Как устроен ssd диск

Как устроен ssd диск

Твёрдотельные накопители (Solid State Drive)

На замену магнитным жёстким дискам приходят твёрдотельные накопители, сокращённо – SSD (Solid State Drive). И хоть в сокращении упоминается слово drive – "диск", новые устройства хранения информации трудно назвать дисками, так как в них нет ничего напоминающего диск.

Давайте разберёмся в том, чем хороши твёрдотельные накопители (SSD) и чем они отличаются от всем нам знакомых жёстких магнитных дисков – HDD.

Преимущества SSD перед HDD.

Самым главным преимуществом SSD перед HDD является то, что их быстродействие куда выше, чем "классических" винчестеров. Дело в том, что SSD используют совсем иную технологию записи, хранения и считывания информации. Технология позаимствована у флэш-памяти, поэтому SSD можно назвать специализированной флэшкой большой ёмкости.

Второе преимущество SSD – это отсутствие движущихся частей и деталей. Ни для кого не секрет, что магнитные жёсткие диски очень чувствительны к вибрационным нагрузкам, особенно в рабочем состоянии. Случайное падение и с HDD можно распрощаться навсегда. Также нередок выход из стоя привода, который крутит те самые магнитные "блины". Механические детали – это ахиллесова пята любого высокотехнологичного устройства.

Так как в SSD попросту нет движущихся частей и деталей, то устойчивость их к вибрации и ударам значительно выше, чем обычных HDD.

Третьим и немаловажным для портативной техники качеством SSD является их малый вес. Если на одну ладонь положить 2,5” SSD, ёмкостью, например, 128Gb, а на другую ладонь 2,5” HDD на 180Gb, то твёрдотельный накопитель покажется вам просто "пушинкой". Они невероятно лёгкие.

Четвёртым преимуществом SSD перед HDD является то, что они расходуют меньше энергии, а рабочая температура их намного ниже.

Вот, пожалуй, и все качественные отличия SSD от HDD.

Устройство SSD-диска.

Вот так выглядит среднестатистический SSD-диск. Естественно, в продаже имеются модели в бескорпусном исполнении. Наиболее распространены SSD-накопители форм-фактора 2,5".

Рядовой твёрдотельный накопитель представляет собой печатную плату с установленным на ней набором микросхем. Этот набор состоит из микросхемы NAND-контроллера и, собственно, микросхем NAND-памяти.

Площадь печатной платы твёрдотельного накопителя используется по-полной. Большую её часть занимают микросхемы NAND-памяти.

Как видим, в SSD-накопителе нет никаких механических частей и дисков – только микросхемы. Не зря в последнее время SSD всё чаще называют "электронными" дисками.

Типы памяти в SSD.

Теперь, когда мы разобрались с устройством SSD-накопителей, давайте поговорим о них более детально. Как уже говорилось, рядовой SSD состоит из двух взаимосвязанных частей: памяти и контроллера.

Начнём с памяти.

Для хранения информации в SSD используется NAND-память, которая состоят из огромного количества MOSFET-транзисторов с плавающим затвором. Их ещё называют ячейками (памяти). Ячейки объединяются в страницы по 4 кБайта (4096 байт), затем в блоки по 128 страниц, а далее в массив по 1024 блока. Один массив имеет объём 512 Мбайт и управляется отдельным контроллером. Такая многоуровневая модель устройства накопителя наносит определённые ограничения на его работу. Так, например, стирать информацию можно только блоками по 512 кБайт, а запись возможна только по 4 кБайт. Всё это приводит к тому, что записью и чтением информации с микросхем памяти руководит специальный контроллер.

Тут стоит отметить, что от типа контроллера зависит многое: скорость чтения и записи, устойчивость к сбоям, надёжность. О том, какие контроллеры используются в SSD, мы поговорим чуть позднее.

