Покупка твердотельного накопителя: 20 терминов, которые нужно знать

Стать SSD-свободно

Если вы покупаете твердотельный накопитель - будь то новый загрузочный накопитель или кэш-память с ускорением доступа для существующего загрузочного жесткого диска - вы, вероятно, достаточно технически подкованы, чтобы покопаться во внутренностях своего настольного компьютера или ноутбука, Несмотря на это, вокруг постоянно появляющихся на рынке жаргонных звуков появляется множество жаргонов, и некоторые из них приводят в замешательство даже серьезных энтузиастов ПК. Не только это, но и не каждая спецификация, которую приводят производители твердотельных накопителей, обязательно имеет смысл, когда вы совершаете покупки.

В наши дни трудно купить плохой SSD для общего пользования, но новичкам в обновлении потребуется немного базовых знаний, чтобы избежать перерасхода. Позвольте нам быть вашим гидом: вот 101-уровневый учебник по языку, который вам нужен для понимания SSD.

Прошивка

Прошивка относится к программному «набору инструкций», хранящемуся на SSD в энергонезависимой памяти. В двух словах, он управляет работой привода. Микропрограмма в контексте SSD называется номером версии и может быть обновлена ​​флэш-памятью, обычно через утилиту производителя. Микропрограмма обычно привязана к конкретной марке и модели контроллера, поэтому обновления микропрограммы для данного чипа контроллера SSD часто могут быть реализованы на дисках нескольких производителей, как только каждый производитель упакует обновление микропрограммы для своих дисков. Обновления прошивки обычно распространяются через раздел поддержки на веб-сайте производителя SSD.

Обновление прошивки может устранить проблемы с производительностью данного диска. Также обратите внимание, что накопитель, который был на рынке в течение некоторого времени, возможно, поставлялся с более ранней версией прошивки данного контроллера на более раннем этапе, а с более поздней - это означает, что производительность или стабильность могут варьироваться в зависимости от того, какой конкретный образец вы покупаете.

SSD кеширование

SSD может быть установлен в качестве загрузочного диска с возможностью установки программ и данных на нем (в зависимости от емкости SSD и от того, может ли система разместить дополнительный диск с данными). Вы увидите максимальный выигрыш в скорости от данного SSD, если он используется таким образом. Но другой режим, в котором используются твердотельные накопители, - это кэш-память, обычно в системе с жестким диском, установленным в качестве загрузочного диска. В таком виде система использует SSD для временного хранения часто используемых данных (программных файлов, больших файлов данных, частей ОС) для более быстрого доступа из твердотельной памяти, чем из дисковода для дисков. Это осуществляется автоматически через систему, обычно с помощью такой технологии, как Intel SRT (поясняется чуть позже).

Кэширование SSD иногда реализовывалось в ультрабуках Windows (в которых обязательным условием является загрузочный диск SSD или расположение кешей SSD). На настольных компьютерах кэш SSD может быть реализован с использованием обычного SATA SSD малой емкости в 2, 5-дюймовом форм-факторе или, в некоторых более старых реализациях, через модуль SSD mSATA. Более новой версией этого метода является технология Intel Optane Memory, о которой мы поговорим позже в этой истории.

Serial ATA

Serial ATA, часто сокращенно обозначаемый как SATA, в течение некоторого времени являлся стандартным интерфейсом шины для жестких дисков в бытовых и коммерческих ПК. Он используется жесткими дисками, твердотельными накопителями и оптическими приводами. И хотя твердотельные накопители выпускаются в других интерфейсах и конструкциях (особенно M.2; см. Ниже), твердотельный накопитель SATA в его 2, 5-дюймовом форм-факторе является наиболее знакомым для модернизаторов.

Типичный 2, 5-дюймовый твердотельный накопитель с физическим интерфейсом SATA будет иметь как разъем данных SATA (который подключается на рабочем столе к одному из портов SATA на материнской плате), так и более широкий блейд-разъем типа «SATA». (который подключается к кабелю питания SATA от источника питания). Внутри ноутбука эти разъемы на диске обычно подключаются с помощью проводного соединения или очень короткого ленточного кабеля с обоими разъемами на нем.

