Твердотельные накопители. Размеры SSD. Обзор форм-факторов. SSD-накопитель какой фирмы выбрать

SSD (solid state drive, накопитель на твёрдотельной памяти, твёрдотельный накопитель — рус.) — накопитель информации, основанный на чипах энергонезависимой памяти, которые сохраняют данные после отключения питания. Являются относительно новым видом носителей информации, а первое проявление и развитие, чипы энергонезависимой памяти получили от Flash накопителей и обычной RAM памяти.

Содержит такие же интерфейсы ввода-вывода как и современные . В SSD не используются движущиеся части и элементы как в электромеханических устройствах (жёсткие диски, дискеты), что исключает вероятность износа механическим путём.

Большинство современных твёрдотельных накопителей основаны на энергонезависимой NAND памяти. Существуют накопители корпоративного класса, которые используют RAM память вкупе с резервными системами питания. Это даёт очень большие скорости передачи данных, но и цена одного гигабайта очень высока по меркам рынка.

Существуют гибридные версии SSD и HDD накопителей.

Они включают магнитные пластины для большого объёма хранимой информации и небольшой по объёму SSD накопитель в одном корпусе. Самые часто использующиеся данные хранятся в SSD накопителе и обновляются по мере их актуальности из блока HDD . При обращении за этими данными, они считываются с высокой скоростью из твёрдотельной памяти не обращаясь к более медленным магнитным пластинам.

Из чего состоят SSD накопители .

* на примере NAND памяти

Твёрдотельный накопитель состоит из самих чипов NAND , управляющего привносящего все функции, чипа энергозависимой и печатной платы на которой всё это распаяно.

Иногда в SSD накопителях используется небольшая батарея , чтобы при отключении питания, все данные из кэша можно было бы переписать в энергонезависимую память и сохранить все данные в целостности. Есть прецеденты, что в накопителях с MLC памятью при отключении питания, пропадала часть или все данные. С SLC памятью, таких проблем замечено не было.

Память.

Практически все твёрдотельные накопители высокого, среднего и бюджетного класса используют энергонезависимую NAND (flash ) память из-за её относительно низкой стоимости , способности сохранять данные без постоянного поддержания питания и возможность реализации технологии сохранения данных при неожиданном отключении питания.

Благодаря компактной компоновке чипов, производители могут выпускать SSD накопители в формфакторе 1.8 ; 2.5 ; 3.5 и меньше, если речь идёт о устройствах без защитных упаковок. Например для ноутбуков или внутреннего размещения в компьютере.

В большинстве SSD накопителей используется дешёвая — память, которая может вмещать в одну ячейку более одного бита . Это очень результативно сказывается на цене готового изделия и способствует популяризации данных накопителей. Но есть у MLC памяти и большие недостатки. Это низкая долговечность ячеек и более низкая скорость записи и чтения, чем у накопителей на основе .

SLC записывают только один бит в ячейку и это обеспечивает до 10 раз лучшую долговечность и до 2-х раз более высокую скорость в сравнении с MLC . Есть и один недостаток — цена накопителей на SLC памяти примерно в два раза выше чем цена накопителей на MLC памяти. Это обусловлено большими затратами на производство, а в особенности потому, что чипов SLC того же объёма, требуется в среднем в два раза больше для достижения того же объёма в сравнении с MLC .

Контроллёр SSD.

Практически все показатели SSD накопителя зависят от управляющего контроллёра. Он включает в себя микропроцессор , который управляет всеми процессами памяти с помощью специальной прошивки ; и моста между сигналами чипов памяти и шины компьютера (SATA, ).

Функции современного SSD контроллёра:

TRIM .
Чтение запись и кеширование.
Коррекция ошибок (ECC ).
Шифрование (AES).
Возможность S.M.A.R.T мониторинга.
Пометка и запись о нерабочих блоках для добавления их в чёрный список.
Сжатие данных (Sandforce контроллёры например).

Все контроллёры памяти нацелены на параллельно подключенную NAND память. Так как шина памяти одного чипа очень мала (максимум 16 бит ), используются шины многих чипов подключенных параллельно (аналогия RAID 0 ). К тому же, отдельно взятый чип отнюдь не обладает отличными характеристиками, а наоборот. Например высокую задержку ввода-вывода. Когда чипы памяти параллельно объединены, эти задержки скрываются, распределяясь между ними. Да и шина растёт пропорционально каждому добавленному чипу, вплоть до максимальной пропускной способности контроллёра.

Многие контроллёры, умеют использовать 6 Гбит/c , что в купе с контроллёрами поддерживающими скорость обмена данными 500мб/c , даёт ощутимый прирост производительности в чтении/записи и полное раскрытие потенциала SSD накопителя.

Кэш память.

В SSD накопителях применяется кэш память в виде энергозависимой DRAM микросхемы, наподобие как в жёстких дисках.

Но в твёрдотельных накопителях она несёт ещё одну важную функцию . Часть прошивки и самые часто изменяющиеся данные находятся в ней, сокращая износ энергозависимой NAND памяти. В некоторых контроллёрах, не предусмотрено использование кеш памяти, но тем не менее они достигают высоких показателей в скорости ().

Интерфейсы для подключения SSD.

Самыми распространёнными интерфейсами для SSD потребительского класса являются SATA 6 Гбит/c , и USB 3.0 . Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя.

В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA ).

Преимущества и недостатки SSD накопителей в сравнении с HDD.