В SSD применяются три основных типа NAND-памяти: SLC, MLC и TLC. В памяти типа SLC (Single-Level Cell) используются одноуровневые транзисторы. Это значит, что один транзистор может хранить 0 или 1. Одним словам, такой транзистор может запомнить только 1 бит информации. Маловато будет, не так ли?

Тут головастые мужики "почесали репу" и придумали, как транзистор-ячейку сделать 4-ёх уровневым. При этом каждый уровень представляет 2 бита информации. То есть на одном транзисторе можно записать одну из четырёх комбинаций 0 и 1, а именно: 00, 01, 10, 11. То есть 4 комбинации, против 2 у SLC. В два раза больше, чем на SLC-ячейках! И назвали они их многоуровневыми ячейками – MLC (Multi-Level Cell).

Таким образом, на одном и том же количестве транзисторов (ячеек) можно записать в 2 раза больше информации, чем, если бы применялись SLC-ячейки. Это существенно удешевляет конечный продукт.

Но у MLC-ячеек есть существенные недостатки. Срок жизни таких ячеек меньше, чем у SLC и составляет в среднем 100000 циклов. У SLC-ячеек этот параметр составляет 1000000 циклов. Также стоит отметить, что время чтения и записи у MLC-ячеек больше, что уменьшает быстродействие твёрдотельного накопителя.

Так как технологии хранения информации на твёрдотельных носителях очень быстро развиваются, то, возможно, всё, о чём вы здесь узнали, уже считается морально устаревшим.

Например, когда ещё писалась эта статья, в продаже лидировали SSD-диски, изготовленные по технологии MLC. Но, сейчас их практически вытеснили SSD-накопители с памятью типа TLC – трёхуровневых ячеек (Triple-Level Cell). Память TLC имеет 8 уровней, а, следовательно, каждая ячейка может хранить уже 3 бита информации (000, 001, 011, 111, 110, 100, 101, 010).

Сравнительная таблица типов флэш-памяти: SLC, MLC и TLC.

Характеристика NAND SLC MLC TLC
Битов в ячейке 1 2 3
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.

Из таблицы видно, что чем больше уровней используется в ячейке, тем медленнее работает память на её основе. TLC-память явно проигрывает, как по скорости, так и по "времени жизни" — циклам перезаписи.

Да, кстати, в USB-флэшках уже давно используется TLC-память, которая хоть и быстрее "изнашивается", но и стоит гораздо дешевле. Именно поэтому стоимость USB-флэш и карт памяти неуклонно снижается.

Несмотря на то, что SSD-диски выпускают различные компании под своим брендом, NAND-память многие покупают у небольшого количества её производителей.

Intel/Micron;

Hynix;

Toshiba/SanDisk;

Samsung.

Таким образом, мы узнали, что SSD-диски бывают с тремя разными типами памяти: SLC, MLC и TLC. Память на основе SLC-ячеек более быстрая и долговечная, но дорогая. Память на MLC-ячейках заметно дешевле, но обладает меньшим ресурсом и быстродействием. В широкой продаже можно найти только SSD-диски на основе флэш-памяти типа MLC и TLC (на момент редактирования статьи). Диски с SLC-памятью практически не встречаются.

Память 3D XPoint и накопители Intel Optane.

Стоит отметить и то, что с недавних пор в продаже появились накопители, которые основаны на новом типе энергонезависимой памяти 3D XPoint (читается, как "три ди кросс-поинт"). На базе 3D XPoint корпорация Intel выпускает твёрдотельные накопители под брендом Intel Optane. Разработкой нового типа памяти занимались две компании Intel и Micron.

3D XPoint – это принципиально новый тип энергонезависимой памяти, в отличие от NAND-памяти, которая известна аж с 1989 года.

3D XPoint обладает большей скоростью чтения-записи, так как доступ к ячейке происходит напрямую. Как утверждается, в памяти 3D XPoint вообще нет транзисторов, а каждая ячейка способна сохранять 1 бит информации. Благодаря прямому доступу отпадает надобность в сложных контроллерах, которые просто необходимы в накопителях NAND с многоуровневыми транзисторами (MLC, TLC). Кроме этого ресурс (износостойкость) данной памяти гораздо выше, чем у NAND, в которой имеется такой базовый дефект, как утечка электронов из ячеек.