Интерфейс SATA также описывает природу шины данных, которую использует SSD, поэтому некоторые диски M.2 (которые используют совершенно другой физический разъем; подробнее о них ниже) фактически направляют свои данные через шину SATA. У SATA есть скоростные оценки, и те, которые вы увидите на любых SSD, которые вы рассматриваете, это SATA 2 и SATA 3, по-разному называемые «SATA II» / «SATA 3Gbps» или «SATA III» / «SATA 6 Гбит / с» соответственно., Они указывают максимальную скорость передачи данных, возможную для накопителя, при условии, что он установлен на ПК с интерфейсом SATA, поддерживающим тот же стандарт.

В современных дисках SATA-шины стандарт SATA III / SATA 6 Гбит / с является стандартным; мы упоминаем об этом в случае покупки старых, бывших в употреблении или оставшихся дисков, которые могут быть только 3Gbps. Для получения максимальной пропускной способности SATA 6 Гбит / с необходимо подключить SSD 6 Гбит / с к порту SATA, совместимому с 6 Гбит / с. Подключенный к порту SATA II, он будет работать, но максимальная скорость передачи данных будет ограничена 3Gbps. Это будет проблемой только для обновления старого компьютера.

mSATA

mSATA определяет как форм-фактор, так и физический интерфейс для компактных твердотельных накопителей. SSD-накопитель mSATA может использоваться в качестве загрузочного диска (в старом компактном ноутбуке или планшете) или в качестве «кеша SSD» (см. Выше), ускоряя работу механического жесткого диска за счет динамического размещения часто используемых файлов или системы / элементы программы. Это затухающий формат, хотя.

SSD-накопитель mSATA - это чистая монтажная плата, а не 2, 5-дюймовый SSD. (Он напоминает, а иногда и ошибочно принимает за карту Mini-PCI.) Он будет иметь разъем для передачи данных и питания в виде блейда, который вставляется в один слот mSATA. Несколько лет тому назад подмножество системных плат для настольных ПК имели слоты mSATA для встроенной установки SSD-диска mSATA для кэширования. Но mSATA был в значительной степени вытеснен форм-фактором M.2. Здесь, в 2018 году, обновление SSD mSATA в основном представляет интерес для пользователей старых ноутбуков, которые хотят обновить загрузочный диск mSATA на своих машинах.

M.2

Ранее известный как NGFF (форм-фактор следующего поколения), твердотельные накопители M.2, как и их предшественники mSATA, представляют собой небольшие печатные платы, укомплектованные микросхемами флэш-памяти, и контроллеры вместо пластинчатых устройств, содержащих эти микросхемы. Последние предоставляют производителям ноутбуков и настольных ПК более быструю систему хранения данных, взаимозаменяемую с 2, 5-дюймовыми жесткими дисками, но mSATA и M.2 допускают гораздо меньшие размеры и более тонкий дизайн в целом.

Твердотельные накопители M.2 выпускаются с различными размерами жевательной резинки, обычно длиной 80 мм, 60 мм или 42 мм и шириной 22 мм, с чипами NAND на одной или обеих сторонах. Важно отметить: SSD M.2, в зависимости от модели, будет разработан для использования на шине SATA или (быстрее) PCI Express. Многие из современных доступных ноутбуков используют в качестве загрузочного диска твердотельные накопители SATA M.2, в то время как премиальные модели могут выбрать компоненты PCI Express. Реальная разница в производительности не колоссальна, но вы захотите обратить внимание на то, что ради совместимости.

Большинство современных материнских плат для настольных ПК также имеют слоты M.2. Вам нужно будет выполнить домашнее задание, чтобы выяснить, предназначен ли такой слот для дисков S.2 или PCI Express с шиной M.2. (Некоторые поддерживают оба, некоторые только один. См. Наш обзор «Лучшие твердотельные накопители M.2».)

Написать Циклы

Эта мера долговечности для твердотельных накопителей (также называемая «циклами стирания программы») более полезна как сравнительный атрибут, чем как абсолютный. Это относится к тому, сколько раз определенная ячейка памяти на SSD может выдержать стирание и перезапись. (Как правило, когда ячейка изнашивается, диск выводит ее из эксплуатации и активирует другую ячейку, если таковая имеется, которая сохраняется в резерве с помощью «избыточного выделения».)

