Типы и виды SSD дисков

 Твердотельный накопитель или ССД диск — это новое, более современное по сравнению с механическими аналогами, устройство для хранения информации. За счет быстрого считывания-записи данных и устойчивости к физическим и магнитным повреждениям, решение купить SSD диск для ПК или ноутбука станет отличным вариантом для апгрейда компьютера.

 Чтобы помочь нам легче разобраться в том какие типы SSD дисков могут быть, какие виды подключения к материнской плате, а также какие чипы памяти для ССД лучше и что влияет на стоимость накопителя - мы разделили статью на несколько категорий.

Вот основные темы, которые мы рассмотрим в этой статье:

• Виды SSD для компьютеров — форм-факторы дисков
• Типы подключения SSD дисков — интерфейсы
• Тип ячеек памяти SSD — типы памяти ССД
• Факторы влияющие на стоимость и выбор SSD-накопителя

Преимущества SSD-накопителей

 Накопители SSD неспроста стали популярны, постепенно вытесняя классические решения. У них большой набор качеств, которые обеспечивают скорость и надежность работы. Поэтому спрос на них постоянно растет. 

• Скорость. Жесткий (магнитный) HDD диск намного медленнее в работе. Именно этот показатель делает покупку SSD наиболее привлекательной.
• Низкий уровень шума из-за отсутствия движущихся механических элементов.
• SSD накопители меньше греются при работе, позволяя тем самым экономить ресурсы системы охлаждения.
• Прочность. Вибро- и ударопрочность этих дисков намного выше. Практически не подвержены механическим повреждениям.
• Не так восприимчивы к электромагнитным полям.
• Небольшие размер и вес. Не первоочередной фактор при покупке, но в случае выбора диска для ноутбука — приятный бонус.
• Низкое энергопотребление. Еще один плюс при выборе ssd для апгрейда ноутбука. Даже если лэптоп не новый, время работы от батареи заметно увеличится.

Виды SSD для компьютеров — форм-факторы дисков

 Форм-фактор или типоразмер — это набор определенных стандартов, которые необходимо соблюдать при производстве компьютерного (и не только) «железа». Длина-ширина-высота и форма компонентов, расположение крепежных отверстий и элементов должны быть унифицированы, иначе подборка комплектующих превратится в весьма трудоемкую задачу. На сегодняшний день существует четыре наиболее распространенных форм-фактора SSD, а также несколько более редких типов (U.2, DDR-T, EDSFF, NF1), задействованных в коммерческом сегменте или только находящихся в разработке.

1. SATA SSD диск размером 2.5 дюйма – классический «ноутбучный», подходящий как для использования в стационарных ПК, так и для лэптопов. Подключаются по стандартному интерфейсу SATA III или через специальный CD-ROM адаптер-переходник для ноутбука. От аналогичного HDD внешне отличается только гладким корпусом и меньшей массой.

   

2. SSD M.2. Небольшая печатная плата с чипами (иногда укомплектованная радиаторами от производителя), немного напоминающая по своей форме планку оперативной памяти. Устанавливается в соответствующий разъем на материнской плате (когда он предусмотрен); в случае же компьютера, не располагающего подобным, возможно подключить SSD M.2 при помощи специальных переходников на место для обычного 2.5-дюйового диска или в разъем PCI-Express. В рамках данного форм-фактора есть еще дополнительное разделение:

   

   • По габаритным размерам. Ширина стандартная, 22 мм, а длина, как правило, принимает значение 80, 60 или 42 мм. Определить размеры М2 ССД диска можно по маркировке — 2280 (ширина — 22, длина — 80), 2260 или 2242. Допустимы, но не так распространены варианты в 110, 38, 30, 26 и 16 мм; иногда встречаются универсальные накопители 80мм, которые можно самостоятельно подогнать до 60 или 42 мм (все жизненно важные элементы на них размещены в пределах первых 42 мм).