Читайте также:  Adobe creative cloud как удалить mac os

Так как быстродействие накопителей Intel Optane превосходит возможности интерфейса SATA, то их, как правило, производят в форм-факторах M.2, а также в виде твёрдотельного накопителя под слот PCI Express (PCI-E AIC (add-in-card)). Для работы с подобными накопителями используется новый интерфейс NVMe, который приходит на смену SATA.

Контроллеры SSD накопителей.

На момент написания статьи наибольшее распространение получили следующие контроллеры:

Контроллеры SandForce.

Один из самых распространённых контроллеров SandForce – SF2281. Данный контроллер поддерживает интерфейс SATA-3 и встречается в SSD-накопителях Silicon Power, OCZ Vertex 3, OCZ Agility 3, Kingston, Kingmax, Intel (серии Intel 330, 520, 335).

Контроллеры Marvell.

Marvell 88SS9174. Используется в SSD-дисках марки Crucial C300, M4/C400, а также Plextor M5. Данный контроллер зарекомендовал себя как один из самых недорогих, надёжных и быстрых.

Marvell 88SS9187. Данный контроллер используется в твёрдотельных накопителях Plextor серии M5 Pro, M5M, а также обновлённых M5S. Из новых особенностей можно отметить DRAM-контроллер с поддержкой до 1 Gb DDR3. Также реализована современная система коррекции ошибок ECC и снижено энергопотребление.

Контроллеры LAMD (Hynix).

Компания LAMD (Link A Media Devices) является подразделением Hynix. Контроллеры LM87800 от LAMD используются в накопителях Corcair серии Neutron и Neutron GTX. Сам контроллер LM87800 является восьмиканальным и поддерживает интерфейс SATA 6Gb/s.

Контроллеры Indilinx.

Everest. Так как компания Indilinx – это дочернее предприятие OCZ, то не удивительно, что контроллер Everest2 входит в основу таких SSD, как OCZ Vertex 4, OCZ Agility 4. Преимуществом контроллера Indilinx является высокая производительность записи. Также стоит отметить хорошую сбалансированность – скорости чтения и записи практически одинаковы.

Barefoot 2. Основа контроллера – ядро ARM Cortex-M0. Этот SATA II контроллер имеет поддержку восьми каналов доступа к памяти типа MLC и SLC. В качестве буферной памяти может использоваться память LPDDR, а также DDR. Ёмкость твёрдотельного носителя на базе данного контроллера может достигать 512 Гб.

Barefoot 3. Новейший чип, выполненный по техпроцессу 65 нм и самостоятельно разработанный фирмой OCZ. Основа контроллера – ARM ядро и со-процессор Aragon (32-бит, 400 МГц). Благодаря поддержке специальных RISC-команд для работы с твёрдотельными накопителями, этот контроллер является лидером по быстродействию. Контроллер Barefoot 3 является восьмиканальным и поддерживает интерфейс SATA 6 Гбит/с. На базе этого контроллера фирма OCZ выпускает линейку SSD-дисков под маркой OCZ Vector.

Контроллеры Samsung.

В своих твёрдотельных накопителях Samsung использует контроллер Samsung MDX. Для дисков Samsung 840 Pro и Samsung 840 применяется восьмиканальный MDX контроллер на базе 3-ёх ядерного чипа ARM Cortex-R4 (300 МГц).

Об установке Windows на SSD.

Устанавливать Windows XP на SSD не рекомендуется, так как эта операционная система не заточена под работу с SSD. В Windows 7, 8 и 10 поддержка SSD полностью присутствует. Правда, для более долговечной и "правильной" работы SSD с системой Windows 7 рекомендуется провести проверку/настройку некоторых параметров этой ОС.

