться, что такое SSD. Solid State Drive (SSD) представляет собой современное твердотельное устройство хранения информации, которое заменило устаревший HHD. На последнем данные находились на нескольких дисках с поверхностью, которую намагнитили – по ней скользит головка, считывающая информацию. В SSD их заменяют микросхемы.

Первый прототип твердотельного устройства хранения был выпущен в 1978 году, но он не стал популярным. В течение нескольких лет вид и тип памяти накопителя были довольно сильно изменены, в итоге он получил форму, которую мы знаем сейчас: небольшая плата с контактами для подключения и функциональными модулями. В 1989 году на рынке появился первый коммерческий флэш-накопитель с NAND-памятью от фирмы Toshiba, который стоил 5000 долларов (по современному курсу 11000).

Узнай, какие ИТ — профессии входят в ТОП-30 с доходом от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов
Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры
подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в
IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее
будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов
Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb
doc 1,7mb

Уже скачали 27852

SSD отличается от первых носителей тем, что у него вместо памяти NOR и DRAM стоит память NAND, что и в устройстве от Toshiba. Тип памяти – это устройство памяти или ячеек, которые хранят в себе данные в виде бит. Когда писалась эта статья, существовали такие виды:

• SLC (Single Level Cell). На каждую ячейку записывался только один бит.
• MLC (Multi Level Cells). Название не совсем соответствует действительности, потому что у этого вида только два бита.
• TLC (Triple Level Cells). В ячейке хранится три бита.
• QLC (Quadruple Level Cells). На одну ячейку приходится четыре бита.

Сейчас существует технология памяти 3D NAND. Её отличие в том, что ячейки накладываются одна на другую, за счёт чего на диск помещается больше данных при том, что размер его не был изменён.

Чем отличаются вышеперечисленные типы памяти?

Для SLС необходимо большее количество ячеек, чтобы хранить данные, а стоимость этой памяти выше в сравнении с MLC и другими видами, потому что она имеет больший ресурс перезаписи. Для наглядности:

• SLC имеет до 100 000 циклов перезаписи;
• MLC — 3000–35 000 циклов;
• у TLC это значение варьирует от 300 до 3000;
• QLC имеет 150–1000 циклов перезаписи.

По какой причине изготовители всё также «забивают» битами ячейки, несмотря на то, что от этого страдает ресурс носителя? Усовершенствование процессов и технологий производства чипов памяти давало возможность сделать ресурс циклов перезаписи намного больше. Для того чтобы выяснить примерный срок службы твердотельного устройства, необходимо узнать значение TBW (Total bytes to be written) и MTBF (Mean time between failures).

Устройство и виды SSD

С помощью показателя TBW можно узнать, сколько информации возможно перезаписать на SSD диск до тех пор, пока он не перестанет принимать данные. Дело в том, что после отказа на носитель нельзя записать новые данные, но можно просматривать уже имеющиеся. Таким образом, устройство с TBW 600 TB даёт возможность перезаписать 600 терабайт информации, что довольно много.

В отличие от TBW, MTBF является не таким значимым параметром, потому что он показывает, сколько времени (в часах) проработает накопитель до того, как станет непригодным.

FAQ:

В чем разница между флеш-накопителями и SSD-накопителями?

Флэш-память — это тип энергонезависимой памяти, которая сохраняет данные даже при отсутствии питания, а SSD-накопитель — это твердотельный накопитель, в котором для хранения данных используется флэш-память. Короче говоря, флэш-память — это технология, а SSD — физическое устройство, в котором используется флэш-память.

Каковы преимущества флэш-памяти перед традиционными жесткими дисками?

Флэш-память имеет ряд преимуществ перед традиционными жесткими дисками, включая более быстрое время доступа, низкое энергопотребление, большую долговечность и более тихую работу. Кроме того, в них нет движущихся частей, что снижает риск механических сбоев.

Дороже ли твердотельные накопители по сравнению с традиционными жесткими дисками?

Да, твердотельные накопители в целом дороже традиционных жестких дисков. Однако с годами цены на них снижаются, что делает их более доступными для потребителей. Кроме того, преимущества SSD в плане производительности и надежности часто перевешивают более высокую стоимость.

Можно ли модернизировать традиционный жесткий диск в SSD?

Да, можно заменить традиционный жесткий диск на SSD. Для этого необходимо извлечь старый жесткий диск и заменить его на SSD. Однако следует иметь в виду, что могут возникнуть проблемы с совместимостью, поэтому перед модернизацией рекомендуется ознакомиться с рекомендациями производителя или обратиться за помощью к специалисту.

См. также:

• Пошаговое руководство: Модификация Call Of Duty 4 Советы и рекомендации
• Консольные команды Crusader Kings 3: Обманный путь к богатству и власти
• Узнайте свой элемент воздействия Genshin с помощью увлекательной викторины
• Оптимизация игрового процесса Fortnite на маломощном ПК: Советы и рекомендации
• Как изменить свое отображаемое имя в Roblox — пошаговое руководство
• Откройте для себя секреты Дотторе в Genshin Impact: Исчерпывающее руководство
• Ninja расширяет охват потоковых платформ за счет YouTube, Facebook и других

Что такое SSD и что такое HDD?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте перейдем к фундаментальным вещам в области компьютерных наук. Так что ваш компьютер — самая тупая вещь на свете. Если вы явно не укажете, что он должен делать, он просто сидит без дела, используя энергию. Кроме того, если вы выключите блок питания, он забудет все, что он делал или за что держался. Вот тут и пригодятся вторичные запоминающие устройства. В то время как ваша RAM и регистры процессора в основном используются для вычислений и загрузки приложений, вторичные запоминающие устройства используются для сохранения данных или хранения данных в терминах непрофессионала.

Теперь, с постоянно происходящими изменениями в технологиях, это пространство для хранения данных имеет множество вариантов, которые приходят и уходят. Чтобы назвать некоторые из них, мы начали с дискет, затем с оптических приводов, затем пришли жесткие диски и затем более быстрые варианты флэш-памяти. А еще у вас, очевидно, есть старые добрые карты памяти и USB палочки которые также относятся к флеш-памяти.

Поначалу стоимость гигабайта даже жестких дисков была слишком высока, но по мере того, как технология стала более распространенной и доступной, цены снизились. Этот аспект относится практически ко всему в сфере технологий, будь то ваши смартфоны, светодиодные панели и все, что только можно вообразить. Первоначальным потребителям, как правило, приходится платить более высокую цену за использование новой технологии, и затем цены постепенно снижаются.

Когда вы заглядываете в пространство для хранения вещей, вы должны учитывать несколько ключевых моментов. И, судя по названию этого поста, я уверен, что почти все вы бы приняли необъективное решение, что победит SSD. Я говорю вам: держитесь, удивляйтесь. Итак, какие на самом деле области, которые вам нужно сравнить флеш-накопитель против жесткого диска принять решение о покупке?

Ну, самые очевидные из них были бы

• Скорость
• Перфоманс
• Цена
• Надежность

И это те, с которыми мы будем сравнивать оба.