     

   • По форме ключа — расположения выреза на полосе контактов (зависит от интерфейса подключения). Существуют три разновидности ключей — B (SATA и PCI-E x2), M (PCI-E x4 и SATA), M+B (универсальный ключ под оба разъема, ограниченный при этом по скорости значением PCI-E x2).

     

3. mSATA SSD (mini-SATA). Отмирающий вариант, вытесненный более успешным M.2. Отличается отсутствием корпуса и скромным размером в 1,8 дюйма, что делало в свое время особенно привлекательным выбор SSD mSATA диска для ноутбука, и особенно — ультрабуков. К материнской плате подключается через специальный разъем mSATA, присутствующий на некоторых десктопных и ноутбучных платах. По скорости работы mSATA соответствует SATA III.

   

4. PCI-E SSD. Устанавливаются только в стационарных компьютерах в разъем PCI-Express, могут быть укомплектованы радиаторами для охлаждения. По размеру встречаются стандартного FHFL (Full-Height Full-Length — 120 мм по высоте, 312 мм в длину), половинного FHHL и минимального HHHL (Half-Height Half-Length 79.2 мм х 175.26 мм) профилей. В зависимости от накопителя работают с интерфейсами PCI-Express x2, x4 или x8.

   

Типы подключения SSD дисков — интерфейсы

 Интерфейс подключения определяет скорость работы SSD. Стоит учесть, что здесь в равной степени все зависит как от самого накопителя, так от параметров материнской платы и выбранной схемы подключения (подключение в «предписанный» разъем или через переходник, вместо привода ноутбука в специальный карман-адаптер и пр.). То есть скорость обмена данными будет определяться скоростью самого слабого звена. Тем не менее, даже для старого ПК покупка ССД может значительно улучшить его работу.

1. SATA III. Третья версия стандарта SATA, обратно совместимая с двумя предыдущими (то есть вы спокойно можете подключить SSD накопитель SATA III к материнским платам с разъемами SATA I или SATA II; он будет работать, хотя и со скоростями младшего варианта). Это самый недорогой интерфейс, имеющий наилучшую аппаратную совместимость. Пропускная способность — 6 Гбит/с, но так как при передаче данных каждый байт данных сопровождается двумя битами служебной информации, реальная пропускная способность — приблизительно 4.8 Гбит/с или 550-600 Мбайт/с. Однако, для большинства домашних и офисных ПК интерфейса SATA будет вполне достаточно.

   

2. SATA-Express. Интерфейс был разработан на смену SATA, но по факту — проиграл эволюционную гонку накопителям М2, и сейчас почти не встречается. Подключение происходит с использованием двух линий PCI-Express и двух портов SATA III, что позволяет достичь максимальной пропускной способности около 10 Гбит/с. Для материнской платы и накопителей используются специальные разъем и кабель.

   

   К одному разъему SATA-Express на материнской плате можно также подключить два обычных диска SATA.
3. PCI-E. Использует обмен данными через шину PCI-Express, возможности которой значительно превосходят шину SATA. В 2017 году появилась четвертая версия интерфейса — PCI-E 4.0, в 2019 — утвердили окончательную спецификацию PCI-E 5.0. Помимо самого поколения PCI-Express, следует учитывать, что устройства, задействующие шину PCI-E, работают на 1, 4, 8 или 16 полосах (или линиях), что обозначается как x1, x2, x4, x8 или x16. Таким образом, если взять для примера PCI-Express 3.0 (эффективная скорость передачи данных 985 Мбайт/с по одной линии в каждом направлении), то PCI-Express 3.0 с четырьмя линиями (PCI-E 3.0 x4) покажет 3.94 Гбайт/с.