На практике большинство твердотельных накопителей в конечном итоге устаревают с точки зрения емкости раньше, чем могут быть достигнуты их пределы записи. Однако вы будете склонны видеть более высокие спецификации цикла записи для твердотельных накопителей и дисков премиум-класса, предназначенных для использования в средах серверов или центров обработки данных. Они, как правило, основаны на SLC, в отличие от памяти MLC или TLC. (Подробнее об этих условиях позже.)

Поддержка TRIM

Один важный аспект работы SSD: перед записью на диск SSD необходимо стереть все ячейки памяти, заполненные данными, прежде чем он сможет перезаписать их новыми данными, если эти ячейки назначения еще не пусты. Это становится более серьезной проблемой, когда накопитель начинает заполняться, и уже используемые ячейки являются единственными доступными для записи. Если вы выполняете эту «работу по техническому обслуживанию» одновременно с попыткой записи данных, это может снизить производительность.

Поддерживаемая в Windows 7 и более поздних версиях, команда TRIM заранее позаботится об этой рутинной работе, забегая вперед и предварительно очистив доступные ячейки, содержащие данные, которые необходимо удалить, чтобы они были готовы к записи, когда придет время. Программные утилиты вашего SSD, а также бесплатные программы, такие как Crystal DiskInfo, могут сообщить вам, активирована ли TRIM.

Быстрый режим

RAPID Mode - это фирменное название Samsung для технологии SSD RAM-накопителей. Он был включен, начиная с линейки жестких дисков SSD 840 EVO, и реализован с помощью бесплатной загрузки для некоторых старых твердотельных накопителей Samsung. Он расшифровывается как «ускоренная обработка данных ввода / вывода в реальном времени» и работает в Windows 7 и более поздних версиях.

В нем часть вашей основной системной памяти, которая обеспечивает более быстрый доступ, чем даже флэш-память на вашем SSD, управляется через специальный драйвер для ускорения передачи данных. Это делается путем кэширования часто используемых пользовательских данных и файлов приложений. Это может сделать тест производительности более быстрым, но знайте, что есть потенциальный недостаток режима RAPID: любая потеря мощности, которая происходит, означает, что любые данные в энергозависимой кэш-памяти RAM будут потеряны. (Помните: системная память должна оставаться под напряжением, чтобы сохранить свое содержимое; чипы NAND в SSD этого не делают.)

NAND Flash

NAND flash - это общий термин для кремниевых чипов, которые составляют фактическое хранилище на SSD. (На техническом уровне «NAND» относится к типу логических вентилей, используемых в базовой структуре памяти.) По сути, твердотельный накопитель любой полосы представляет собой печатную плату со встроенными микросхемами NAND, управляемую контроллером (определено позже). в этой истории). Этот вид памяти является энергонезависимым, что означает, что ему не требуется постоянное питание для сохранения данных, хранящихся на нем.

Производитель NAND на SSD может соответствовать или не соответствовать фактическому бренду SSD. (Например, твердотельные накопители Samsung, как и ожидалось, будут содержать Samsung NAND, поскольку компания также производит память.) По большей части конкретный производитель NAND не является фактором при покупке твердотельных накопителей, хотя это тип NAND (SLC, MLC, или TLC, определенный ниже), может быть, в зависимости от того, как вы будете использовать свой SSD.

SLC, MLC и TLC NAND

Эти три типа памяти являются основными типами микросхем NAND, наблюдаемых в современных твердотельных накопителях. Наиболее распространенными в первые дни потребительских SSD были MLC (многоуровневая ячейка) и SLC (одноуровневая ячейка). MLC был вообще дешевле из двух. «Многоуровневый» MLC относится к способности каждой ячейки памяти MLC, в большинстве случаев, принимать четыре состояния и, таким образом, два бита на ячейку благодаря своей архитектуре. (Ячейки памяти SLC могут существовать только в двух состояниях, 1 и 0, и, таким образом, хранить один бит на ячейку.)

