Несколько лет назад произошла настоящая революция в области хранения данных – появились первые массовые накопители, использующие для хранения информации микросхемы флеш-памяти. К сожалению, так получается, что вся эта революция прошла мимо абсолютного большинства пользователей. Поэтому общие достоинства и недостатки  этих революционных накопителей и рассмотрим в этой статье.

Изначально стоимость SSD дисков была заоблачной, но к настоящему времени они стали весьма доступны широкому кругу пользователей. Часто приходиться сталкиваться с непониманием, какой именно вклад в быстродействие компьютера вносит жесткий диск. Особо огорчает то, что часто этим непониманием страдают и люди непосредственно связанные с компьютерами по роду деятельности: системные администраторы, продавцы и отделы планирования закупок.

Как правило, при медленной работе грешат на что угодно, но только не на подсистему хранения данных и часто можно встретить ситуацию, когда при покупке нового компьютера с топовым процессором и видеокартой ставится жесткий диск со старого. Или покупается диск большого объема, но из энергосберегающих серий – они стоят дешевле, не шумят и не греются. Однако есть у них недостаток – крайняя неторопливость.

Проблема медленных дисков появилась давно, если сравнить прогресс компьютерных комплектующих лет за 10, то окажется, что такие компоненты как процессор, память, видеокарты увеличили быстродействия в десятки-сотни и даже тысячи раз, а вот жесткие диски увеличили лишь объём. Нет, конечно, быстродействие тоже  возросло, например в 2000 году скорость линейного чтения среднего диска составляла 30-40 Мб\сек, а сегодня уже 120-150Мб\сек. С некоторыми другими техническими ухищрениями это всё можно назвать прогрессом, если бы не один нюанс: как правило при загрузке и работе программ требуется прочитать-записать несколько сотен файлов, физически располагающихся в разных местах пластины диска, а для этого нужно механически переместить головки чтения-записи. А вот эта часть работы не изменилась совсем и перемещение головок занимает столько же времени, как и 10 лет назад. Грустно тут то, что основная часть работы приходится именно на чтение небольших файлов или блоков данных. Это приводит к тому, что реальная скорость обмена с диском при некоторых обстоятельствах может снижаться до  5Мб\сек вместо обещанных 150. Не правда ли странная и неожиданная ситуация? В итоге получаем всем знакомую ситуацию: диск хрустит головками, а ничего толком не происходит.

Достоинства.

Преимуществом SSD дисков является отсутствие движущихся частей. По сути они состоят из главного контроллера и подключенным к нему микросхемам флеш-памяти. Если брать за эталон работу с обычной USB флешкой, то можно вспомнить, что как правило скорость  чтения всегда выше скорости записи – это особенность флеш-памяти. При этом одна отдельная микросхема памяти не обладает впечатляющей скоростью. Задача контроллера SSD диска как раз в том, чтобы записывать поступающие данные параллельно на несколько микросхем.

Ускорение по сравнению с традиционными дисками происходит за счёт того, что большие файлы читаются-пишутся параллельно на несколько микросхем. Работа с большим количеством маленьких файлов или блоков данных происходит одновременно, т.к. у накопителя нет головок, которые нужно перемещать, а контроллер может параллельно работать с несколькими микросхемами памяти.

Конечно, глядя на цену и объем можно засомневаться действительно ли это стоит своих денег. Часто преимущество сравнивают по времени загрузки операционной системы – это конечно показатель, но разница по времени в этом случае будет зависеть от множества факторов, да и возникает мысль что и подождать можно, ведь компьютер включается 1-2 раза в день. Основную свою мощь твердотельный диск показывает на загрузке программ и параллельной работе диска с несколькими программами. Опять кто-то скажет, что это не мой случай, но это на самом деле происходит у всех.

Рассмотрим типичную ситуацию. Вы загружаете компьютер, после появления рабочего стола в правом нижнем углу начинают медленно появляться иконки ваших программ: антивирус, скайп, другие более мелкие. Иногда появляется окно очередной программы, в котором медленно прорисовывается его содержимое… тут вам уже хочется запустить браузер и ничего не мешает сделать это. Только вот запустится он через несколько секунд, а то и дольше. В такой ситуации многие программы одновременно  обращаются к диску и большую часть времени он занят перемещением головок в поисках очередного файла. При этом реальная скорость работы падает до непристойных значений – диск перегружен, операционная система требует обработать гораздо больше данных чем диск может физически, поэтому возникает длинная очередь заданий. В такие моменты компьютер почти  не отвечает на действия пользователя, а у некоторых приложений может появляться сообщение о том, что они не отвечают, то есть «подвисли». Раньше всегда приходилось ждать… но теперь есть способ избежать ожидания.

При использовании SSD загрузка современных операционных систем (Windows 7/8) происходит по-другому. Абсолютно большая часть программ загрузится, пока будет показываться экран «приветствия». Причем займёт это в разы меньше времени, т.к. параллельная работа с высокой нагрузкой – это конёк SSD. Затем появится рабочий стол с уже загруженными программами, некоторые ещё могут продолжать загружаться, но если вы захотите запустить браузер, то он откроется в худшем случае за пару секунд, как будто компьютер ничем не занят.