Мы очень часто обсуждаем разницу между разными типами NAND- структур — вертикальных NAND и плоскостных, многоуровневых ячеек (MLC) и трехуровневых ячеек (TLC). Но мы еще ни разу не сели и не поговорили о более простом и фундаментально уместном вопросе: как, в первую очередь, работает SSD?

Чтобы понять, чем отличаются SSD от вращающихся дисков, нам нужно немного поговорить о жестких дисках. Жесткий диск хранит данные на вращающихся магнитных дисках, называющихся пластинами. Там есть манипулятор на электроприводе с прикрепленными головками чтения/записи. Этот манипулятор направляет головки над нужным участком диска для чтения или записи информации.

Из-за того, что головка должна зафиксироваться над определенной областью диска для чтения или записи информации (а диск постоянно вращается), есть ненулевое время ожидания, прежде чем данные станут доступны. Диску иногда приходится читать из разных участков диска, чтобы запустить какую-то программу или открыть файл, что означает, что пластинам надо прокрутиться несколько раз для чтения с определенного участка, прежде чем команда сможет выполниться. Если диск находится в режиме сна или энергосберегающем, разгон до максимальной скорости и набор мощности для чтения может занять несколько секунд.

С самого начала было понятно, что жесткие диски не смогут предоставить необходимую скорость для мгновенной скорости работы компьютера. Задержка HDD измеряется в миллисекундах, в то время, как задержка работы процессора измеряется в наносекундах. Одна миллисекунда это 1,000,000 наносекунд, а у жесткого диска уходит около 10-15 миллисекунд на то, чтобы найти данные и начать их считывать. Индустрия жестких дисков представила более маленькие пластины, дисковое пространство, более высокую скорость вращения, чтобы хоть как-то ускорить работу диска, но есть предел скорости работы таких дисков. Семейство VelociRaptor от Western Digital вращается со скоростью 10,000 оборотов в секунду, а это самый быстрый диск за всю историю потребительского рынка (некоторые корпоративные могут разгоняться и до 15,000). Проблема в том, что несмотря на скорость вращения, диск все еще значительно медленней, чем процессор.

Чем отличается SSD

"Если бы я спросил, чего хотят люди, они бы сказали, что более быстрых лошадей". Генри Форд.

Твердотельные накопители названы так потому, что не полагаются на подвижные части вращающихся дисков. Вместо этого, данные сохраняются в пул NAND памяти. Память NAND сама по себе состоит из так называемых транзисторов с плавающим гейтом. В отличие от транзисторных конструкций, которые используются в DRAM, нуждающемуся в обновлении несколько раз в секунду, память NAND разработана для удержания прежнего заряда даже если питания нет. Это делает NAND памятью, независимой от энергии.

Диаграмма выше показывает дизайн простой флеш-ячейки. Электроны, хранящиеся на плавающем гейте, который впоследствии считывает заряженный транзистор как "1", а не заряженный как "0". И да, в NAND памяти 0 означает наличие информации, в отличие от классической двоичной системы. NAND память образует сетку. Весь макет сетки называется блоком, а отдельные строки, которые составляют сетку, называются страницами. Обычно страницы бывают таких размеров: 2К, 4К, 8К, и 16К, а на каждом блоке по 128 или 256 страниц. Размер блока колеблется от 256КБ до 2Мб.

Одно из преимуществ этой системы должно сразу бросаться в глаза. Из-за того, что в SSD нет подвижных частей, они могут работать на скоростях, недоступных для обычного HDD. На таблице показана задержка доступа на обычном носителе в миллисекундах.

NAND даже рядом не стоит с основной памятью, но она на несколько порядков быстрей, чем обычный жесткий диск. В то время, как задержки NAND памяти при записи значительно больше задержек при чтении, они все еще опережают обычный диск.