SLC в целом стабильнее в течение более длительных периодов, но также и дороже. Более высокая плотность MLC делает его более дешевым в производстве (вы получаете больше микросхем из данной пластины), но компенсация ошибок в прошивке необходима для контроля. MLC также имеет тенденцию быть оцененным для меньшего количества циклов чтения / записи, чем SLC. Вариант MLC, корпоративный MLC (eMLC), использует технологии, которые предотвращают износ ячеек и, следовательно, потерю данных, а диски премиум-класса на основе этих «более стабильных» дисков продаются для бизнеса или сред с высоким доступом.

Тогда есть TLC. Он впервые появился в Samsung в качестве твердотельных накопителей в виде твердотельных накопителей серии 840, и другие производители NAND также подключились к нему. Отвечая за «трехуровневую ячейку», TLC может содержать восемь состояний и три бита на ячейку. Еще более высокая плотность снижает стоимость, но TLC требует еще больших затрат на исправление ошибок, а повышенная сложность и изменяющиеся напряжения на элемент означают, вероятно, более быстрый износ на элемент, при прочих равных условиях. TLC, однако, получил широкое распространение в потребительских твердотельных накопителях, которые не будут подвергаться критически важным рабочим нагрузкам предприятия.

Следующая эволюция, 3D NAND, очевидна во многих потребительских твердотельных накопителях на основе 3D TLC, которые сейчас представлены на рынке; с их помощью архитектура видит ячейки памяти «сложенными» в трехмерном пространстве, а не просто расположенными в плоском виде. Технические особенности не имеют отношения к большинству потребителей, но появление 3D TLC усилило конкуренцию среди основных игроков SSD.

контроллер

Кремниевый чип, который выступает в роли «полицейского» для твердотельных накопителей, контроллер, как правило, является самым большим отличием среди твердотельных накопителей, если вы погружаетесь в технические проблемы. Некоторые производители твердотельных накопителей приобретали производителей контроллеров на протяжении многих лет и внедрили эти технологии в собственные контроллеры (например, Indilinx и OCZ, до того как OCZ была приобретена Toshiba), в то время как другие используют широко используемые контроллеры таких компаний, как Marvell и Phison. Дисководы с одинаковым встроенным контроллером и одинаковой емкостью имеют тенденцию работать одинаково, хотя разные версии прошивки и другие факторы могут вносить изменения.

Drive Z-Высота

В типичном 2, 5-дюймовом твердотельном накопителе «z-height» относится к толщине диска. Какое-то время 2, 5-дюймовые твердотельные накопители выпускались с двумя общими z-высотами, 7 мм и 9, 5 мм, хотя сейчас преобладает 7 мм. Это не имеет большого значения для жестких дисков, устанавливаемых на настольном ПК, которые могут легко разместить диски любой высоты, но для установки на ноутбуке высота z может иметь решающее значение.

Хотя многие тонкие ноутбуки сейчас используют твердотельные накопители M.2 или запаянное хранилище, для старых моделей, использующих 2, 5-дюймовый твердотельный накопитель или жесткий диск, может потребоваться установка диска z-высоты 7 или 9, 5 мм, в зависимости от конструкции. Некоторые производители твердотельных накопителей будут включать «проставки» (обычно пластиковую раму) со своими 7-миллиметровыми моделями, чтобы помочь им надежно закрепиться в отсеке для ноутбука, предназначенном для диска толщиной 9, 5 мм, без колебаний.

Программное обеспечение для миграции

В качестве категории это программное обеспечение, которое может поставляться или не поставляться в комплекте с SSD для помощи в копировании исходного диска на SSD. (Наиболее вероятный сценарий, в котором он будет использоваться, если вы намереваетесь установить SSD в качестве загрузочного диска.) Невозможно просто скопировать загрузочный жесткий диск, бит за битом, в Windows, и иметь SSD быть загрузочным Поскольку эта операция должна выполняться за пределами Windows, требуется специальное программное обеспечение.

Тем не менее, отсутствие программного обеспечения для миграции не должно быть убийцей сделок; бесплатное программное обеспечение, как EaseUS Disk Copy может занять свое место. Некоторые твердотельные накопители будут дополнять программное обеспечение для миграции кабелем SATA-to-USB (для передачи содержимого диска ноутбука через USB); когда это включено, SSD часто продается как «комплект для обновления ноутбука».