При практической работе задержки на действия пользователя практически отсутствуют, по сравнению с обычными HDD. Ресурсоёмкие приложения загружаются в разы быстрее. В целом ускорение компьютера получается очень ощутимым, есть в этом и человеческий аспект - раздражение от процесса ожидания растёт гораздо быстрее, чем время ожидания. Дело усугубляется и тем, что ожидание в данном случае не даёт переключиться на другую задачу. Например, ожидая транспорта или человека можно подождать 10 минут без проблем, 20 - уже нервничая, а через полчаса уже и самые терпеливые будут в ярости! При этом время ожидания увеличилось всего в 3 раза. Именно поэтому ускорение скорости загрузки обычных практических задач примерно в 5-10 раз даёт  ощущение мгновенности. Там где раньше пришлось бы ждать 2-3 секунды, теперь не нужно ждать вовсе. А периоды долгого ожидания уменьшаются в разы и не успевают вызвать раздражения.

Так же к достоинствам нужно отнести ударостойкость и широкий диапазон рабочих температур. Именно эти два фактора обычно убивают диски ноутбуков.

Итак, к достоинствам относится следующее:

- скорость работы, которая даже теоретически недостижима обычными дисками

- стойкость к неблагоприятным внешним факторам

- очень низкое энергопотребление

- общая надёжность ввиду отсутствия движущихся частей

Недостатки.

Какой бы прекрасной ни была технология, всегда найдутся и отрицательные стороны. В случае SSD первым фактором является цена. За ту же цену в данный момент можно купить классический накопитель в 20 раз большей ёмкости. Скрывать нечего - соблазн тут велик, т.к. вероятнее всего человек покупает SSD впервые и не представляет насколько меняются ощущения от работы на компьютере при его наличии. Есть и другие причины, например мифы о якобы ненадёжности твердотельных дисков и что флеш-память быстро выходит из строя при записи, т.к. имеет ограниченный ресурс. Мифы мы обсудим позже. А пока хочется сказать, что абсолютное большинство пользователей SSD не жалеют о покупке, а наоборот эта покупка является самым значимым  апгрейдом. Порой доходит до казусов, когда человек постоянно пользуется компьютером с SSD, а потом через пару месяцев садится за средненький обычный ноутбук и… не понимает что происходит! Начинает искать причину такой медленной работы, а её нет, просто всё работает, как и должно, а причина лишь в том, что к хорошему быстро привыкаешь.

Вторым недостатком является относительно небольшой объем, в данный момент имеет смысл приобрести диск размером 128-256Гб. В большинстве случаев этого вполне хватает для размещения операционной системы и программ требующих повышенного быстродействия. Выбирать размер лучше с запасом. Для сохранения высоких скоростных характеристик (особенно записи) необходимо чтобы на диске в целом было свободно около 8Гб. Тут можно конечно возмутиться, что место дорогое, но ведь и для обычных дисков существует рекомендация в 10% свободного места для каждого раздела, иначе начинается ужасная фрагментация файлов. А вот фрагментации файлов SSD накопители не подвержены вовсе и процесс дефрагментации для них бесполезен и можно сказать немного вреден. Указанный размер необходимого свободного места примерно одинаков для любой модели и нужен для диска в целом, а не для каждого раздела.

Так же являются недостатком и некоторые технические особенности. Начну с того, что для работы SSD необходимо в БИОСе компьютера выставить режим работы SATA контроллера в AHCI. На старых материнских платах по умолчанию может стоять IDE. Для классических дисков разница почти незаметна, а вот для твердотельных это важно.

AHCI режим позволяет работать диску в многопоточном режиме, а как раз в этом основное преимущество SSD. Так же этот режим необходим для работы специальной команды TRIM, которую подает операционная система для очистки места на диске.

На команде TRIM необходимо остановиться подробнее. Дело в том, что когда вы удаляете файл с SSD, то освободившееся место нельзя сразу использовать для записи другого файла. Сначала его необходимо очистить, грубо говоря переписать его нулями. Процесс очистки более медленный, чем сама запись полезных данных. Чтобы запись всегда была быстрой, операционная система сообщает диску какие блоки можно очистить, но для диска это не является приказом, а лишь рекомендацией и он занимается очисткой что называется «в свободное от работы время». Если команда TRIM по каким то причинам не срабатывает, то это выльется в уменьшение скорости записи скажем с 400 до 200 Мбайт/сек. Всё равно быстро, но неприятно. На скорость чтения всё это влияния не оказывает.

Из вышесказанных особенностей можно сделать выводы:

- для быстрой работы нужен режим AHCI

- нужна операционная система поддерживающая команду TRIM например Windows 7/8.