Плюсы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками):

Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.
Значительно более высокая скорость произвольного доступа.
Значительно более высокая скорость доступа.
Скорость передачи данных значительно выше.
Не требуется дефрагментация.
Беззвучны, так как не имеют механических частей.
Не создают вибраций.
Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций.
Немного меньшее энергопотребление.

Минусы SSD накопителей в сравнении с HDD (жёсткими дисками).

Износ ячеек. Хоть в SSD накопителях и отсутствуют механические части, чипы памяти изнашиваются (mlc ~10000 перезаписей, slc ~100000 ).
Ёмкость значительно меньше.
Цена значительно выше по соотношению ГБ/$
Невозможность восстановить утерянные данные после команды или просто после форматирования.

В твёрдотельных накопителях применяется команда (инструкция) TRIM для увеличения скорости записи. Совместно с некоторыми микроконтроллёрами, TRIM позволяет добиться и небольшого увеличения скорости чтения. Все твурдотельные накопители, которые выпускаются с 2012 года имеют поддержку TRIM . В более ранних, для включения данной инструкции может потребоваться прошивка новой микропрограммой. В большинстве случаев, при прошивке все данные безвозвратно удаляются.

SSD накопители ещё совсем новое поколение накопителей информации и они не являются сбалансированными во всех отношениях продуктами. Тем не менее, для энтузиастов, клиентов корпоративного класса и использования в серверных системах они выгодно отличаются по показателю производительности, что может быть решающим фактором к покупке. Новый виток эволюции , твёрдотельные накопители получат с массовым производством чипов памяти Ferroelectric RAM (FRAM , FeRAM ). Это позволит повысить уровень долговечности ячеек SSD накопителей.

Но не факт что за SSD накопителями будущее. Каждый новый техпроцесс, как показала практика, уменьшает скорость чтения/записи и увеличивает количество возникающих ошибок, которые тоже нужно убирать с помощью системы коррекции ошибок в ущерб производительности. Причём для SLC этот показатель приемлем, но вот с MLC и TLC (triple level cell ) всё очень и очень печально. С каждым новым поколением, без значительных новых прорывов, скорость будет падать. А к 4 нм, опустится практически до уровня HDD 2012 года.

Некоторые известные производители переключились на выпуск твердотельных накопителей уже полностью, например Samsung продал бизнес по производству жёстких дисков компании Seagate .

Существуют и так называемые гибридные жесткие диски , появившиеся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления).

Пока такие накопители используются, в основном, в переносных устройствах (ноутбуках, сотовых телефонах, планшетах и т. п.).

История развития

В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel , Kingston , Samsung Electronics , SanDisk , Corsair, Renice, OCZ Technology , Crucial и ADATA. Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba .

Архитектура и функционирование

NAND SSD

Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 1 доллара США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям - жестким дискам - в скорости записи, но компенсировали это высокой скоростью поиска информации (начального позиционирования). Сейчас уже выпускаются твердотельные накопители со скоростью чтения и записи, в разы превосходящие возможности жестких дисков . Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.

RAM SSD

Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость. Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели - системами резервного и/или оперативного копирования. Примером таких накопителей является I-RAM . Пользователи, обладающие достаточным объёмом оперативной памяти, могут организовать виртуальную машину и расположить её жёсткий диск в ОЗУ и оценить производительность.

Недостатки и преимущества

Недостатки

Преимущества

Отсутствие движущихся частей, отсюда:

Полное отсутствие шума;
Высокая механическая стойкость;
Стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;

Высокая скорость чтения/записи, нередко превосходящая пропускную способность интерфейса жесткого диска (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel и т. д.);
Низкое энергопотребление;
Широкий диапазон рабочих температур;
Большой модернизационный потенциал как у самих накопителей так и у технологий их производства.
Отсутствие магнитных дисков, отсюда:

Намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям;
Малые габариты и вес; (нет необходимости делать увесистый корпус для экранирования)

Microsoft Windows и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями

В ОС Windows 7 введена специальная оптимизация для работы с твердотельными накопителями. При наличии SSD-накопителей эта операционная система работает с ними иначе, чем с обычными HDD-дисками. Например, Windows 7 не применяет к SSD-накопителю дефрагментацию, технологии Superfetch и ReadyBoost и другие техники упреждающего чтения, ускоряющие загрузку приложений с обычных HDD-дисков.

На SSD-накопителе работают планшеты компании Acer - модели Iconia Tab W500 и W501, Fujitsu Stylistic Q550 под управлением Windows 7.

Mac OS X и компьютеры Макинтош с твердотельными накопителями

11 июня 2012 года на основе флеш-памяти был представлен новый MacBook Retina 15 дюймов, в котором опционально можно установить 768 Гб флеш-памяти.

Перспективы развития

Главный недостаток SSD накопителей - ограниченное число циклов перезаписи - при развитии технологий изготовления энергонезависимой памяти будет устранён путём изготовления по другим физическим принципам и из других материалов, например, FeRam . К 2013 году компания планирует запустить в розничную продажу накопители, построенные по технологии ReRAM (resistive random-access memory).