Overprovisioning

Поскольку со временем происходит сбой ячеек памяти, когда они записываются и стираются снова и снова, эффективная емкость SSD может постепенно уменьшаться по мере того, как ячейки памяти выходят из строя. Некоторые производители твердотельных накопителей, чтобы предотвратить это, предоставляют больше памяти, чем рекламируется, или «переобеспечивают» накопитель, по сути резервируя некоторые на черный день. Чрезмерное выделение также может объяснить небольшие различия в опубликованных емкостях для жестких дисков того же класса (скажем, 240 ГБ против 250 ГБ против 256 ГБ).

Вы не сможете увидеть эту дополнительную память в объявленной емкости накопителя или при обычном использовании; микропрограмма привода может незаметно переводить некоторые из этих ячеек в оперативный режим, когда другие умирают. Но это признак того, что производитель SSD учитывает постепенную смертность в ячейках данных. Второстепенное соображение: избыточное выделение ресурсов означает, что SSD может записывать данные в более широкий диапазон ячеек, что пропорционально уменьшает износ всего массива.

Последовательный и 4K читает и пишет

Наиболее распространенные программы для тестирования производительности SSD, в том числе утилиты AS-SSD и Crystal DiskMark, которые мы используем в наших тестах, обычно проверяют два типа передачи данных: последовательное чтение / запись и случайное (обычно «4K») чтение / запись. Последовательные чтения и записи включают большие файлы; тестирование таким образом дает представление о скоростях при передаче больших объемов данных. Этот термин является пережитком таких операций на обычных жестких дисках, в которых большие файлы часто содержат большую часть своих частей в физической близости от фактического диска.

Случайное чтение и запись, с другой стороны, обеспечивает доступ к небольшим (обычно размером 4 КБ) блокам данных, имитируя сохранение устройства и считывание гораздо меньших битов данных, разбросанных по диску. Все эти показатели указываются в мегабайтах в секунду (МБ / с или МБ / с), причем чем выше, тем лучше. Обратите внимание: когда производители твердотельных накопителей сообщают о заявленных скоростях чтения и записи, они обычно являются последовательными числами, потому что большинство обращений к данным на клиентском ПК имеют тенденцию быть последовательными и потому что эти числа выглядят самыми большими. Некоторые производители программного обеспечения и твердотельных накопителей сообщают о таких данных в IOPS (операции ввода / вывода в секунду).

Среднее время безотказной работы

«Среднее время между сбоями» - это еще одна особенность, которая, если она вообще имеет смысл при покупке, полезна только для сравнения дисков одного производителя. Это мера ожидаемой частоты отказов в совокупности накопителей, а не прогнозируемое абсолютное время жизни любого накопителя в часах. (MTBF часто упоминается в качестве меры для других видов компьютерного оборудования, таких как жесткие диски, но он полезен только в качестве меры в оборудовании своего типа.)

Стандарт JEDEC описывает тестирование SSD на долговечность при чтении и записи, но не всегда ясно, использует ли данный поставщик SSD те же метрики и рабочие нагрузки, что и другой, для тестирования на долговечность. В результате MTBF действительно актуальны только для покупателей, если вы смотрите на диски в семьях тех же производителей.

Выравнивание износа

Выравнивание износа - это метод внутреннего управления, используемый микропрограммой твердотельных накопителей для максимизации жизнеспособности всей памяти на накопителе. В нем операции записи и стирания распределяются по всему диску, а не концентрируются снова и снова на одном и том же блоке ячеек, даже если диск не заполнен до отказа. Поскольку все ячейки имеют конечную жизнь записи / перезаписи, это равномерно «изнашивает» ячейки диска.

PCI Express AIB SSD

Как мы уже отмечали ранее, некоторые SSD M.2 используют PCI Express, а не SATA, интерфейс шины. Но вы также можете найти твердотельные накопители, которые спроектированы с физическим интерфейсом PCI Express, чтобы вписаться в слоты расширения PCI Express для настольных ПК, как настоящие карты. Эти твердотельные накопители с надстройкой (AIB) устанавливаются как видеокарта. Они будут использовать как шину данных PCI Express, так и слот PCI Express.

Некоторые из этих карт PCIe имеют встроенную флэш-память и контроллер; другие, например SSD-накопитель Kingston HyperX Predator PCIe, по сути являются дисками M.2, установленными на платах адаптеров, для материнских плат без слотов M.2.

