Что такое твердотельный накопитель
Обновлено: 02.07.2024
Жесткие диски – это устаревшая технология хранения данных, в которой для чтения и записи данных используются вращающиеся диски.
Твердотельные накопители быстрее и энергоэффективнее жестких дисков.
Жесткие диски стоят дешевле, но и твердотельные накопители падают.
Узнайте о различиях между жесткими и твердотельными дисками, доступных форм-факторах, их сравнении по емкости, скорости, мощности и т. д.
Выбор подходящего хранилища – это не только сравнение емкости и стоимости. Тип хранилища, который использует ваш компьютер, влияет на производительность, включая энергопотребление и надежность. Твердотельные накопители (SSD) и жесткие диски (HDD) — два основных варианта хранения, которые следует учитывать. Вот краткое руководство по оптимальному использованию каждого из них и их сравнению.
Что такое жесткий диск?
Жесткий диск — это устройство хранения данных, которое находится внутри компьютера. У него есть вращающиеся диски внутри, где данные хранятся магнитно. Жесткий диск имеет руку с несколькими «головками» (преобразователями), которые считывают и записывают данные на диск. Это похоже на то, как работает проигрыватель грампластинок с пластинкой (жесткий диск) и иглой на руке (преобразователи). Рука перемещает головки по поверхности диска для доступа к различным данным.
Жесткие диски считаются устаревшей технологией, то есть они существуют дольше, чем твердотельные накопители. Как правило, они дешевле и практичны для данных, к которым не требуется частый доступ, таких как резервные копии фотографий, видео или бизнес-файлов. Они доступны в двух распространенных форм-факторах: 2,5 дюйма (обычно используются в ноутбуках) и 3,5 дюйма (настольные компьютеры).
Что такое SSD?
Твердотельные накопители получили свое название — твердотельные — потому что внутри они используют твердотельные устройства. В SSD все данные хранятся в интегральных схемах. Это отличие от жестких дисков имеет множество последствий, особенно в отношении размера и производительности. Без вращающегося диска твердотельные накопители можно уменьшить до размера и формы жевательной резинки (так называемый форм-фактор M.2) или даже до размера почтовой марки. Их емкость или объем данных, которые они могут хранить, различаются, что делает их гибкими для небольших устройств, таких как тонкие ноутбуки, трансформеры или устройства 2 в 1. А твердотельные накопители значительно сокращают время доступа, поскольку пользователям не нужно ждать, пока начнется вращение диска.
Твердотельные накопители стоят дороже, чем жесткие диски, в расчете на объем хранилища (в гигабайтах (ГБ) и терабайтах (ТБ)), но разрыв сокращается, поскольку цены на твердотельные накопители снижаются более быстрыми темпами, чем цены на жесткие диски из года в год.
SSD и HDD: скорость
Что делает твердотельные накопители все более популярными, так это их скорость. По всем направлениям твердотельные накопители опережают жесткие диски, потому что они используют электрические схемы и не имеют физических движущихся частей. Это приводит к сокращению времени ожидания при запуске и меньшему количеству задержек при открытии приложений или выполнении тяжелых вычислительных задач. Например, твердотельный накопитель Intel D5-P5316 — это твердотельный накопитель корпоративного уровня емкостью 15,36 ТБ с пропускной способностью более 7000 МБ/с. Совместимый жесткий диск Seagate Exos 2x14 емкостью 14 ТБ обеспечивает пропускную способность всего до 500 МБ/с. Это разница в 14 раз! 1
Эти более высокие скорости приводят к повышению производительности в нескольких областях, например при входе в систему и ожидании запуска приложений и служб или при выполнении задач с интенсивным использованием памяти, таких как копирование большого файла. С жестким диском производительность значительно снижается, а с твердотельным накопителем можно продолжать выполнять другие задачи.
На скорость также влияет интерфейс, используемый в SSD и HDD, который подключается к остальной части компьютерной системы при передаче данных туда и обратно. Возможно, вы слышали об этих интерфейсах — SATA и PCI Express (PCIe). SATA — более старая, медленная, устаревшая технология, а PCIe — более новая и быстрая. Твердотельные накопители с интерфейсами PCIe, как правило, будут намного быстрее, чем жесткие диски с SATA, поскольку PCIe содержит больше каналов для передачи данных. Думайте об этом как о количестве автомобилей, которые могут проехать по однополосной проселочной дороге по сравнению с четырехполосным шоссе.