См. также

Гибридный жесткий диск

Примечания

Ссылки

HDD умер, да здравствует SSD? Критический обзор из журнала Mobi, 15.08.2007
Диски SSD на основе NAND-памяти: технологии, принцип работы, разновидности, 28.06.2010
Тест четырех SSD компании Team от TestLabs.kz

Твердотельные накопители (SSD)
Ключевая терминология	Шифрование · ECC · Flash file system · Флеш-память - SLC/MLC · Flash memory controller · Garbage collection · IOPS · MB/s · Over-provisioning · Secure erase · Команда TRIM · Wear leveling · Write amplification
Производители флеш-накопителей	Hynix · Intel · Micron · Samsung · Toshiba · Kingston
Контроллеры
Производители SSD	Список производителей твердотельных накопителей
Интерфейсы	SATA · SAS · · USB · PCIe · NVM Express
Связанные организации	INCITS · JEDEC/JC-64.8 · NVMHCI · SATA-IO · SFF Committee · SNIA · SSSI · T10/SCSI · T11/FC · T13/ATA

Компоненты персонального компьютера

Жёсткие диски против SSD

Выбор очевиден. Компьютерные энтузиасты, которые уже опробовали в работе SSD-накопители, почувствовали разницу и не хотят возвращаться обратно к использованию механического диска в качестве системного. Минусы SSD - значительно более высокая цена, небольшая ёмкость - по мере развития технологии, постепенно исчезают.

Достоинства накопителей на флэш-памяти невозможно игнорировать: незначительное время доступа, высокая скорость передачи данных, превосходная производительность операций ввода/вывода. Отметим также механическую надёжность, низкое потребление энергии и бесшумную работу.

В данный момент, столь много производителей предлагают SSD-накопители, что отделить зёрна от плевел не так уж просто. Если вы сразу перейдёте на страницу с тестовыми графиками, то сможете убедиться, насколько SSD превосходят жёсткие диски. Даже если не искать самый быстрый твердотельный накопитель, а взять за точку отсчёта производительность самой недорогой модели, даже такой накопитель окажется во много раз быстрее любого жёсткого диска!

Плюсы и минусы SSD

Сложно оценить преимущества SSD на основе тестов, которые предназначены для сравнения разных накопителей между собой, относительно других способов апгрейда (новый процессор, графическая карта).

В результате рядовым пользователям, стремящимся собрать современный производительный ПК, можно посоветовать купить небольшой SSD-диск и хранить большую часть файлов на жёстком диске, потратив основную часть средств на обновление других компонентов ПК.

Если опросить несколько обычных пользователей, какой компьютер они хотели бы иметь, то ответы, скорее всего, будут похожи. Процессор на архитектуре Sandy Bridge, не менее 4 Гбайт оперативной памяти, хорошая графическая карта. Набор "по умолчанию" включает жёсткий диск, но про SSD-накопители обычно речи не идёт. Это не правильно.

Было бы уместно пожертвовать парой сотен гигагерц тактовой частоты процессора, дополнив жёсткий диск системным SSD-накопителем объёмом около 60 Гбайт. Так вы сможете получить практически все преимущества SSD-технологии, не разорившись на преобритении твердотельного диска большого объёма.

Поверхностный взгляд не всегда верен

Наше мнение, как правило, основывается на реальных, сравнимых данных. Накопитель объёмом 2 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин смотрится, без сомнения, более привлекательно, чем старая модель 120 Гбайт и 5400 об/мин. Если раньше пропускная способность интерфейса SATA составляла 300 Мбайт/с, то сейчас она достигла 600 Мбайт/с. Как видим, эволюция налицо, но для многих подобные цифры значат больше, чем реальные результаты.

В данном случае, мы имеем сразу две проблемы. Во-первых, слишком мало пользователей знает, что использование твердотельного диска действительно может значительно ускорить работу приложений. Вторая проблема - небольшой объём и высокая стоимость SSD.

Но стоит вновь повторить: любой современный SSD, независимо от модели, на порядок быстрее любого жёсткого диска. Проиллюстрируем данный факт, сравнив простенький SSD с одним из самых мощных накопителей на магнитных пластинах.

Samsung 470 Series vs. Seagate Barracuda XT

HDD: Seagate Barracuda XT, 3 Тбайта

Мы остановили свой выбор на жёстком диске класса hi-end, который сочетает высокую для HDD производительность и большую ёмкость. Накопителю Seagate вполне по силам представлять в данном сравнении HDD как класс. Это современный жёсткий диск объёмом 3 Тбайт - не максимально на сегодняшний день, но такого объёма достаточно почти для любого ПК.

Скорость вращения шпинделя – 7200 об/мин. Как накопитель последнего поколения, Seagate Barracuda XT сочетает высокую скорость последовательного чтения и записи данных, достойное - для жёсткого диска - время отклика, относительно высокую производительность операций ввода/вывода. Диск оснащён новейшим интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Впрочем, учитывая реальную пиковую производительность 160 Мбайт/с, это явно лишь рекламный ход: достаточно было ограничиться предыдущей версией интерфейса SATA.

Seagate XT относится к верхней ценовой планке (около $250). Он придётся по душе тем пользователям, которые предпочитают современное "железо", но пока с опаской поглядывают в сторону SSD. На диск распространяется пятилетняя гарантия Seagate.

В качестве альтернативы выступают винчестеры Hitachi Deskstar 7K2000 и 7K3000 (оба по 3 Тбайта), Western Digital Black Edition 2 Тбайт. Подробнее о современных "тяжеловесах" из мира HDD вы можете узнать в материале на нашем сайте "Четыре HDD объёмом 3 Тбайт" .

SSD: Samsung 470 Series, 128 Гбайт

Представители данной линейки Samsung ранее неоднократно использовались нами как референсные в различных тестах, но сегодня эти диски уже не являются самыми новыми и лучшими (см. наш материал Samsung SSD 830-й серии , посвящённый новой линейке корейских твердотельных накопителей).