Технология Smart Response (SRT)

SRT - это технология Intel, которая позволяет устанавливать твердотельный накопитель малой емкости в качестве высокоскоростного кэша для стандартного жесткого диска. Он дебютировал несколько лет назад с чипсетом Intel Z68, и для его реализации вам понадобится совместимый ПК на базе Intel, а также любые твердотельные накопители и жесткие диски. С активным SRT система постепенно «узнает», какие файлы и системные элементы вы используете чаще всего, кэшируя их на SSD для более быстрого доступа. Таким образом, вы можете получить преимущество недорогой большой емкости обычного жесткого диска вместе с некоторыми скоростями доступа SSD.

Реализация SRT имеет смысл, если у вас уже есть жесткий диск в качестве загрузочного диска и вы не хотите создавать SSD в качестве загрузочного диска. Однако со временем загрузочные твердотельные накопители емкостью 256 ГБ и более стали настолько дешевыми, что в настоящее время нет стимула использовать SRT по соображениям стоимости; Эти возможности достаточно велики для большинства покупателей как загрузочные и программные диски. И в зависимости от того, как настроена ваша система, вам может потребоваться переустановить Windows на жестком диске, в любом случае, чтобы правильно настроить параметры для SRT.

SATA Express

Первые материнские платы с поддержкой SATA Express начали появляться для настольных ПК с волной плат от мая 2014 года на чипсетах Intel Z97 и H97. Увы, однако, обещанные SATA Express SSD, которые должны были использовать эти порты, так и не поступили.

SATA Express реализован с помощью специального разъема на материнской плате, который напоминает внутренний порт SATA, но имеет другое назначение. По сути, он использует тот же принцип, что и PCIe SSD, поскольку SSD использует полосы PCI Express для большей пропускной способности. Тем не менее, диски M.2 выиграли эту битву, и SATA Express теперь устарел. Тем не менее, мы упоминаем об этом, если у вас есть настольный ПК несколько лет назад, который имеет один или несколько из этих портов. Нет, увы, вы не найдете SSD для него.

Дополнительный кредит: два бонусных условия

NVMe

Non-Volatile Memory Express - это открытый стандарт, поддерживаемый более чем пятью десятками компаний для доступа к твердотельным накопителям по шине PCI Express. (Все накопители NVMe являются накопителями PCIe, но не все твердотельные накопители PCIe являются совместимыми с NVMe компонентами.) По сути, это протокол передачи, который заменяет протокол AHCI, используемый накопителями SATA. Первоначально AHCI был разработан для жестких дисков на основе жестких дисков, а NVMe изначально создавался для флэш-накопителей.

Разработанный как для использования преимуществ низкой задержки SSD и внутренней параллельности, так и для устранения необходимости в драйверах для конкретных устройств, NVMe обеспечивает существенно более высокую скорость передачи данных, чем SATA / AHCI, что делает его аббревиатурой для поиска, если вы хотите самый быстрый SSD доступный. Обратите внимание, что старая система может не загружаться с диска NVMe.

Optane

Optane - это товарный знак Intel для памяти 3D Xpoint (произносится как «точка пересечения»), которую он разработал совместно с Micron, которая является энергонезависимой - как флеш-память NAND, она сохраняет данные при отключении питания - но быстрее, чем NAND, и почти так же быстро, как DRAM. Он дебютировал в апреле 2017 года в небольших кэш-модулях по 16 ГБ и 32 ГБ (которые называют «Optane Memory») для настольных ПК с жесткими дисками SATA. Помещенный между процессором и медленным жестким диском, Optane Memory служил системным ускорителем, повышая скорость отклика и сокращая время загрузки программы.

В декабре 2017 года компания Optane перешла на полноценные твердотельные накопители емкостью 280 и 480 ГБ серии Intel 900P, доступные в форм-факторе 2, 5 дюйма или PCIe AIB. Эти диски потребляют больше энергии и (на момент написания статьи) стоят примерно в два раза больше на гигабайт, чем твердотельные накопители NVMe, но они молниеносно соблазняют энтузиастов настольных ПК с современными процессорами Intel и Windows 10.