В таблице выше можно заметить две вещи. Во-первых, обратите внимание, как добавив больше бит в ячейку, NAND оказывает существенное влияние на производительность памяти. Записывает, впрочем, хуже, чем читает — типичная трехуровневая ячейка (TLC) в 4 раза хуже в сравнении с одноуровневой ячейкой (SLC) NAND при чтении, и в 6 раз хуже при записи. Задержка при вытирании также сильно снижена. Воздействие не пропорционально, TLC NAND почти в два раза медленней, чем MLC NAND, несмотря на удержание всего на 50% больше данных (три бита на ячейку вместо двух).

Читайте также:  Картинки ксиаоми ми 8

Напряжение TLC NAND

Причина такой низкой скорости TLC NAND в сравнении с MLC или SLC заключается в том, как данные перемещаются с/на ячейку NAND. C SLC NAND, контроллеру нужно только знать, чему равен бит — 0 или 1. С MLC NAND, ячейка может иметь четыре значения — 00, 01, 10, или 11. С TLC NAND, ячейка может иметь уже восемь значений. Чтение правильного значения с ячейки требует от контроллера памяти использования очень точного напряжения, чтобы удостовериться в заряженности ячейки.

Чтение, запись, cтирание

Одно из функциональных ограничений SSD заключается в том, что чтение и запись с/на пустой диск происходит очень быстро, а вот перезапись информации в разы медленней. Это из-за того, что когда SSD читает информацию на уровне страницы (в значении отдельных строк в памяти типа NAND) и могут записывать тоже на уровне страницы, предполагая, что окружающие ячейки пусты, они могут удалять данные только на уровне блоков. Это потому, что акт стирания NAND памяти требует большого напряжения. Хотя теоретически вы можете стереть NAND память на уровне страниц, объем требуемого напряжения устанавливается запросом отдельных ячеек вокруг ячейки, которая переписывается. Стирание данных на уровне блока помогает смягчить эту проблему.

Единственный способ для SSD обновить существующие страницы — просто скопировать содержимое всего блока в память, стереть блок, а затем записать содержимое блока назад + обновленные страницы. Если диск полон, и нет доступных пустых страниц, SSD сначала должен просканировать блоки, которые помечены для удаления, но еще не были удалены, вытереть их, и записать на их место новые данные. Вот почему SSD со временем становятся медленней — по сути, пустой диск полон блоков, которые могут быть мгновенно переписаны, а почти полный диск более вероятно будет вынужден пройти всю последовательность программы "вытри-запиши".

Если вы пользовались SSD, вы, вероятно слышали о чем-то под названием "накопление мусора". Мусор — это фоновой процесс, который позволяет диску смягчать влияние на производительность цикла "вытри-запиши" путем выполнения определенной задачи в фоновом режиме. На изображении показывается процесс накомления мусора.

Обратите внимание, что на этом примере привод пользуется тем, что он может писать очень быстро, опустошая страницы и записывая новые значения для первых четырех блоков (A-D). Он также записал два новых блока — Е и Н. Блоки A-D теперь отмечены как устаревшие, а это означает, что они хранят информацию, которая значится в памяти диска как "устаревшая". Во время неактивного периода, SSD будет двигать новые страницы в новый блок, вытирая старый блок, и помечая его как пустое место. Это означает, что в следующий раз, когда SSD понадобится произвести запись, он может записать прямо на уже пустой блок Х, вместо того, чтобы произвести цикл "вытри-запиши".

Следующая концепция, которую следует упомянуть, это TRIM. Когда вы удаляете файл с Windows на простом диске, файл удаляется не мгновенно. Вместо этого, операционная система сообщает диску, что он может перезаписать физическое место на диске, где был файл в следующий раз, когда ему понадобится место. Вот почему можно восстановить файлы (и именно потому удаление файлов не освобождает место на диске, пока вы не очистите корзину). С традиционным HDD, ОС не нужно следить за тем, куда записывается информация, или какое относительное состояние блоков и страниц. С SSD, это важно.