Хотя никто никогда не жалуется на то, что его компьютер работает слишком быстро, бывают случаи, когда использование жесткого диска может иметь смысл. Если у вас есть терабайты файлов, которые вы хотите хранить, жесткие диски по-прежнему являются менее дорогим вариантом, хотя это меняется с постоянно снижающимися ценами на твердотельные накопители и новыми технологиями NAND, повышающими плотность битов на кристалл NAND. Решения о хранении данных на компьютере можно упростить, рассматривая данные как холодные или горячие. «Холодные» данные могут включать фотографии за годы, которые вы хотите хранить на своем ноутбуке, но не просматриваете их каждый день и к которым не нужен быстрый доступ. Жесткие диски могут быть отличным и экономичным выбором для холодных данных. С другой стороны, если вы занимаетесь транзакциями в реальном времени, редактируете видео и фотографии и нуждаетесь в быстром доступе к базе данных файлов, видеоклипов или моделей или даже просто используете операционную систему, это называется в качестве «горячих» данных. Высокая производительность твердотельных накопителей делает их идеальным выбором, когда важнее всего быстрый доступ к вашим данным.
SSD и HDD: выносливость
Степень износа при записи на твердотельный накопитель NAND частично зависит от состояния данных, уже находящихся на диске, поскольку данные записываются страницами, а стираются блоками. При последовательной записи данных на относительно новый SSD данные можно эффективно записывать на последовательные свободные страницы диска. Однако, когда необходимо обновить небольшие блоки данных (например, при проверке документов или числовых значений), старые данные считываются в память, исправляются, а затем перезаписываются на новую страницу на диске. Старая страница, содержащая устаревшие данные, помечается как недействительная. Когда бесплатные страницы больше не доступны, эти «недействительные» страницы освобождаются для использования в фоновом процессе, называемом «дефрагментация» или «выравнивание износа». Все существующие действительные страницы в данном блоке должны быть сначала скопированы в другие свободные места на диске, чтобы исходный блок содержал только недопустимые, устаревшие страницы. Затем исходный блок можно стереть, чтобы освободить место для записи новых данных.
Внутренние вспомогательные процессы NAND, такие как выравнивание износа, приводят к увеличению количества операций записи, когда общее количество внутренних операций записи на SSD превышает количество операций записи, необходимых для простого размещения новых данных на диске. Поскольку каждая запись немного ухудшает работу отдельных ячеек NAND, усиление записи является основной причиной износа. Встроенные процессы помогают твердотельным накопителям NAND равномерно распределять износ по диску. Но суть в том, что рабочие нагрузки с большим количеством операций записи (в частности, случайные операции записи) приводят к тому, что твердотельные накопители NAND изнашиваются быстрее, чем другие модели ввода-вывода (I/O), поскольку они приводят к большему усилению записи.
Хорошей новостью является то, что надежность на уровне твердотельных накопителей всегда указывается с учетом наихудших сценариев случайной записи. Например, если вы слышите, что накопитель может выполнять одну запись на диск в день, это означает, что вы можете записывать по крайней мере один полный объем данных на диск, используя эту случайную запись каждый день в течение гарантийного периода (обычно 5 лет).
Личное сравнение: SSD и HDD
Что касается емкости, твердотельные накопители для компьютеров доступны емкостью от 120 ГБ до 30,72 ТБ, тогда как емкость жестких дисков может варьироваться от 250 ГБ до 20 ТБ. При измерении стоимости на емкость жесткие диски выходят на первое место, но по мере снижения цен на твердотельные накопители это станет менее важным отличием для жестких дисков. Однако с твердотельными накопителями вы выполняете гораздо больше работы на один сервер, что приводит к развертыванию меньшего количества устройств для получения того же результата, что и жесткий диск. Результат? SSD имеют более низкую совокупную стоимость владения (TCO).
Надежность определяется тем, хранятся ли данные должным образом, в неповрежденном состоянии. SSD в целом более надежны, чем HDD, что опять-таки связано с отсутствием движущихся частей. Это связано с тем, что без движения твердотельные накопители не подвержены вибрации или связанным с этим проблемам с перегревом.
Твердотельные накопители обычно потребляют меньше энергии и обеспечивают более длительное время работы от батареи, поскольку доступ к данным происходит намного быстрее, а устройство чаще простаивает. Жесткие диски с вращающимися дисками потребляют больше энергии при запуске, чем твердотельные накопители.