470-я серия представлена дисками объёмом 64, 128 и 256 Гбайт, оснащённых морально устаревающим интерфейсом SATA 3 Гбит/с. Если сравнить накопитель Samsung 470-й серии с последними моделями Crucial, Intel и многочисленным дискам на базе контроллера SandForce второго поколения, то он не выглядит столь современно.

В конечном итоге, твердотельный диск Samsung 470-й серии обеспечивает скорость передачи данных до 260 Мбайт/с. Некоторые же новейшие модели SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с в операциях на последовательную передачу данных способны перейти рубеж 500 Мбайт/с. Разница значительна. Наша же позиция в данном случае состоит в том, что даже предыдущее поколение твердотельных накопителей значительно опережает любые жёсткие диски, включая самые современные модели.

Samsung, Intel и Toshiba разрабатывают и производят компоненты SSD на собственных предприятиях (единственное исключение - серия Intel SSD 510, в которой используется контроллер Marvell). Все три вендора выпустили достаточное количество прошивок для устранения проблем с firmware, так что ни один из них не совершенен. Суть в том, что даже если диск Samsung 470-серии - это не совсем то, о чём мечтают компьютерные энтузиасты, данный накопитель вполне соответствует по характеристикам стандартному SSD "среднего класса", и в данном смысле его выбор обоснован с учётом задачи данного обзора. Если же вас заинтересовал вопрос сравнения производительности более свежих моделей SSD, можно ознакомиться с результатами соответствующих тестов на страницах нашего сайта.

Сравнение характеристик

Производительность

Как вы сможете видеть в видеоролике в конце данной статьи, SSD-накопитель может заметно ускорить современный компьютер - идёт ли речь о скорости запуска приложений, загрузке уровней в играх или импорте большого объёма данных. Почему так происходит?

Прежде всего, успех SSD связан со значительно более высокой скоростью передачи данных. Жёсткие диски 2,5” достигают 60-100 Мбайт/с, 3,5” - 100-150 Мбайт/с. Причём, эти показатели отражают производительность HDD в самых благоприятных для них условиях. Характеристики, которые любят приводить вендоры в спецификациях к той или иной модели HDD, относятся к операциям последовательного чтения/записи данных - здесь отставание жёстких дисков проявляется в наименьшей степени. Когда головка жёсткого диска переходит на другой раздел/сектор диска, скорость операций стремительно снижается.

Режимы использования диска, в которых на первый план выходит производительность ввода/вывода, не относятся к благоприятным для HDD. Примером является загрузка Windows, предполагающая считывание огромного количества мелких блоков данных. Здесь при сравнении жёсткого диска с SSD картина ещё более печальна.

Скорость передачи данных в таких режимах падает до нескольких Мбайт/с. Это касается даже самых новых и производительных моделей HDD. Таким образом, жёсткие диски неплохо справляются с последовательным копированием файлов большого объёма, но их применение в качестве системного накопителя не оптимально.

SSD для хранения данных использует флэш-память. Такие накопители состоят из множества ячеек памяти, которые используются параллельно друг другу и взаимодействуют с контроллером через несколько каналов передачи данных. Подобная архитектура способна обеспечить скорость последовательного чтения от пары сотен Мбайт/с до рекордных значений – более 550 Мбайт/с. Впрочем, как мы уже отметили, в последовательной передаче данных жёсткие диски также проявляют себя неплохо.

Критичный режим для SSD – операции записи данных, так как записаны могут быть только блоки данных определённого размера. Если нужно записать на диск всего нескольких бит, потребуется целая серия операций - чтение, стирание и финальная перезапись одного-двух блоков.

Таким образом, нередка ситуация, когда сотни Мбайт/с на практике оборачиваются всего лишь несколькими десятками. Но пока мы говорим о блоках размером около 4 кбайт, которые используются современными файловыми системами, SSD всё же остаются в 10-20 раз быстрее HDD, обеспечивая производительность на уровне десятков Мбайт/с, в то время как в случае жёстких дисков она падает до кбайт/с из-за задержек при позиционировании головки. В реальной работе такая разница не просто заметна, а бросается в глаза.

Расход энергии и нагрев

SSD потребляют, максимум, несколько ватт. Жёсткие диски могут израсходовать 10 Вт в час или даже больше в случае активного копирования файлов. Современные SSD вообще не греются. Жёсткие диски, напротив, нередко нуждаются в охлаждении. Обычной циркуляции воздуха внутри корпуса вашего компьютера, скорее всего, хватит, однако вопрос грамотного охлаждения дисковой системы всё же стоит учитывать при самостоятельной сборке ПК.

Конструктивные особенности и надёжность

SSD не имеют подвижных элементов, что делает их весьма надёжными. Теоретически, существует вариант, что вы подвергнете твердотельный диск чрезвычайно высокой вибрации или удару, так что пайка микросхем нарушится. На практике такая ситуация маловероятна.

Точно такой же мизерный шанс нарушить пайку существует и применительно к жёстким дискам, однако реальная опасность заключается в наличии движущихся элементов - магнитных пластин, которые вращаются на высокой скорости, и головок чтения/записи. Принцип работы современного HDD напоминает старомодный патефон.

Механические детали имеют определённый ресурс и в целом надёжность жёсткого диска ниже. Любая сильная встряска может превратить работающий жёсткий диск в кусок бесполезного "железа". Современные HDD имеют определённый "запас прочности" в отношении ударных нагрузок (что особенно касается 2,5” дисков для ноутбуков), но с точки зрения механической надёжности они всё-таки значительно уступают SSD.

