Твердотельный жёсткий диск SSD

Аббревиатура SSD расшифровывается как Solid State Disk. Это название используется для обозначения нового поколения устройств для хранения данных компьютера. Хотя так как внутри них дисков как раз нет, более правильно использовать название твердотельный накопитель или твердотельный жёсткий диск. В отличие от обычных жёстких дисков, для хранения информации они используют полупроводники. Такой же метод используется в устройствах USB или картах памяти цифровых камер.

Чтобы лучше понять новую технологию, попробуем понять, как работает обычный жёсткий диск. Внутри жёсткого диска размещается ряд дисков, для ввода информации на которые используются магнитные поля. Доступ к данным осуществляется с помощью головок для чтения и записи, а скорость доступа за счёт поворотов дисков.

Такой режим работы имеет несколько недостатков:

Время доступа к чтению/записи. Диски вращаются непрерывно, в то время как головки двигаются под углом. Это требуется для доступа к информации с одинаковой скоростью. Время доступа к информации зависит от удалённости её от читающих головок.

Конечно, на первый взгляд это может показаться и не проблемой, но на самом деле далеко не так. Если файл не хранится на диске в смежных секторах, головке для чтения информации придётся сделать несколько прыжков. Поэтому для нормальной производительности обычных жёстких дисков, вам время от времени требуется выполнять дефрагментацию, которая просто располагает данные в смежных секторах.

Надёжность. Так как операции чтения/записи требуют от жёсткого диска постоянного движения – они весьма уязвимы. Жёсткие диски старых модификаций даже останавливались, т.е. если в данный момент жёсткий диск не используется, то для предотвращения повреждений дисков он останавливался. Теперь это не требуется, но по-прежнему остались проблемы связанные с ударами и вибрацией.

Твердотельные диски решают многие из этих проблем, по крайней мере, они внутри не содержат каких-либо движущихся частей.

Как работает жёсткий диск SSD.

Твердотельный диск имеет две области памяти, один для сохранения всей информации, даже при потере питания и другой, гораздо меньше, который работает как кэш для ускорения доступа. Последняя область очень похожа на RAM память.

Вся эта система управляется контроллером, который координирует различные элементы. На самом деле имеется несколько блоков памяти, которые действуют как RAID в миниатюре. Что позволяет увеличить скорость выполнения нескольких операций чтения и записи и в то же время, сделать устройство более устойчивым к крахам.

Какие преимущества жёсткого диска SSD.

Преимущества твердотельного диска перед традиционным жёстким диском:

Быстрота. Как в поисках данных, так и в последующем их чтении. Скорость чтения данных на всём диске одинакова. Нет необходимости в дефрагментации.

Повышенная устойчивость. Так как твердотельный жёсткий диск не имеет подвижных компонентов, он более устойчив к ударам и вибрации.

Уменьшенное энергопотребление. SSD для работы требуется меньше энергии. Что довольно важно для портативных устройств. Снижение энергопотребления уменьшает тепловой износ и тем самым увеличивает срок службы аккумулятора.

Низкий уровень шума. Явным преимуществом твердотельных жёстких дисков, не имеющих подвижных частей, является отсутствие шума.

Что позволяет использовать гибридные конфигурации с жёстким диском SSD, который будет работать как кэш обычного жёсткого диска. Такой принцип называется SSD-кэшированием, пример, вы можете найти на материнских платах с чипсетом Intel Z68.

Существуют и другие реализации, например, технология Fusion компании Apple, в которой операционная система сама решает, где расположить файлы на обычном жёстком диске или SSD. При таком методе, в отличие от гибридной конфигурации, не теряется размер диска.

Проблемы твердотельных жёстких дисков.

Технология изготовления традиционных жёстких дисков используется уже не одно десятилетие, что позволило создать очень недорогие устройства. SSD твердотельные диски решают много проблем, но имеют свой недостаток – высокая цена.

Но высокая цена не единственная проблема твердотельных дисков. Жёсткие диски SSD, из-за режима своего функционирования, как правило, в начале использования работают быстрее, и со временем теряют скорость. Это было серьёзной проблемой в первых поколениях твердотельных дисков, и осталось в меньшей степени в последующих. Частичное ее решение использование специальной команды Trim.

Разновидности твердотельных жёстких дисков.

Разновидности твердотельных жёстких дисков могут быть классифицированы несколькими способами. Здесь описываются два.

По подключению к компьютеру:

PCIe SSD. На диске PCIe SSD блок подключён к порту PCI Express как дополнительная внутренняя карта. Так они могут работать на много быстрее и не ограничиваться стандартом SATA.

SATA SSD. Используется тот же разъём, что и обычным жёстким диском. На сегодняшний день это единственный вариант подсоединения твердотельного SSD к ноутбуку или другому портативному устройству.

По используемой в производстве технологии:

В любом компьютере информация хранится как строка из единиц и нулей. Каждый из этих элементов называется битом памяти. В первых твердотельных SSD каждый из бит занимал одну ячейки. С каждым новым поколением производители пытаются увеличить количество бит в ячейке, что уменьшит цену устройства при той же ёмкости.

Но, как не жаль это имеет и неприятные побочные эффекты. Информация в таких хранилищах имеет короткий жизненный цикл, потому что в каждой ячейке имеется электрическое напряжение. По этой классификации существуют следующие модели:

SLC. Аббревиатура для Single Level Cell. Самые первые из используемых твердотельные диски. В них каждый бит занимает свою ячейку. Из-за своей высокой цены теперь используется обычно на сервере.

MLC. Аббревиатура для Multi Level Cell. Здесь в ячейке храниться уже два бита. Они могут хранить четыре уровня заряда.

TLC. Аббревиатура для Triple Level Cel. В этом твердотельном диске три бита в ячейке. Они могут хранить восемь уровней.

Самое плохое, что чем больше бит храниться в одной ячейке, тем меньше срок службы твердотельного жёсткого диска. То есть жёсткий диск TLC после 3000-5000 перезаписей скорее всего можно будет выбрасывать.