Экономия затрат на твердотельные накопители по сравнению с жесткими дисками
Хорошо известно, что твердотельные накопители работают значительно лучше, чем жесткие диски. Почти так же понятно преимущество твердотельных накопителей в надежности. Учитывая эти неотъемлемые преимущества, твердотельные накопители не нуждаются в репликации для повышения производительности и, как правило, требуют гораздо меньше репликации для обеспечения надежности. Более высокая производительность SSD также позволяет использовать гораздо более эффективные методы сокращения данных, чем жесткие диски. Сокращение данных — это отношение хранимых данных хоста к требуемому физическому хранилищу; 50-процентное соотношение будет эквивалентно коэффициенту сокращения данных 2:1. Поскольку сокращение данных позволяет пользователю хранить больше данных, чем на физическом оборудовании, результирующая эффективная емкость увеличивается. Технологии сжатия и дедупликации могут значительно уменьшить необработанную емкость хранилища, необходимую для удовлетворения требований к «полезной емкости».
Современные алгоритмы оптимизированы для твердотельных накопителей, используя их производительность для обеспечения высокого коэффициента сжатия данных (DRR) и обеспечения высокой производительности приложений. Например, алгоритм сжатия Zstandard от Facebook обеспечивает скорость сжатия и распаковки намного выше, чем скорость чтения/записи жестких дисков, что позволяет использовать алгоритмы на твердотельных накопителях в режиме реального времени. 2 Другим примером является VMware vSAN, в котором сжатие и дедупликация предлагаются только в конфигурациях на основе флэш-памяти.
Вам интересно, как работает твердотельный накопитель? SSD функционируют как жесткие диски, но с другой технологией. Как и USB-накопители, твердотельные накопители используют флэш-память для хранения данных, доступ к которым осуществляется в цифровом виде. Жесткий диск (HDD) использует вращающуюся пластину и рычаг, который перемещается по пластине для чтения каждой порции данных. В результате твердотельные накопители обеспечивают почти мгновенную загрузку и загрузку, поскольку им не нужно механически искать данные на вращающемся диске.
Что делают твердотельные накопители?
Твердотельные или жесткие диски работают вместе с памятью и процессором вашей системы для доступа и использования данных.В твердотельных накопителях используется технология, отличная от традиционных жестких дисков, которые позволяют SSD быстрее получать доступ к данным, повышая производительность вашего компьютера. Эти данные включают в себя вашу операционную систему, игры, изображения или музыку.
Например, если вы хотите получить доступ к данным из электронной таблицы и внести некоторые базовые изменения, вот что происходит за кулисами:
- Программы и файлы хранятся на вашем накопителе. В данном случае это таблица, к которой вы хотите получить доступ.
Твердотельные накопители не только быстрее, но и более долговечны, поскольку в них нет движущихся частей, которые могут сломаться или изнашиваться, особенно при перемещении. Кроме того, они потребляют меньше энергии, что экономит заряд аккумулятора.
Установка твердотельного накопителя — один из самых простых способов изменить почти все аспекты производительности вашей системы, благодаря чему медленная загрузка останется в прошлом. Узнайте больше о преимуществах твердотельных накопителей.
Объяснение форм-факторов твердотельных накопителей
2,5-дюймовый твердотельный накопитель
Стандартный форм-фактор твердотельного накопителя – 2,5 дюйма, который помещается в отсек для дисков большинства ноутбуков или настольных компьютеров. Поскольку многие пользователи заменяют свои жесткие диски твердотельными накопителями, 2,5-дюймовые накопители стали стандартом для всех жестких дисков и твердотельных накопителей. Они спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму необходимость замены соединительных интерфейсных кабелей, максимально упрощая переход на более производительный диск. Ознакомьтесь с 10 основными причинами перехода на твердотельный накопитель.
Твердотельный накопитель mSATA
Твердотельный накопитель меньшего форм-фактора называется mSATA. Твердотельные накопители mSATA составляют одну восьмую размера 2,5-дюймового диска и предназначены для подключения к разъему mSATA на материнской плате системы. Диски mSATA используются в ультратонких и мини-устройствах или в качестве дополнительного диска в настольных компьютерах.
Твердотельный накопитель M.2
Наименьший форм-фактор для твердотельных накопителей называется M.2 и имеет размер примерно с жевательную резинку. Твердотельные накопители M.2 подключаются к материнской плате через разъем M.2 и предназначены для планшетов и ультрабуков с ограниченным пространством.