Команда TRIM позволяет операционной системе говорить SSD, что он может пропустить перезапись некоторых данных в следующий раз, когда будет производить очистку блока. Это уменьшает общее количество данных, которые диск записывает и повышает долговечность SSD. Чтение и запись повреждают NAND память, но запись наносит гораздо больше вреда, чем чтение. К счастью, долговечность на блочном уровне не была проблемой для современных NAND носителей. Больше информации о долговечности SSD любезно предоставлено вот здесь.

Последние две концепции, о которых стоит упомянуть — выравнивание износа и усиление записи. Поскольку SSD записывают данные на страницы, но удаляют блоками, количество данных, записанных на носитель, всегда больше, чем фактическое обновление. Если вы вносите изменение в 4Кб файл, например, весь блок, который занимает этот файл, будет вытерт и переписан с обновлением. В зависимости от количества страниц на блок и размер каждой из них, вы можете вытереть целых 4Мб данных, чтобы просто обновить несчастные 4Кб. Сборка мусора понижает влияние на увеличение объема записи, как это делает и команда TRIM. Сохраняя значительную часть диска свободной, и/или заводское избыточное выделение ресурсов также может снизить влияние на увеличение объема записи.

Выравнивание износа относится к практике обеспечения того, чтобы определенные блоки памяти NAND не записывались/стирались чаще, чем другие. Во время выравнивания износа, в равной степени увеличивается продолжительность жизни и надежность записи на памяти NAND, что, фактически, может увеличить прирост объема записи. В другом случае, при распределении операции записи равномерно по всему диску, иногда необходимо программировать и вытирать блоки даже если их содержимое никогда не обновлялось. Хороший алгоритм выравнивания износа направлен на поиск этого баланса.

Контроллер SSD

Должно быть очевидно, что SSD требуют более совершенных механизмов управления, чем жесткие диски. Это не просто предрассудки, на самом деле, HDD заслуживают большего уважения, чем они сейчас имеют. Механические проблемы, которые связаны с балансировкой множественного чтения-записи головками всего на нанометр от пластины, вращающейся со скоростью 5,000-10,000 оборотов в секунду — это вам не шубу сами знаете куда заправить. Тот факт, что HDD выполняют сложную задачу по внедрению новых методов записи на магнитные носители и при этом продают гигабайт памяти всего за 3-5 центов — просто невероятно.

Типичный контроллер SDD

SDD контроллеры, как бы там ни было, нами представляют свой класс. Они часто снабжены пулом DDR3 памяти, чтобы помочь NAND разбираться самой с собой. Много дисков также включают одноуровневые ячейки кэша, которые действуют как буферы, повышая производительность диска путем выделения быстрой NAND-памяти для чтения/записи циклов. Из-за того, что NAND память в SSD очень часто связана с контроллером посредством серии параллельных каналов памяти, вы можете подумать, что контроллер диска выполняет функции балансира в высокопроизводительном массиве памяти. SSD не развертывают RAID внутренне, но технология выравнивания износа, накопление мусора и управление кэшем SLC имеют аналоги в большом железном мире.

Некоторые диски также используют алгоритмы сжатия данных для уменьшения общего числа операций записи и улучшения продолжительности жизни привода. Контроллер SSD обрабатывает коррекци ошибок и алгоритмы управления для однобитных ошибок, по прошествии определенного времени, становятся все более сложными.

К сожалению, мы не можем вдаваться в подробности устройства контроллеров SSD, так как разные компании по-своему скрывают свои секреты. Большая часть производительности NAND памяти определяется базовым контроллером, и компании не готовы слишком уж срывать завесу таинственности со своей техники, чтобы не вручить конкуренту преимущество прямо в руки.