    

   	Пропускная способность PCI-E, Гбайт/с
   	x1	x2	x4	x8	x16
   PCI-Express 1.0	0.25	0.5	1	2	4
   PCI-Express 2.0	0.5	1	2	4	8
   PCI-Express 3.0	0.98	0.97	3.94	7.88	15.75
   PCI-Express 4.0	1.97	3.94	7.88	15.75	31.51

    

   Основная часть представленных сейчас в пользовательском сегменте SSD, подключаемых по интерфейсу PCI-E, относится к PCI-E 3.0 x4. Выбор PCI-E 4.0 x4 пока не очень обширен. Это обусловлено тем, что до недавнего времени был разработан всего один контроллер для SSD с поддержкой PCI-E 4.0 — Phison PS5016-E16. Однако, к осени 2020 года к нему добавились три решения от Silicon Motion - SM2264, SM2267, SM2267XT, новый контроллер Elpis производства Samsung, еще две разработки Phison - PS5018-E18 и PS5019-E19T, и контроллеры 88SS1321, 88SS1322 и 88SS1323 компании Marvell. Кроме этого, поддержка нового интерфейса PCI-E 4.0 (ранее реализованная только в части процессоров компании AMD), наконец-то появляется и для Intel - в серии процессоров Intel Rocket Lake-S. Так что в ближайшем будущем рынок ожидает увеличение количества накопителей с интерфейсом 4 поколения.
4. SAS. Интерфейс предназначен для высокопроизводительных накопителей корпоративного класса (серверных SSD), в пользовательском сегменте не встречается. Пропускная способность до 12 Гбит/с.

Тип ячеек памяти SSD — типы памяти ССД

 NAND SSD

 Основная часть представленных на рынке SSD накопителей основана на энергонезависимой памяти с названием NAND. На текущий момент существует четыре типа ее ячеек — SLC, MLC, TLC и QLC. Название, цена, скоростные характеристики, надежность и долговечность чипов зависят от того, сколько битов информации (от одного — single до четырех, quad) можно записать в одну ячейку. С 2019 года планируется разработка PLC-чипов (пять битов на ячейку), о соответствующих намерениях заявили несколько крупных корпораций, включая Intel. Чем больше битов в ячейке — тем бюджетнее накопитель, ниже скорость его работы и меньше заявленный ресурс долговечности. SSD на SLC-чипах самые дорогие, быстрые и надежные; сейчас их невозможно встретить в пользовательском сегменте.

 Изучая чипы памяти, пользователь также может столкнуться с терминами V-NAND или 3D-NAND. Они касаются технологии размещения ячеек памяти на чипах в несколько слоев (в отличие от предыдущего поколения, планарных, или 2D-NAND чипов). Сами ячейки при этом точно так же могут быть MLC, TLC или QLC; технология 3D при этом, по словам производителей, уменьшает стоимость и повышает надежность — вплоть до того, что во многих рекомендациях по выбору SSD 3D-NAND TLC чипы занимают более высокое место в рейтинге по сравнению с планарными MLC.

 3D XPOINT SSD

 Принципиально новая технологическая разработка компаний Micron и Intel, не относящаяся к NAND-памяти и отличающаяся высокой скоростью работы и большим числом циклов перезаписи (долговечностью). Встречаются эти чипы только в серии Intel Optane.

Стоимость таких накопителей довольно высокая, при этом есть множество технических ограничений на процессор, чипсет (только Intel от 200 серии и выше), ОС (исключительно 64-битная Windows10), БИОС и др.

 RAM SSD

 Дорогая и довольно своеобразная разработка 2005-2008 годов, основанная на планках оперативной памяти. Ныне осталась только в виде исторического факта.