Чтобы определить, какой тип SSD совместим с вашей системой, используйте инструменты Crucial® Advisor™ Tool или System Scanner и узнайте это всего за несколько кликов.
Твердотельный накопитель — это носитель данных, в котором для хранения данных и доступа к ним используется энергонезависимая память. В отличие от жесткого диска, твердотельный накопитель не имеет движущихся частей, что дает ему такие преимущества, как более быстрое время доступа, бесшумная работа, более высокая надежность и более низкое энергопотребление. На рисунке показан пример твердотельного накопителя Crucial.
Поскольку расходы снизились, твердотельные накопители стали подходящей заменой стандартному жесткому диску как в настольных, так и в портативных компьютерах. Твердотельные накопители также являются отличным решением для нетбуков, неттопов и других приложений, которым не требуется много места для хранения.
Хотя в твердотельном накопителе используется флэш-память, его не следует путать с USB-накопителем или Adobe Flash.
Твердотельный накопитель также может быть сокращением от твердотельного диска, хотя в нем не используется дисковый механизм.
Какие существуют типы твердотельных накопителей?
Существует несколько типов твердотельных накопителей с различной скоростью и типом подключения, включая 2,5", mSATA, M.2 и PCIe. В следующем разделе кратко рассматривается каждый тип.
- 2,5 – самый распространенный тип твердотельных накопителей на рынке. Они предлагают наилучшее соотношение цены и качества в пересчете на ГБ и, несмотря на то, что они самые медленные, все же достаточно быстрые.
- mSATA: сокращение от Mini-SATA. Эти твердотельные накопители имеют очень малый форм-фактор, другой тип подключения и представляют собой голую печатную плату, в отличие от закрытых 2,5-дюймовых аналогов. Они немного быстрее, чем 2,5-дюймовые твердотельные накопители. и часто используются в ноутбуках и нетбуках; устройства, где мало места.
- M.2: Подобно mSATA, эти диски представляют собой голую печатную плату. Существенные различия заключаются в том, что они поставляются как в версиях SATA, так и в версиях PCIe, а также в том, что они имеют разную длину и ширину, что обеспечивает большую гибкость. Кроме того, твердотельные накопители M.2 могут поддерживать NVMe, а mSATA и 2,5 дюйма — нет.
- PCIe: это самые быстрые и самые дорогие твердотельные накопители. Как следует из названия, они используют слот PCIe (тот же слот, что и ваша видеокарта). Их скорость примерно в четыре раза выше, чем у стандартного диска SATA.
Какие скорости у разных твердотельных накопителей?
Твердотельные накопители традиционно используют соединение SATA, теоретическая максимальная скорость передачи которого составляет 750 МБ в секунду. Новые поколения твердотельных накопителей подключаются к разъему PCIe материнской платы, обеспечивая скорость до 1,5 ГБ в секунду. Стандарт подключения PCIe M.2, представленный в 2014 году, обеспечивает максимальную реальную пропускную способность примерно 4 ГБ/с.
История SSD
Устройства, подобные используемым сегодня твердотельным накопителям, появились в 1970-х годах. Первые твердотельные накопители использовали технологии ядра и DRAM для хранения информации. Например, компания Dataram выпустила первый SSD под названием BULK CORE в 1976 году. Громоздкое устройство было способно хранить только 2 МБ данных. Первым полупроводниковым твердотельным накопителем был StorageTek STC 4305, выпущенный в 1978 году, способный хранить 45 МБ данных и стоивший 400 000 долларов США.
Флэш-память была позже представлена и получила дальнейшее развитие в 1980-х годах, что проложило путь к выпуску первого коммерческого твердотельного накопителя на основе флэш-памяти, выпущенного SunDisk в 1991 году. Твердотельный накопитель SunDisk имел емкость 20 МБ PCMCIA и стоил около 1000 долларов США. Позже SanDisk (ранее SunDisk) выпустила первый SSD с интерфейсами PATA в 1998 году.
С момента первого выпуска твердотельных накопителей были внесены значительные улучшения, цены снизились, а объем хранилища для домашних компьютеров увеличился до более чем 4 ТБ.
За последние несколько лет твердотельные накопители (SSD) в значительной степени заменили традиционные жесткие диски, особенно в ноутбуках.
Твердотельные накопители работают принципиально иначе, чем жесткие диски. Вот все, что вам следует знать о твердотельных накопителях.