Читайте также:  Как найти музыку из фильма

Дорога впереди

Память NAND предлагает огромный прирост производительности по сравнению с жесткими дисками, но не без собственных недостатков и проблем. Емкость дисков и цена за гигабайт, как ожидается, будут повышаться и падать соответственно, но вероятность того, что SSD догонит HDD по этим параметрам, крайне мала. Усадка узлов это серьезная проблема для памяти NAND, в то время, как большинство аппаратного обеспечения улучшается с уменьшением узла, NAND становится все более хрупкой. Время сохранения данных и производительность записи неразрывно ниже для 20нм NAND, в сравнении с 40нм NAND, даже если плотность и суммарная мощность значительно улучшена.

К настоящему времени, производители SSD добились лучшей производительности, приняв более быстрые стандарты информации, высокую пропускную способность, и больше каналов на каждый контроллер, плюс, использование SLC кэша, о котором говорилось ранее. Тем не менее, в долгосрочной перспективе, предполагается, что NAND будет заменена на что-то совершенно другое.

А на что это "другое" будет похоже пока что остается темой для обсуждения. И магнитные RAM и память с изменением фазы обе зарекомендовали себя как возможные кандидаты, хотя обе технологии находятся на ранней стадии разработки, и должны преодолеть множество трудностей, чтобы конкурировать в качестве замены NAND-памяти. Заметит ли потребитель разницу — вопрос открытый. Если вы обновились с NAND на SSD, а затем прикупили более быстрый SSD, вы знаете, что разрыв между HDD и SSD гораздо больше, чем между SSD и SSD, даже при переходе со сравнительно более скромного носителя. Улучшение времени доступа с миллисекунд до микросекунд имеет большое значение, но прыжок с миллисекунд на наносекунды едва ли можно засечь человеческим разумом.

Сейчас NAND-память является царем горы, и будет оставаться таковой еще лет 5, как минимум.

Для того чтобы понять как работают SSD накопители, в первую очередь нужно знать работу ПК. Точнее как система работает с памятью. Ведь SSD накопители в компьютере работают не только как хранилище данных, но и как место размещения виртуальной памяти.

Память в компьютере иерархическая, то есть, она состоит из нескольких уровней. Первый уровень — процессор, который отвечает за выполнение инструкции и работу с данными на жестком диске. Чем ближе память к процессору, тем она дороже, меньше, но гораздо быстрее. Система наиболее часто используемые данные располагает как можно ближе к микропроцессору.

Дальше в иерархии стоит оперативная память. Время доступа к которой, в тысячи раз меньше, чем на жестком диске. Обратите внимание, если процессору для запуска приложения требуются данные расположенные на жестком диске, вам придется какое-то время подождать.

SSD и самые современные Pcie SSD-накопители этот эффект смягчают, обеспечивая скорость доступа к данным и их передачу выше, чем обычные жесткие диски.

Что такое SSD накопитель.

Жесткий диск SSD состоит из нескольких ячеек памяти NAND, которые похожи на флешь USB и карты памяти для цифровой аппаратуры. Основная особенность этого типа памяти сохранение данных, при отсутствии питания.

Все данные доступны одновременно, как при иногда используемой на ПК RAID конфигурации. Конфигурации, которая не сохраняет информацию на одном устройстве, а записывает и читает одновременно с нескольких дисков, что позволяет увеличить скорость передачи данных и способствует устойчивости системы.

Например, конфигурация RAID 5 с четырьмя накопителями (одна из многих возможных конфигураций), увеличивает скорость доступа к данным по сравнению с одним накопителем в три раза и более устойчива к авариям.

В чем преимущество SSD накопителя.

Он не имеет движущихся частей, и поэтому, работая SSD накопитель, производит меньше шума, потребляет меньше энергии. Диск SSD меньше размером и поэтому идеален для использования в портативных устройствах.

Как недостаток, они значительно дороже обычных жестких дисков и с течением времени теряют скорость работы. Последнее происходит только в режиме записи.

Как работает накопитель SSD.

Встроенный контроллер, обрабатывает доступ к различной флэш-памяти. Он получает команды из операционной системы и интерпретирует их для доступа к данным. Для программ все это прозрачное и не затрагивает их.