Факторы, влияющие на стоимость и выбор SSD-накопителя

• Интерфейс подключения. ССД с PCI-Express будет стоить дороже диска SATA.
• Производитель. Разумеется, при выборе таких важных комплектующих многие предпочитают бренды первой линейки, как гарантию качества изделия. Kingston, Transcend, Western Digital, Samsung, Intel. Однако, ни для кого не секрет, что «наценка за бренд» может составлять до 50% стоимости аналогов от менее именитых производителей. В такой ситуации выбор качественного «середнячка» среди брендов, например, тайваньского AITC или китайских DM, может оказаться разумным компромиссом между экономией и желанием большего.
• Тип чипов. MLC память дороже, чем TLC. TLC дороже, чем QLC. Какой тип памяти SSD лучше? Зависит от вашего компьютера, бюджета и целевого использования. Для системного диска и профессиональной работы покупателю имеет смысл сделать выбор между MLC и TLC чипами. Покупая второй емкий SSD в качестве дополнительного файлового хранилища, можно рассмотреть варианты на QLC или TLC чипах.
• Контроллер ССД накопителя. Микросхема, которая управляет работой диска, организовывает обмен данными по шине, записью и чтением информации, проверяет состояние ячеек памяти и занимается их обслуживанием.

  

  От того, какими функциями обладает контроллер, насколько эффективно и быстро он выполняет свою работу, хорошо ли написана для него программа, зависит цена самого контроллера, а также стоимость, качество, быстрота и надежность накопителя в целом.
• Буфер обмена накопителя (DRAM-буфер, DRAM-кэш). Буфер основан на микросхемах DDR3 или DDR4 (в ранних моделях — DDR2), и используется для хранения таблицы с адресами данных в ячейках памяти. Размеры буфера прямо пропорциональны объему SSD, и рассчитываются как 1 Мбайт кэша на 1 Гбайт объема накопителя, то есть для SSD в 120 Гбайт потребуется 120 Мбайт кэша. Его наличие увеличивает как скорость работы накопителя, так и, соответственно, его цену.
• SLC-кэш и его размеры (не путать с DRAM-кэшем). Позволяет значительно ускорить работу дисков на TLC и QLC чипах. При использовании технологии SLC-кэширования в каждую из ячеек кэша (физически являющуюся MLC, TLC или QLC) изначально записывают только по одному биту информации. В таком режиме эти ячейки памяти могут записывать данные с быстротой, приближающейся к скорости настоящих SLC-чипов. Как правило, эту величину производители обычно и заявляют в качестве максимальной скорости записи. Затем контроллер уплотняет информацию в ячейках до 2 (MLC), 3 (TLC) или 4 (QLC ) битов. Но как только SLC-кэш заполняется, скорость записи резко падает, что заметно при копировании объемных файлов. В зависимости от контроллера под SLC-кэш может выделяться небольшое фиксированное пространство в скрытой области диска (примерно 2 Гбайт на каждые 250 Гбайт объема) или создаваться динамический кэш, использующий свободное пространство на SSD. На некоторых бюджетных SSD SLC-кэш вообще отсутствует.
• Наличие защиты от сбоев питания (power loss protection, PLP). Бывает реализована аппаратным путем, при помощи встроенных конденсаторов питания. Или программным путем, через встроенное программное обеспечение накопителя, путем восстановления таблицы размещения данных. В пользовательских накопителях защита по питанию обычно отсутствует.
• Объем накопителя.

• Не стоит забивать накопитель файлами «под завязку», лучше оставить 10-20% не размеченного или незанятого пространства, которое будет использоваться контроллером как резервная область, необходимая выравнивания износа, сбора мусора и замены вышедших из строя блоков памяти. Изначально такая область уже заложена производителем, занимая порядка 7% объема (именно поэтому, например, вы можете обнаружить, что диск объемом в 240 GB отображается в ОС как 223 GB, а 120 GB — 111). Увеличение ее за счет незанятого пространства ускорит работу и продлит срок службы SSD.

 Таким образом, можно убедиться, что купить твердотельные накопители SSD в Киеве более предпочтительнее классических HDD. Единственное, что может вызвать сомнения у потенциального покупателя — более высокие цены, однако, даже в бюджетном сегменте найдутся отличные варианты ССД дисков для домашних и офисных десктопов и ноутбуков.