Твердотельный накопитель SSD: характеристики и компоненты

Твердотельный накопитель SSD (solid-state drive) — постоянное запоминающее устройство компьютера, выполненное на базе энергонезависимых микросхем памяти, работающих под управлением специального контроллера.

Компоненты SSD

Что бы иметь более ясное представление об устройстве, при рассмотрении основных характеристик, для начала, разберём из каких компонентов состоит твердотельный накопитель.

  1. Печатная плата.
  2. Флэш-память — отвечает за хранение данных (широко используется тип энергонезависимой памяти NAND).
  3. Контроллер — специальный микропроцессор, который связывает флэш-память с основной шиной компьютера, осуществляет операции чтения/записи (скорость работы зависит от версии прошивки).
  4. Кэш — используется для временного хранения данных в момент работы с флэш-памятью.
  5. Интерфейс подключения — физический разъём и сам интерфейс взаимодействия контроллера SSD-накопителя с основной системой (SATA, PCI-Express).

Из чего состоит SSD-диск

Основные характеристики SSD

К основным характеристикам твердотельных накопителей относятся:

  • объём (ёмкость) SSD,
  • интерфейс подключения,
  • форм-фактор,
  • контроллер,
  • тип памяти,
  • скорость чтения/записи,
  • ресурс работы.

Объём или ёмкость SSD

Параметр указывает на фактический объём твердотельного накопителя, то есть на количество байт данных, которые может хранить устройство. Чем выше этот показатель, тем больше музыки, фильмов и игр вы сможете сохранить на своём компьютере.

Реальный объём SSD-диска всегда немного меньше, чем заявляет производитель. Дело в том, что изготовители приравнивают 1 Гбайт к 1000 Мбайт, на самом деле их 1024.

Интерфейс подключения

SSD-диски, в зависимости от физического формата, можно подключать к следующим интерфейсным разъёмам: SATA, mSATA, PCI-Express, M.2.

Интерфейсные разъёмы SSD-накопителя.

Разъём М.2 может поддерживать установку SSD-накопителей SATA и PCI-Express.

Интерфейс M.2 может иметь три вариации ключа:

  • B — режим SATA/PCI-Express x2*,
  • M — режим SATA/PCI-Express x4*,
  • B & M — режим SATA/PCI-Express x2*.

* — поддержка того или иного режима зависит от чипсета материнской платы.
Ключи B, M и B & M SSD-диска для разъёма M.2

Если вы приобретёте SSD M.2 SATA (B & M), а материнская плата поддерживает M.2 PCI-Express (B & M), то твердотельный накопитель не будет работать!

Из сказанного ранее, очевидно, что SSD-накопители используют одну из двух основных шин передачи данных. В чём же разница? Различия интерфейсов заключается в следующем:

  • SATA III — средняя скорость чтения/записи 550 Мбайт/с,
  • PCI-Express — средняя скорость чтения/записи на канал (x1) в версиях:
    • 2.0 — до 500 Мбайт/с,
    • 3.0 — до 985 Мбайт/с.

SSD-накопители, устанавливаемые в слоты PCI-Express, производительней SSD-дисков, использующих разъёмы SATA, mSATA. Пример: SSD PCI-E 2.0 x4 имеет 4 линии связи по 500 Мбайт/с, следовательно, средняя скорость чтения/записи составит 2 Гбайт/с.

Форм-фактор

В зависимости от интерфейса подключения, твердотельные накопители имеют следующие форм-факторы:

  • 2.5″ — размер SSD SATA сопоставим c жёстким диском для ноутбуков,
  • 3.5″ — размер SSD SATA сопоставим c жёстким диском для стационарного ПК,
  • 2230 — SSD для M.2 (ширина — 22 мм, длина — 30 мм),
  • 2242 — SSD для M.2 (ширина — 22 мм, длина — 42 мм),
  • 2260 — SSD для M.2 (ширина — 22 мм, длина — 60 мм),
  • 2280 — SSD для M.2 (ширина — 22 мм, длина — 80 мм),
  • HHHL — SSD для PCI-Express.