Чтобы понять, как работает SSD накопитель необходимо знать, как он хранит информацию. Устройство разделено на ячейки обычно размером в 8KB. 256 ячеек организованы в блок, общим размером в 2 MB. Бывают и другие варианты.

Минимальный размер доступной для чтения информации, одна ячейка. Процесс чтения очень быстр, так как твердотельные накопители всегда лучше читают, чем пишут. По этой причине жесткий диск SSD прилично ускорит загрузку операционной системы и запуск приложений, так как в этом случае большинство происходящих операций — чтение.

Процесс записи отличается от процесса чтения. Минимальный размер доступной информации аналогичен процессу чтения. Если ячейка пуста, запись идет напрямую. Если ячейка уже содержит информацию и требуется перезапись, ячейка сначала очищается. Проблема в том, что очищение производится на уровне блоков, а не ячеек.

К примеру, представьте, что вы хотите изменить данные в файле. Для того чтобы его переписать, компьютер должен сначала прочитать весь блок, передать его как кэш в память (чтобы не потерять информацию), потом полностью очистить блок, изменить данные и записать их.

По этой причине, новый SSD накопитель работает быстрее. То есть совершенно пустой SSD, работает быстрее уже заполненного.

Что делается для того, чтобы жесткий диск SSD работал быстрее.

Естественно изготовители пытаются уменьшить спад производительности накопителя. Для этого они встраивают в SSD больше памяти, что делает устройство сложнее. К тому же SSD накопитель периодически реализует техническое обслуживание (собирание мусора), для того чтобы в ожидании новых данных получить максимальное количество пустых блоков.

Реализуются необходимые для поддерживаемого уровня операционной системы и самого устройства команды TRIM. Эта команда сообщает операционной системе, что конкретный файл был удален, а соответствующие ячейки очищены, и жесткий диск может действовать соответственно.

Всегда имейте в виду, все это не влияет на операции чтения, которые всегда работают на максимальной скорости.

Можно ли восстановить скорость работы SSD накопителя.

Для полного очищения накопителя имеются свои инструменты. При этом вы теряете всю находящуюся на накопителе информацию, но скорость работы диска возвращается к первоначальной.

Обязательно обратите внимание, что, как и любая оперативная память имеет максимальное количество очищений, так и частый повтор процедуры сброса уменьшит срок жизни SSD.

Могу ли я потерять данные.

На первый взгляд можно подумать, что в связи с использованием NAND флэш-памяти, имеющей ограниченный цикл перезаписи, у SSD больше проблем, чем у обычных жестких дисков и увеличивается возможность потери данных.

Однако это не так, SSD накопитель гораздо безопаснее обычных жестких дисков. Как уже было сказано, в SSD подключено множество блоков флэш-памяти. По этой причине некоторые ошибки, фатальные для обычных дисков, для жесткого диска SSD не так страшны.

Во всяком случае, как и в работе с любым другим накопителем, единственный способ не потерять данные – своевременно делать резервные копии.

Идеальное применение SSD.

SSD накопитель, особенно в настоящее время, когда более объемные жесткие диски лучше использовать как раздел, идеально подходит для операционной системы и наиболее часто используемых программ.

Ссылка на основную публикацию
Как установить один кондиционер на две комнаты
Опубликовано Артём в 23.04.2019 23.04.2019 Многие из нас пользуются дома или на работе агрегатами для охлаждения воздуха в помещениях –...
Как узнать характеристики ноута
Доброго дня. Я думаю, что многие при работе за компьютером или ноутбуком сталкивались с безобидным и простым вопросом: «как узнать...
Как узнать характеристики сетевой карты
Здравствуйте, друзья! Тема сегодня общая – я расскажу, как узнать, какая сетевая карта установлена в ваш компьютер. Это понадобится, если...
Как установить обратный клапан для вентиляции
Запахи соседних квартир или домов вряд ли весьма привлекательны, особенно когда жарят рыбу или закипает на плите суп, или если...
Adblock detector