Устройство и работа твердотельных жестких дисков

Твердотельные жесткие диски для компьютера – гаджеты, позволяющие хранить различные данные, а также осуществлять их обработку с очень большой скоростью. Секрет высокой производительности заключается в принципиально ином устройстве данного гаджета. В нем отсутствуют вращающиеся блины, над которыми парит пишущая головка – как в механических аналогах. Именно это является основной причиной отличной производительности.

Несмотря на то, что диски рассматриваемого типа имеют как свои достоинства, так и недостатки, они все чаще монтируются в ноутбуки и другие компьютеры вместе со своими устаревшими собратьями. Но все реже можно встретить модели ПК, в которых используется диски только старого типа.

Что это такое

Твердотельный накопитель – это особое, немеханическое запоминающее устройство, размещающее всю информацию в микросхемах памяти, расположенных на специальной плате. Помимо них, в конструкции рассматриваемого устройства имеется также большое количество иных составных частей.

Существует две основных разновидности накопителей подобного рода:

• NAND;
  

  Фото: NAND

• DRAM.
  

  Фото: DRAM

Так обозначается разновидность микросхем, используемых для хранения и обработки данных. Серьезных отличий между ними нет, но DRAM-диски снабжаются встроенным аккумулятором. Иногда можно встретить в продаже SSHD – гибридные устройства. В одном корпусе располагаются и обычные диски, и микросхемы памяти. Выполнение операции чтения и записи быстрее HDD, но медленнее обычного SSD.

Устройство диска

Данный компонент персонального компьютера состоит из следующих составных частей:

• перезаписываемых чипов памяти;
• управляющего микроконтролера;
• чипа энергозависимой памяти;
• печатной платы.
  

  Фото: устройство SSD-диска

Самыми важными деталями являются контролер и flash-память. Именно они являются основной причиной большого прироста производительности данного устройства.

Контролер

Сам контролер содержит:

• микропроцессор;
• мост для передачи сигналов.
  

  Фото: контролер

SSD-контролер выполняет функции:

• чтения, записи, кэширования;
• шифрования данных;
• мониторинга (S.M.A.R.T.);
• сжатия данных (некоторые модели контролеров).

Flash память

Чаще всего в данных гаджетах используется микросхема типа NAND. Она является энергозависимой и имеет относительно небольшую стоимость по сравнению со своими аналогами и позволяет сохранять данные даже при отсутствии постоянной подачи питания.

Память типа NAND может быть различных видов:

• MLC;
  

  Фото: MLC

• SLC.
  

  Фото: SLC от Transcend

MLC-тип вмещает в одну ячейку более одного бита данных. Но в то же время схемы такого рода обладают некоторыми недостатками, такими как небольшой ресурс, а также невысокая скорость чтения и записи. При использовании SLC-типа в одну ячейку записывается всего один бит. Это обеспечивает большую долговечность и скорость обработки данных. К недостаткам можно отнести цену – она в 2 раза выше стоимости MLC.

Как работает

Функционирование обычного HDD чрезвычайно просто, чтение и запись информации в нем может осуществляться единовременно. SSD работает по иному принципу. Это и обеспечивает существенный прирост производительности. В схемах памяти рассматриваемого гаджета все операции выполняются секторным способом. Запись осуществляется блоками по 4 Кб, а удаление данных – блоками по 512 Кб.

При осуществлении обработки информации выполняются следующие операции:

• чтение блока памяти;
• все требуемые байты подвергаются модификации;
• осуществляется стирание обрабатываемого блока в схеме памяти;
• выполняется алгоритм перемещения, вычисляется иное местоположение блока;
• блок перезаписывается в новый сектор.

Видео: Параметры HDD и SSD

Надежность накопителей

Считается, что SSD-накопители намного более надежны, чем HDD. И тому есть серьезные основания. Срок службы твердотельного диска зависит от очень многих факторов.

Самые важные:

• суммарное количество перезаписываемой информации;
• число перезаписи всего объема памяти.

Именно от этих двух факторов зависит то, насколько долго сможет прослужить гаджет своему пользователю. Но самое важное достоинство в сравнении с обычным HDD – невосприимчивость к механическим воздействиям. SSD можно переносить, трясти и даже ронять в процессе чтения и записи данных. Это никоим образом не навредит хранящейся на нем информации. Для обычного HDD такие действия являются недопустимыми.

Также рассматриваемый гаджет обладает большей устойчивостью к различного рода электромагнитным полям и подобным воздействиям. Вероятность повреждения схемы из-за находящегося рядом сильного магнита или предмета с аналогичными свойствами практическим полностью исключена. Что особенно важно для планшетов, ноутбуков и иных устройств, которые перемещаются вместе со своим владельцем.

Безопасность

Одним из самых важных достоинств SSD является безопасность хранения данных. Она связана именно со способом осуществления записи – она выполняет электрическим методом, что и позволяет осуществить более полное стирание ранее записанной информации. Помимо стандартного способа также можно использоваться специализированное программное обеспечение, осуществляющее полное удаление.