Переживёт ли SSD-накопитель жёсткий диск - сказать с точностью нельзя. Известно, что HDD более склонны к поломкам, так как их конструкция сочетает электронику и механические элементы. С другой стороны, SSD более чувствительны к прошивке и мы знаем случаи, когда вследствие сбоя firmware твердотельный диск приходил в негодность. Потенциальные проблемы в плане надёжности для SSD и HDD различны, но имеют место в обоих случаях. В деталях ознакомиться с вопросом сравнения надёжности SSD и накопителей на магнитных пластинах вы можете в статье "Что надёжнее: SSD или HDD?" .

Конфигурация тестового стенда

Тестовый стенд для измерений производительности
Процессор	Intel Core i7-2500K (Sandy Bridge): LGA 1155, техпроцесс 32 нм, степпинг D2, 4 ядра/4 потока, 3.3 ГГц, 6 Мбайт общего кэша L3, HD Graphics 3000, TDP 95 Вт, в режиме Turbo Boost макс. частота 3.7 ГГц
Материнская плата (LGA 1155)	Gigabyte Z68X-UD3H-B3, рев. 0.2, чипсет Intel Z68 Express, BIOS версии F3
Оперативная память	2 x 2 Гбайт DDR3-1333, Corsair TR3X6G1600C8D
Системный SSD	Intel X25-M G1, 80 Гбайт, прошивка 0701, SATA 3 Гбит/с
Контроллер SATA	Intel PCH Z68 SATA 6 Гбит/с
Блок питания
Бенчмарки
Измерения производительности	h2benchw 3.16 PCMark 7 1.0.4
	Iometer 2006.07.27 File server Benchmark Web server Benchmark Database Benchmark Workstation Benchmark Streaming Reads Streaming Writes 4K Random Reads 4K Random Writes
Системное ПО и драйверы
Операционная система	Windows 7 x64 Ultimate SP1
Драйвер Intel Inf	9.2.0.1030
Драйвер Intel Rapid Storage	10.5.0.1026

Тестовый стенд для измерения расхода энергии SSD-накопителя
Процессор	Intel Core 2 Extreme X7800 (Merom), 65 нм, степпинг E1, 2 ядра/2 потока, 2,6 ГГц, кэш L2 4 Мбайт, TDP 44 Вт
Материнская плата (Socket 478)	MSI Fuzzy GM965, ревизия 1.0, чипсет Intel GM965, BIOS версии A9803IMS.220
Оперативная память	2 x 1 Гбайт DDR2-666, Crucial BallistiX CM128M6416U27AD2F-3VX
Системный HDD	Western Digital WD3200BEVT, 320 Гбайт, SATA 3 Гбит/с, 5400 об/мин
Контроллер SATA	Intel ICH8-ME
Блок питания	Seasonic X-760 760 W, SS-760KM Active PFC F3
Бенчмарки
Воспроизведение видео	VLC 1.1.1 Big_Buck_Bunny_1080p
Производительность ввода/вывода	Iometer 2006.07.27 Database Benchmark Streaming Writes
Системное ПО и драйверы
Операционная система	Windows 7 x64 Ultimate SP1
Драйвер Intel Inf	9.2.0.1021
Драйвер Intel Rapid Storage	15.12.75.4.64

Тестовый стенд для оценки производительности в реальных приложениях
Процессор	Intel Core i3-530 (Clarkdale) 32 нм, степпинг C2, 2 ядра /4 потока, 2.93 ГГц, кэш L2 256 кбайт, кэш L3 4 Мбайт, HD Graphics, TDP 73 Вт
Материнская плата (LGA 1155)	MSI H57M-ED65, ревизия 1.0, чипсет Intel H57, BIOS версии1.5
Оперативная память	2 x 4 GB DDR3-1333, Kingston KHX1600C9D3K2/8GX
Контроллер	Intel PCH H57 SATA 3 Гбит/с
Блок питания	Seasonic X-760 760 Вт, SS-760KM Active PFC F3
Тестовое ПО
Performance Measurements	SYSmark 2012
Операционная система и драйверы
Операционная система	Windows 7 x64 Ultimate SP1 (updated on 2011-08-10)
Драйвер Intel Inf	9.2.0.1030
Драйвер Intel Rapid Storage	10.6.0.1002

Результаты данных тестов показательны для большинства моделей SSD и жёстких дисков. Тестируемые компоненты выбраны из расчёта получить наилучшее сравнение для обоих вариантов конфигурации. Диски тестируются на очень похожих системах. Цель данного обзора заключается в оценке преимущества от использования SSD в качестве системного диска. Мы не стремимся доказать, что твердотельные накопители имеют преимущества во всех ипостасях (более того, мы не рекомендуем использовать их для хранения данных).

Результаты тестов

Последовательное чтение/запись

CrystalDiskMark и Iometer ясно показывают значительно более высокие скорости передачи данных по сравнению с жёстким диском класса high-end. Если вы регулярно читаете обзоры , данный факт вряд ли станет новостью для вас.

Случайное чтение/запись

Следующие результаты весьма показательны с точки зрения загрузки операционной системы Windows. Когда дело доходит до реальной разницы в повседневном использовании, возможно, отрыв SSD от жёсткого диска не будет столь значителен, но в синтетическом тесте разница бросается в глаза.