Расшифровка форм-факторов для разъёма M.2 — 2230, 2242, 2260, 2280.

Контроллер

Контроллер SSD-диска представляет собой микропроцессор с предустановленной программой. Главная задача контроллера связывать память твердотельного накопителя с основной шиной компьютера. Контроллер напрямую влияет на скорость чтения/записи SSD, а также отвечает за корректировку ошибок, предотвращает износ устройства и чистит память от мусора.

При выборе SSD-накопителя, ориентируйтесь на технологии, которые он поддерживает. Если у вас есть ряд требований к SSD-диску, исходя из задач, которые он должен решать — изучите документацию предустановленного контроллера более детально.

Главные характеристики контроллерачисло ядер (до 4), количество каналов (до 8).

На данный момент широко распространены следующие SSD-контроллеры: Marvell, Samsung, Silicon Motion, Phison, Realtek. К устаревшим контроллерам относятся: JMicron, Indilinx, SandForce.

Тип памяти

Существует два основных вида твердотельных накопителей — RAM SSD и NAND SSD.

RAM SSD

При производстве устройств используется энергозависимая флэш-память. Такие SSD-накопители оснащаются аккумуляторными батареями для защиты информации от стирания, при отключении питания. Плюсы — сверхвысокая скорость чтения/записи и поиска информации. Минус — дороговизна чипов памяти. RAM SSD-накопители применяют при работе с большими объёмами информации.

NAND SSD

Твердотельные накопители на базе энергонезависимой флэш-памяти получили более широкое распространение. Флэш-память NAND имеет несколько технологий записи: SLC (Single Level Cell), MLC (Multi Level Cell), TLC (Triple Level Cell) и QLC (Quad Level Cell). Разница между технологиями заключается в плотности записи данных на ячейку: SLC — 1 бит, MLC — 2 бита, TLC — 3 бита, QLC — 4 бита. Чем выше плотность записи, тем больше объём SSD-накопителя, но меньше скорость чтения/записи, срок службы и надёжность. Исключением из правил, является технология 3D TLC NAND от Samsung — TLC-ячейки размещены на кристалле в несколько слоёв — надёжность таких твердотельных накопителей аналогична тем, которые выполнены по технологии MLC.

Формат записи данных в ячейки твердотельного накопителя в зависимости от технологии — SLC, MLC, TLC, QLC.

Скорость чтения/записи

Важный показатель производительности SSD-диска — указывает на то, с какой скоростью контроллер способен читать или записывать информацию во флэш-память. Скорость чтения/записи зависит от типа памяти, контроллера и прошивки устройства.

Также существует такой параметр, как «Скорость случайной записи», который указывает на количество операций ввода/вывода в секунду (IOPS) при чтении/записи блоков по 4 КБ. Чем больше значение, тем быстрей работает SSD-накопитель.

Ресурс работы, TBW

Ресурс твердотельного накопителя измеряется в TBW (Total Bytes Written) — это суммарное число записываемых блоков. Если сказать проще — объём всей информации, которая может быть записана на диск SSD в течение всего срока службы. Сам срок службы зависит от интенсивности использования SSD-накопителя.

Например, SSD-диск имеет объём 500 Гбайт, ресурс работы 200 Тбайт или 200 000 Гбайт. Получаем: SSD-накопитель может быть полностью перезаписан — 200 000 / 500 = 400 раз.

Но, в домашних условиях, вы не будете оперировать такими объёмами информации. Предположим, что при обычном использовании компьютера (скачали видео, послушали музыку, установили игру), в день вы будете перезаписывать около 50 Гбайт данных. Исходя из этого: в месяц 1 500 Гбайт, в год 18 000 Гбайт. Получается, что SSD-диск прослужит вам 200 000 Гбайт / 18 000 Гбайт = 11 лет.

Онлайн калькулятор: «Биты в байты»

=
Рынок SSD 2019 Выбрасываем жесткие диски
Play Рынок SSD 2019  Выбрасываем жесткие диски
*Видео может отличаться от тематики статьи

Считаете сайт полезным? Поддержите проект!