Запись на обычные HDD выполняется механическим путем. Соответственно, при этом всегда остаются всевозможные следы. Что приводит к возможности кражи данных или восстановления их после удаления. Практически все контролеры SSD, а также SSHD на сегодняшний день снабжаются специальной защитой, позволяющей шифровать записываемые данные. Именно поэтому восстановить стертую информацию сложно.

Оптимизация

Гаджет рассматриваемого типа функционирует чрезвычайно быстро без дополнительных средств оптимизации. Возможно это благодаря отсутствию необходимости перемещения специального блока головок. Это экономит большое количество времени. Тем не менее, при помощи определенных действий можно сделать работу ещё более быстрой.

Сделать это можно путем отключения следующих опций:

• индексации;
• файла подкачки;
• Prefetch и SuperFetch;
• восстановление системы.

Для отключения индексации данных достаточно зайти в свойства SSD и в открывшемся окне снять флажок рядом с надписью «разрешить индексирование файлов».

После чего следует закрыть окно и продолжить работы. Таким образом, можно добиться прироста производительности на 3-4%.

Довольно сильно увеличить скорость работы позволяет перенос или полное отключение файла подкачки.

Для этого достаточно выполнить следующие действия:

• открыть панель управления;
• запустить ярлык под названием администрирование;
• выбрать раздел службы.

Находим требуемый пункт и два раза кликаем на него. Ставим точку напротив «без файла подкачки».

 

Чтобы отключить Prefetch, необходимо найти ключ HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\Memory Management\PrefetchParameters. После этого следует изменить значение параметров EnablerPrefetcherи EnableSuperfetch на 0.

Для отключения SuperFetch требуется найти ключ HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\Memory Management. В нем имеются параметры ClearPageFileAtShutdown и LargeSystemCache, следует изменить их значение на 0.

При выполнении всех выше перечисленных действий можно ускорить функционирование персонального компьютера на целых 15-20%. Это положительным образом скажется на работе как операционной системы, так и различных программ, требующих постоянного доступа к накопителю.

Видео: статистика надёжности HDD

Преимущества и недостатки

Накопители рассматриваемого типа имеют как свои достоинства, так и недостатки.

К достоинствам следует отнести следующие черты:

• высокая скорость обработки данных (все современные модели – более 200 Мб/с);
• низкое энергопотребление (меньше на 1 Вт по сравнению с HDD аналогичного объема);
• практически полное отсутствие нагрева при работе;
• полная бесшумность во время работы.

Тестирование, проведенное компанией Intel, показало, что в процессе работы ноутбуки, оснащенные твердотельными накопителями нагреваются на 12.2⁰ С меньше, чем аналогичные модели, укомплектованные обычными HDD. Накопители рассматриваемого типа обладают существенно меньшим весом, что особенно важно для портативных устройств.

Также имеются и различного рода недостатки:

• относительно высокая стоимость;
• ограниченное количество циклов перезаписи;
• невозможность восстановления удаленной ранее информации.

Стоимость твердотельного накопителя – самый важный его недостаток. Цена за 1 Гб информации в среднем в несколько раз выше цены за аналогичный объем HDD. Но с каждым днем стоимость на данные гаджеты падает, именно поэтому SSD применяют все чаще.

Ячейки используемой памяти обладают ограниченным ресурсом. Именно поэтому следует максимально внимательно относиться к файлу подкачки и различным приложениям, часто обращающимся к ПЗУ. Хотя в реализуемых сегодня гаджетах ресурс является достаточно большим, необходимо при помощи специальных программ осуществлять постоянный мониторинг состояния.

Невозможность восстановления данных является одновременно и достоинством, и недостатком. Так как данная особенность позволяет свести к минимуму вероятность похищения информации. Но в то же время отсутствует возможность восстановления в результате ошибочного удаления.

Обзор цен по производителям

Наименование производителя	Размер, Гб	Наименование модели	Стоимость, руб.
A-Data	64	Premier Pro SP600	2 790
AMD Radeon	120	R7 Series	5 990
Asus	240	RAIDER Express	19 990
Corsair	60	LS CSSD-F60GBLS	2 950
Crucial	128	M550	5 490
Intel	80	530 Series	5 450
Kingmax	60	SMP35 Client	2 690
Kingston	60	SV300S37A	2 950
Patriot	120	Patriot Pyro	4 690

Стоимость гаджетов рассматриваемого типа от различных производителей может сильно отличаться. Но при выполнении обзоров и объективной оценке аналогичных моделей от различных брендов выясняется, что наценка осуществляется по большей части именно за бренд.

На сегодняшний день становится ясно, что за накопителями рассматриваемого типа будущее, и обычные HDD постепенно уходят в прошлое. С каждым днем SSD становится все более популярным, это является следствием его портативности и высокой скорости. Все большее количество различных ноутбуков, планшетов, смартфонов и просто обычных персональных компьютеров комплектуются оборудованием рассматриваемого типа.