Согласно CrystalDiskMark, жёсткий диск работает с блоками по 4 кбайт в режиме случайного чтения на скорости 1,6 Мбайт/с, записи - 0,7 Мбайт/с. Аналогичные показатели для SSD выше на порядок: 19,7 Мбайт/с - для операций записи, 70,6 Мбайт/с - для чтения.

С увеличением глубины очереди производительность SSD ещё более увеличивается, что объясняется более полным использованием его многоканальной архитектуры: 129,4 Мбайт/с для операций записи и 70,5 для чтения. Для HDD мы также видим увеличение в три раза скорости случайной записи (до 2,1 Мбайт/с) благодаря поддержке NCQ. Тем не менее, отставание от твердотельного накопителя ещё более увеличивается.

В случае блоков большего размера (в данном тесте - 512 кбайт) жёсткий диск может обеспечить намного лучшую скорость, чем мы только что видели. Впрочем, SSD и здесь сохраняет лидерство. Современный твердотельный накопитель с интерфейсом 6 Гбит/с обеспечил бы более серьёзный отрыв от HDD.

Расклад сил очевиден: в тесте на случайный поиск при использовании блоков по 4 кбайт HDD обеспечил результат около 700 кбайт/с, SSD - 18,4 Мбайт/с.

На большой глубине очереди (64 команды) SSD превосходит жёсткий диск в тесте на случайный поиск в 40-50 раз.

В тесте Iometer на производительность чтения Samsung 470 128 Гбайт обеспечивает производительность на уровне 28 000 операций ввода/вывода в секунду. Жёсткий диск показывает результат 102 операции в секунду.

При записи SSD оперирует с блоками данных: запись даже лишь нескольких байт требует полного цикла перезаписи всего блока. Поэтому в операциях записи отрыв SSD не столь вопиющий, но по-прежнему речь идёт о разнице на порядок. Iometer показывает результат 1343,5 операций ввода/вывода для SSD и 132,5 для HDD.

Производительность ввода/вывода и время доступа

Сценарий загрузки "Базы данных" рисует ясную картину: SSD в 12 раз быстрее, чем жёсткий диск.

В сценарии "Веб-сервер" превосходство твердотельного диска ещё более значительно, так как операции чтения в этом тесте составляют основную часть нагрузки.

В тесте на производительность рабочей станции расклад сил не меняется.

Время доступа

В отличие от жёсткого диска, время доступа на SSD едва ли поддаётся измерению.

PCMark 7

Futuremark PCMark 7 имитирует типичную работу на ПК. За редкими исключениями, SSD опережает жёсткий диск в 2-4 раза. Отметим, что в данных тестах изменяется общая производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты. Таким образом, здесь мы видим картину, близкую к той, что имеет место при повседневном использовании ПК.

К исключениям относится обработка видео в Windows Movie Maker, а также сценарий загрузки Windows Media Center. В этих тестах SSD и жёсткий диск обеспечивают близкие результаты.

Расход энергии

Наименьшая разница между SSD и жёстким диском с точки зрения потребления энергии наблюдается в стресс-тесте на потоковую запись. Но даже в этом тесте один жёсткий диск потребляет примерно столько же энергии, как три SSD.

Энергоэффективность: производительность на ватт

В приложениях для работы с базами данных Samsung 470 превосходит жёсткий диск Seagate в 476 раз (из расчёта количества операций ввода/вывода на ватт).

В тесте на эффективность потоковой записи твердотельный накопитель опередил жёсткий диск в 7 раз.

Здесь необходимо кратко осветить вопрос измерения "ёмкости на ватт", так как по этому показателю SSD уступают жёстким дискам. Чтобы обеспечить объём дискового пространства, соответствующий Seagate Barracuda XT 3 Тбайт, вам потребуется собрать массив из полутора десятков SSD. В данном контексте обсуждать "ёмкость в расчёте на ватт" можно только в теории. Если вам требуется много места для хранения данных, HDD в данный момент не имеют альтернативы.

SYSmark 2012

Бенчмарк, разработанный компанией BARCo, не часто используется в тестах . Дело в том, что некоторые компании, включая AMD и nVidia, не доверяют данному тестовому пакету, что объясняется специфическим составом пакета: он фокусируется на сценариях загрузки, имеющих мало общего с повседневным использованием ПК. Значительный процент в общем рейтинге производительности отводится операциям распознавания текста или архивирования. Стоит отметить, что AMD указывает на наличие в SYSMark неких оптимизаций под архитектуру Intel.

Обратите внимание, что в тестах из пакета SYSMark SSD очень незначительно опережает жёсткий диск. Можно сказать, результаты совпадают. Причина в том, что в данном случае не представляется возможным изолировать воздействие других подсистем компьютера на конечный результат.

Скорость загрузки Windows

Выключается компьютер с системным SSD-накопителем также быстрее - за пять секунд вместо восьми в случае с HDD.

Запуск приложений

Мы используем скрипт, который одновременно открывает четыре приложения. Как и в случае с загрузкой ОС, преимущество по скорости запуска приложений на системе с SSD-диском весьма существенно. Как это выглядит на практике, можно посмотреть на видео.

Запуск приложений на SSD и на жёстком диске

Итак, мы использовали скрипт, который одновременно открывает несколько приложений и фиксирует разницу в виде короткого видеоролика. Скрипт запускается непосредственно после загрузки Windows, после чего ждёт 30 секунд для завершения всех процессов. Скрипт запускает Internet Explorer 9 (offline-версия сайта THG), Microsoft Outlook (тот же набор пользовательских папок, как в SYSmark 2012), "тяжёлую" презентацию PowerPoint и изображение большого размера в Adobe Photoshop.