Как работает SSD
Как и жесткий диск , твердотельный накопитель используется для хранения больших объемов данных независимо от того, включена система или нет, в течение длительного периода времени. Но в отличие от жестких дисков твердотельный накопитель не имеет движущихся частей и больше похож на флэш-накопитель.
Вместо чтения и записи данных на вращающуюся пластину твердотельный накопитель хранит данные на микросхемах флэш-памяти (иногда называемой флэш-памятью NAND). Таким образом, твердотельный накопитель ничем не отличается от флэш-накопителя USB или памяти, которую можно найти в смартфоне или планшете.
В дополнение к микросхемам памяти твердотельный накопитель также имеет микросхему контроллера. Контроллер отвечает за знание того, где хранятся данные на устройстве, и может найти запрошенные данные за наносекунды — почти мгновенно, — что делает твердотельные накопители очень быстрыми устройствами хранения.
Где используются твердотельные накопители
Вы обнаружите, что твердотельные накопители используются везде, где раньше использовались жесткие диски, — в потребительских приложениях, в первую очередь в настольных компьютерах и ноутбуках. SSD по-прежнему относительно дороже жестких дисков (хотя разница в цене продолжает сокращаться), поэтому некоторые производители компьютеров будут использовать SSD несколько меньшего размера в качестве системного диска в компьютере и комбинировать его с большим жестким диском для хранения данных.
Тем не менее, сейчас твердотельные накопители достаточно дешевы, поэтому некоторые пользователи предпочитают устанавливать один большой твердотельный накопитель или в многодисковом компьютере делать все устройства хранения твердотельными накопителями.
Типы твердотельных накопителей
Существует два распространенных типа твердотельных накопителей. Самая старая форма SSD использует устаревший интерфейс SATA III. Это «устаревший» разъем, который изначально был разработан для жестких дисков, и твердотельные накопители также переняли этот интерфейс. Он имеет преимущество почти универсальной совместимости, но относительно медленный. Некоторые новые ПК вообще не имеют разъема SATA; этот интерфейс прекращается.
В новых твердотельных накопителях используется стандарт энергонезависимой памяти Express (NVMe). Это более быстрый дизайн с меньшей задержкой и подключение к компьютерам через интерфейс PCIe, а не через SATA. PCIe — это тот же интерфейс, который соединяет высокоскоростные компоненты, такие как видеокарты и звуковые карты.
Преимущества и недостатки SSD
Твердотельные накопители имеют множество преимуществ по сравнению со старыми жесткими дисками. Прежде всего, они не имеют движущихся частей и, следовательно, служат гораздо дольше и менее подвержены сбоям, чем жесткие диски. У них также есть потенциал быть намного быстрее, но они относительно дороже и не всегда доступны с очень большой емкостью, как жесткие диски. Для получения дополнительной информации прочитайте нашу статью, посвященную сравнению твердотельных и жестких дисков.
Похожее освещение из Технического справочника:
Как разбить жесткий диск на разделы в Windows 10 и сохранить самые важные файлы отдельно от остальных
Как обновить или переустановить драйверы в Windows 10, чтобы обеспечить бесперебойную работу компьютера
Как загрузить драйверы Nvidia, чтобы графика вашего компьютера работала плавно и ярко
Почему вентилятор моего компьютера работает так громко? 5 способов устранить шумный компьютер
6 способов охладить компьютер, когда он перегревается
Дэйв Джонсон — журналист, специализирующийся на технологиях. Он пишет о потребительских технологиях и о том, как индустрия превращает спекулятивный мир научной фантастики в реальную жизнь. Дэйв вырос в Нью-Джерси, прежде чем поступить в ВВС, чтобы управлять спутниками, преподавать космические операции и планировать космические запуски. Затем он провел восемь лет в качестве руководителя отдела контента в группе Windows в Microsoft. Как фотограф Дэйв фотографировал волков в их естественной среде обитания; он также инструктор по подводному плаванию и соведущий нескольких подкастов. Дэйв является автором более двух десятков книг и участвовал во многих сайтах и публикациях, включая CNET, Forbes, PC World, How To Geek и Insider.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Лучшие моноблоки, которые вы можете купить
СМОТРИТЕ: компания создала перчатки, которые согревают руки
Значок шеврона Указывает на расширяемый раздел или меню, а иногда и на предыдущие/следующие параметры навигации.
Значок "Закрыть" Две пересекающиеся линии, образующие букву "X". Указывает способ закрыть взаимодействие или отклонить уведомление.
Читайте также: