ssd или hdd для хранения

ssd или hdd для хранения

Жесткие диски по-прежнему являются наиболее широко используемым носителем в персональных компьютерах. Однако эта тенденция постепенно меняется. В последнее время компьютерные службы заметили повышенный интерес к SSD-накопителям. Все чаще клиенты выбирают повышение производительности за счет емкости жесткого диска своего компьютера.

Однако в настоящее время хороший SSD постепенно становится ключевым элементом современного компьютера. Именно благодаря ему значительно повышается комфорт использования компьютера. Даже самые медленные из них работают на скоростях, намного превышающих производительность HDD.

Структура SSD-накопителей
Конструктивная идея SSD не очень сложна. Говоря простым языком, он состоит из нескольких основных элементов:

микросхемы флеш-памяти, в которых хранятся пользовательские данные.
контроллер — управляет работой накопителя. Отвечает за распределение, логическую адресацию ячеек памяти, шифрование и исправление ошибок записи.
коммуникационный разъем с разъемом питания — крепится на материнской плате с другими элементами, коммуникационный интерфейс используется для подключения к компьютеру.

Другими словами, флэш-память — это устаревшая программируемая память EEPROM, в которую можно записывать и стирать электрически. Таким образом, Flash является его преемником в дизайне. Структура и принцип работы ячейки флэш-памяти очень сравнимы с ячейкой оперативной памяти, которая давно используется в компьютерах. Однако, в отличие от ОЗУ, флэш-память не требует питания для резервного копирования информации. Во FLASH так называемый третий плавающий затвор транзистора, который при заданном напряжении может удерживать электроны постоянно, даже когда напряжение отключено. Такое расположение транзисторов вместе с плавающим затвором составляет ячейку памяти, способную хранить один бит данных.

На прочность и эффективность всего носителя влияет тип используемых микросхем NAND (каждая ячейка памяти имеет ограниченное количество операций). Что касается долговечности памяти NAND, мы можем разделить ее по дизайну:

— Самые прочные (самые дорогие и наименее распространенные) — это микросхемы SLC (Single Level Cell), — в этом решении каждая ячейка хранит один бит информации. Эта конструкция памяти является наиболее эффективной и долговечной. Это также самое дорогое решение, в основном предназначенное для серверов.
— наиболее популярны модули MLC (Multi Level Cell), — они позволяют сохранять два бита данных в одной ячейке. Однако они компенсируют производительность и низкие производственные затраты.
— самый дешевый вариант — это TLC (Triple Level Cell), то есть системы, оснащенные восемью уровнями напряжения, которые позволяют сохранять 3 бита информации в одной ячейке. — Они самые дешевые в производстве, потому что при сохранении заданного количества информации требуется в 3 раза меньше ячеек, чем в дисках SLC. Однако не без последствий. Системы TLC имеют гораздо меньший срок службы, чем системы SLC — ограничения на количество операций записи (количество операций чтения не имеет ограничений). В зависимости от типа микросхем количество записей может значительно варьироваться. Что касается SLC, то это около 100 000 циклов, MLC — до 10 000, а TLC — всего 1000. TLC используется в потребительских дисках, поэтому долговечность может быть проблемой. Однако производители SSD использовали здесь хитроумное решение, благодаря чему память MLC и даже TLC не слишком недолговечна. В них используются микроконтроллеры, устраняющие их недостатки, правильно управляя процессом записи и чтения данных. Процедуры, которые используются в программном обеспечении таких контроллеров, эффективно сокращают потребление ячеек памяти, а сложные алгоритмы разумно упорядочивают данные перед сохранением в памяти.

Самое современное решение — это 3D-микросхемы (V-NAND Flash, позволяющий многократно увеличить емкость отдельной памяти).
Отдельные ячейки флэш-памяти можно расположить и объединить двумя способами. Таким образом, ячейки памяти систематизируются в строки и столбцы горизонтальными линиями (словами), а ячейки одного столбца соединяются вертикальными (битовыми) линиями. Благодаря этим соединениям можно выделить два типа флэш-памяти — NOR и NAND. Эти решения используют другую логическую структуру, а также способ чтения и записи битов. Система, используемая в памяти NOR, позволяет адресовать и читать отдельные ячейки. В памяти NAND вы не можете напрямую ссылаться на отдельные ячейки памяти, а только на целые строки (страницы памяти).