Мы пропустили данный тест четыре раза подряд. Кэширование файлов немного снижает время загрузки для четвёртого "прогона", но это можно заметить лишь применительно к HDD. Посмотрим видеоролик:

Запуск нескольких приложений на жёстком диске и SSD

Наш тест имитирует сценарий работы, когда вы включаете компьютер и сразу открываете несколько приложений - например, офисную программу, веб-браузер, мессенджер, редактор изображений. Пока в системе имеется достаточное количество оперативной памяти (то есть не менее 4 Гбайт на данный момент), производительность CPU находится на втором месте после дисковой подсистемы. Иными словами, плюс-минус 500 МГц частоты процессора - не столь существенно, но замена жёсткого диска на SSD, напротив, основательно влияет на результат.

Здесь возникает вопрос - важен ли выбор конкретной модели SSD? На наш взгляд, этот вопрос не столь принципиален. Даже если вы остановите свой выбор на новейшем накопителе с контроллером SandForce SF-2200, который при последовательном чтении переходит рубеж 500 Мбайт/с, то разница по сравнению с не самой новой моделью SSD, которую мы использовали в данном тесте, не будет слишком заметна. Если же вы впервые попробуете использовать в качестве системного диска SSD, то вам, определённо, уже не захочется возвращаться к жёстким дискам.

Любой современный SSD повышает отзывчивость системы

Тем компьютерным энтузиастам, которые ещё не пробовали использовать SSD, можно смело посоветовать такой вариант апгрейда. Несомненно, игра стоит свеч. Хотя преимущества использования SSD в качестве системного накопителя отражает не каждый бенчмарк (в частности, в SYSMark мы не видим значительного отрыва), реальная разница в производительности бросается в глаза.

Мы провели сравнение одного из самых ёмких, быстрых и дорогих жёстких дисков на рынке - Seagate Barracuda XT - со скромным, не самым новым твердотельным диском Samsung 470. Конечно, вы можете остановить свой выбор на более "продвинутой" модели, но даже в случае выбора относительно бюджетной модели можно получить все преимущества SSD.

Вместе с тем, мы вовсе не стремимся отправить жёсткие диски на пенсию. Когда речь идёт о хранении файлов, данному типу накопителей нет альтернативы. SSD стоит использовать для установки операционной системы, разместить на нём исполняемые файлы программ, кэши приложений.

Для большинства случаев идеальная конфигурация современного ПК включает системный SSD-диск и жёсткий диск большого объёма, на котором хранятся фильмы, музыка, изображения, документы. Системы без SSD относятся к бюджетным вариантам конфигурации, а компьютеры только с твердотельным диском почти не встречаются в природе.

Мы уже давно привыкли к жестким дискам, на которых хранятся наши файлы, документы, видео, изображения, да вообще все. Жесткие диски появились очень давно. Еще в 1956 году компанией IBM был создан накопитель, по праву носящий название жесткого диска. Но более глубокое и стандартизированное внедрение этих хранителей информации произошло, разумеется, в связи с нарастающей популярностью персональных компьютеров.

Поначалу жесткие диски были громоздки, крайне шумны и обладали доступным пространством всего порядка 5-50 Мб, чего, к слову, хватало в то время для установки операционной системы и всех рабочих приложений, а также набора личных файлов.

Впоследствии диски приобрели популярный и по сей день форм-фактор для настольных систем, составляющий 3.5”, число вендоров, выпускающих эту продукцию сократилось, а объем накопителей рос год от года и насчитывал сотни мегабайт, гигабайты, их десятки и теперь уже тысячи гигабайт на одно устройство.

Жесткие диски используются повсеместно, практически во всех компьютерах, одно время была попытка использовать их даже в мобильных телефонах, так как на то время, микросхемы Flash-памяти были слишком дороги, ненадежны и значительно проигрывали по своему объему.

Принцип работы не менялся, по сути, вот уже десятки лет. Внутри любого HDD находится двигатель, считывающие головки и магнитные пластины. Другими словами механика, контролируемая электроникой. Причем все это должно находиться в стерильных условиях, а сохранность информации, зависит от сотни различных факторов, из-за чего эти устройства чувствительны ко многим внешним проявлениям воздействия.

Эволюция систем хранения и приход SSD.

Со временем росли не только объем, но и скорость жестких дисков, выходили новые интерфейсы связи, пока, наконец, не достигли логического «тупика» развития в своих скоростных показателях. Как бы нам не хотелось, но создать очень быстрый жесткий диск практически невозможно. Конечно, есть отдельные «ускоренные» накопители (применяемые, как правило, в серверах), но и они не всемогущи, к тому же значительно дороже в производстве.

В то же время, параллельно начало развиваться другое направление систем хранения информации, получившее аббревиатуру SSD (Solid-State Drive), то есть, твердотельный (или полупроводниковый) накопитель. SSD имеет массу отличий от своего оппонента, главным является отсутствие всей механической части работы устройства, вместо которой используются цифровые системы записи/считывания информации.

Другими словами, твердотельный накопитель состоит из контроллера, который управляет работой микросхем памяти с информацией, что значительно повышает как отказоустойчивость при физическом воздействии, так и скорость работы. Первые опыты с SSD проходили еще в 1978 году, тогда использовалась память на подобии оперативной (энергозависимая), она способна хранить информацию только непосредственно во время работы, а после полностью обнуляется, что, разумеется, неудобно для системы хранения.

Намного позднее с приходом Flash-памяти, то есть энергонезависимых микросхем, способных хранить информацию все время, SSD начали расцветать, а первые производители выпускать новинки. Сегодня многие компании занимаются выпуском исключительно устройств SSD, чаще всего это те компании, которые так или иначе связаны с производством микросхем памяти, например Samsung, Micron, Kingston и другие. Существует также ряд вендоров, выпускающих SSD под своей маркой, однако, используя уже готовые продукты и «полуфабрикаты» других производителей, для сбора собственной продукции.

SSD состоит из цифровой схемы и не содержит движущий частей. На представленном выше фото отмечены основные узлы накопителя:

Микросхемы памяти устройства . (обычно размещаются с двух сторон печатной платы). От них зависит объем, надежность и скорость работы SSD.
Микросхема с буферной памятью . Разработчики используют разные микросхемы памяти, но прямой зависимости относительно общей скорости работы накопителя замечено не было.
Разъемы интерфейса и питания . В современных SSD используется интерфейс SATA в различных его версиях (SATA-300, SATA-600). SATA совместимы друг с другом, но последние версии данного интерфейса позволяют раскрывать потенциал накопителей с высокими скоростными показателями.
Контроллер (процессор) SSD . Контроллер SSD - это одна из самых важных частей устройства. Именно от контроллера зависит, насколько эффективен будет SSD, будет ли он поддерживать технологии очистки и как у него обстоят дела с надежностью.

Преимущества и недостатки SSD.

Основные преимущества:

1) Как уже было сказано ранее, в SSD нет никаких движущихся частей, отсюда повышенная надежность при физическом воздействии. То есть, если уронить жесткий диск, то он с большой долей вероятности начнет работать со сбоями, либо перестанет работать вовсе, особенно это касается воздействия во время работы устройства. Твердотельный накопитель сродни «флешке» может выдержать легкие удары, сотрясения, вибрацию.

2) Вторым и основным достоинством SSD является скорость работы. Причем, многие пользователи немного путают понятия и считают, что высокие линейные скорости чтения/записи устройства (превышающие таковые на жестких дисках) являются гарантом высокой производительности, но это не совсем так. Главной «фишкой» SSD было и остается высокая скорость доступа и отклика, это первостепенно для операций чтения и именно из-за него на твердотельных накопителях практически мгновенно открываются файлы и приложения. Пока контроллер традиционного HDD вынужден дожидаться операций, производимых механикой устройства, контроллер SSD уже обрабатывает эту информацию считывая ее из микросхем памяти. Причем, чем выше нагрузка (чем больше различных обращений к логическому диску), тем большее преимущество покажет SSD.

3) Механика внутри HDD также влияет на энергопотребление устройство, которое значительно ниже на твердотельных накопителях.

4) Отсутствие движущих частей влияет на шумовые показатели. SSD не производит никаких звуков, вообще.

5) «Иммунитет» к фрагментации файлов. HDD со временем теряет доли производительности из-за фрагментации записанных файлов, когда они «разбросаны» по всей пластине и устройству необходимо больше времени для чтения этих файлов. Именно для этого была придумана процедура дефрагментации. Для SSD неважна фрагментация, равно как место расположения файла (которое опять-таки важно для HDD).

Основные недостатки:

1) Ограниченное число перезаписи ячеек информации. В пример можно снова привести обычные карты памяти, все они имеют лишь ограниченное число циклов работы, что теоритически понижает надежность устройства в целом, практически это означает, что свой срок службы при обычном использовании в домашнем компьютере/ноутбуке накопитель отработает. Разработчики учитывают эту особенность накопителей, и поэтому рекомендуют не «забивать» их полностью, оставляя свободное место. Впрочем, SSD часто имеют дополнительный резерв памяти, как раз созданный для этого. Это нужно для продолжительности жизни SSD, так как его внутренний контроллер старается избежать того, чтобы какая-то ячейка получила критический уровень циклов перезаписи и постоянно работает над тем, чтобы увеличить продолжительность работы устройства, выбирая наименее изношенные ячейки.

2) Цена за 1 Гб. По показателю цены за 1 Гб информации SSD пока проигрывают своим «братьям» жестким дискам, но учитывая, что каждый год, объемы устройств растут, а цены постоянно снижаются, мы можем смело говорить о том, что рано или поздно твердотельная память сравняется по своим ценовым характеристикам с жесткими дисками (либо заменит ее полностью).

3) человеческий фактор. Для работы с SSD желательно соблюдать несколько простых правил. Если же ими пренебречь, то устройство может «состариться» быстрее отведенного ему срока, что скажется на снижении скорости работы, а в последствии на отказоустойчивости SSD.

SSD или HDD?

SSD развиваются просто безумными темпами. Постоянно улучшаются контроллеры и микросхемы памяти, объемы производства наращиваются, и уже даже корпорации переходят на использование твердотельных накопителей. Вопрос о том, «что выбрать сейчас» стоит довольно просто: ? Но скоро наступит то время, когда HDD в той или иной степени начнут сдавать позиции на рынке, как это происходит, фактически, уже сейчас. И в итоге, этот вопрос отпадет сам собой. Задумайтесь, не так давно у всех людей на столах стояли ЭЛТ-мониторы, а люди спорили о дорогих и менее качественных ЖК устройствах. Точно также мы ходили покупать пленку для фотоаппаратов. Но найдете ли вы сейчас в магазине новые модели ЭЛТ мониторов, или может для съемки отдыха вы приобретёте что-то отличное от цифрового фотоаппарата?