NAND также имеют определенные технологические и конструктивные ограничения. Чтобы сохранить ячейку во флеш-памяти, ее необходимо стереть. Невозможно записать данные в занятую ячейку. Вы можете записывать и читать каждую отдельную ячейку памяти, хотя вы можете удалять только целые блоки ячеек. Эта функция памяти NAND определяет всю запись данных на SSD-носители. Конечно, весь процесс контролируется контроллером, который упорядочивает запись и управляет удалением пустых ячеек. В последних решениях контроллер «очищает» удаленные ячейки во время простоя диска в фоновом режиме, чтобы ускорить процессы последующих операций. Из-за скорости работы в SSD используются память NAND.

Носители SSD, которые обычно предлагаются пользователям, чаще всего доступны в корпусах 1,8 или 2,5 дюйма и оснащены разъемом SATA. С другой стороны, те, у которых есть разъем M.2, устанавливаются непосредственно в слот на материнской плате и имеют форму платы электроники. В SSD-накопителях используется множество интерфейсов. Самым распространенным является разъем SATA III, такой же, как у традиционных жестких дисков. Это решение обеспечивает максимальную скорость передачи до 600 Мбит / с (ограничение технологии SATA) — на практике это намного меньше.

В связи с повышением эффективности флэш-памяти специально для SSD-накопителей был разработан новый более быстрый интерфейс — PCI-Express (он также используется для видеокарт) и mSATA (используется в основном в ноутбуках), а также уже упомянутый M.2, использующий шину PCI. -Express, предлагая передачу до нескольких ГБ / с

Преимущества SSD-накопителей

— В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители обеспечивают очень быстрое время доступа к данным. HDD должен открыться, установить головки в нужном месте над пластиной, и только тогда он сможет считывать данные. В SSD данные доступны практически сразу.
— Благодаря своей конструкции твердотельные накопители обеспечивают гораздо более высокую скорость передачи данных, чем магнитные диски. Современные модели SSD могут передавать даже несколько ГБ данных в секунду (SATA до 600 Мбит / с и PCIe x4 до 32 Гбит / с). Они ограничены только стандартами и совместимостью с предыдущими стандартами SATA.
— Все твердотельные накопители бесшумны благодаря отсутствию механических частей. Также они обладают гораздо большей устойчивостью к внешним повреждениям или температуре.
— Когда дело доходит до использования SSD в ноутбуках — меньшее энергопотребление, чем у HDD, и вес имеют большое значение.
Все эти особенности делают твердотельные накопители особенно популярными среди пользователей ноутбуков.

Недостатки SSD-накопителей
— Существенным недостатком полупроводниковых носителей является технологический «износ» модулей памяти, который вынудил производителей использовать микроконтроллер для управления процессами обмена данными, логической адресацией ячеек или шифрованием данных. Сложность этой системы очень затрудняет восстановление данных с SSD в случае выхода из строя такого накопителя. Это потому, что процесс алгоритма адресации и скремблера XOR необходимо поменять местами, чтобы собрать данные пользователя.

— Программное обеспечение (прошивка) вообще не предоставляется производителями. Также отсутствует документация по функциональности такого контроллера. Это самые сокровенные секреты. Технические специалисты в лаборатории восстановления данных должны самостоятельно воссоздавать действия и алгоритмы контроллера, чтобы вообще получить доступ к пользовательским данным. В некоторых случаях так называемые метод «офф чип». Он заключается в распайке диска, микросхемы флэш-памяти с печатной платы и считывании их с помощью специального программатора, а затем компилировании этих данных с использованием эмуляции исходного программного обеспечения контроллера.

Поэтому при покупке SSD-накопителя мы получаем производительность. Однако это не значит, что твердотельные накопители не сломаются. Они ломаются в той же степени, что и диски HDD, и восстановление данных с них обычно более сложно и требует много времени, чем с традиционными дисковыми накопителями. Отрадно, что некоторые лаборатории, такие как RedSer Service, бесплатно проводят анализ и оценку работ.

Стоит позаботиться о резервной копии, потому что твердотельные накопители могут перестать работать должным образом, не отправляя заранее никаких предупреждений пользователю.

Все указывает на то, что будущее за полупроводниковыми приводами. Хотя они по-прежнему намного дороже жестких дисков и предлагают худшее соотношение цены и емкости, они, скорее всего, скоро станут стандартом. Технология идет в том направлении, что, наконец, SSD скоро смогут предложить большую емкость, чем HDD. Кроме того, растущее развитие мобильных устройств стимулирует использование полупроводниковой памяти.