Более ранние ОС Windows (Vista,XP) не поддерживают команду TRIM, но и тут есть выход. Самый простой - купить SSD который самостоятельно умеет поддерживать скорость записи на достойном уровне. Пока из потребительских дисков это умеют делать только диски фирмы Plextor и то с оговорками. Они очищают для быстрой записи не весь свободный объем как команда TRIM, а только 5-10Гб, благо при практическом применении этого хватает почти всегда.

Недостатком пока ещё является и проблемность создания RAID массивов. Дело тут опять в команде TRIM и падении скорости записи без неё. Интеловские чипсеты только недавно стали поддерживать очистку дисков для RAID 0 (чередование). К сожалению, для более полезных на практике конфигураций уровней RAID 1 или RAID 5 TRIM не поддерживается, с соответствующими последствиями. А ведь именно эти уровни применяются в рабочих станциях и небольших серверах для надёжности. Выход из ситуации такой же как и со старыми операционными системами – пока только диски Plextor. Ещё судя по тестам сами восстанавливать производительность умеют OCZ Vertex 150, но они выпускаются относительно недавно и об их надёжности пока ничего толком неизвестно.

Как и среди обычных дисков бывают откровенно неудачные модели устройств, которые выходят из строя в огромных количествах. Такое часто было в первый год-полтора массового появления SSD в продаже. Сейчас ситуация стабилизировалась и уже можно говорить о том, что твердотельные диски в целом заметно надёжнее обычных.

Если же вдруг случилась беда, то при внезапной поломке SSD восстановить с него данные очень сложная задача, но возможная. А вот если вы ошибочно удалите файл, то уже в течении нескольких секунд-минут сработает команда TRIM и данные в файле обнулятся физически и в этом случае информацию восстановить не получится уже совсем никакими способами.

Недостатки и особенности надо знать и помнить про них. Тем более большая часть из них не критичны или приемлемы, а достоинства перекрывают недостатки.

Мифы.

Особенность мифов в том, что они очень преувеличивают истинное положение дел, но зато скорость их распространения воистину поражает. Человек может не знать ничего о SSD, кроме разумеется мифов. Пойдём по списку:

- SSD не надёжны

Этот миф появился во времена становления рынка. В основном это заслуга компании OCZ с линейками дисков Vertex 2 и Agility, а так же ранними моделями Vertex 3. Умирали они просто пачками, но были относительно недороги и на то время почти самыми распространенными. Поэтому при общем взгляде виделась печальная картина общей ненадёжности. Просто это были диски с откровенными недоделками и судя по всему окончательное тестирование было возложено на плечи покупателей. Устройства же других производителей в большинстве своём работают и по сей день. Да и диски других линеек компании OCZ не были замечены в откровенном браке.

- флеш-память имеет ограниченный ресурс и быстро выходит из строя

В этом мифе виноваты и слухи, да и сами производители. Опровергнут этот миф на удивление энтузиастами, а не самими производителями. Ресурс действительно ограничен. В современных дисках используется флеш типа MLC (плотность 2 бита на ячейку) и в будущем широкое распространение получит TLC (3 бита на ячейку).

MLC имеет гарантированный ресурс 3000 циклов перезаписи. То есть при объёме накопителя 128Гб мы получаем:

128Гб*3000=384000Гб – теоретический предел записи

Для эксплуатации в разумный срок равный 5 годам получаем:

384000/5/365=210Гб/сутки=2.5Мбайт/сек – что записывать с такой скоростью в течении 5 лет круглосуточно?

Необходимо отметить, что в реальности на диск пишется данных больше чем есть. Существует служебная информация и алгоритмы выравнивания износа, которые не позволяют постоянно перезаписывать одни и те же блоки памяти, а время от времени переносят лежащие мёртвым грузом файлы в более использованные области, а освободившееся место начинают использовать для новых записей. И так по кругу. На практике в худшем случае на каждый гигабайт полезных данных в память записывается максимум 1.5Гб.

Расчет выше, вёлся для диска размером 128Гб, а для 256 и 512 ресурс записи будет соответственно в 2 и 4 раза больше, за  счёт большего количества памяти.

У большей части производителей в условиях гарантии оговорено, что гарантия 3 года или 35Тб записанных данных (чаще независимо от размера диска), что составляет примерно 20Гб записи в день. Конечно это перестраховка, а реальный ресурс примерно соответствует теоретическим значениям и это доказано энтузиастами, которые вывели из строя не один десяток SSD постоянной записью, чтобы узнать истинное положение дел.

Для тех, кто боится и думает что запись на его компьютере идёт сотнями гигабайт в день, была создана программа SSDReady, она считает объём записанной на диск информации. Но должен предупредить, что при подсчёте записи она имеет погрешность процентов 10, а так же при оценке времени жизни диска пользуется официальными значениями ресурса записи, который как говорилось ранее, обычно составляет 35Тб. Но для общей оценки количества записи эта утилита подходит лучше всего. Даже более худшие SSD на памяти типа TLC с количеством циклов перезаписи в 1000, на практике обеспечивают перезапись 100Тб информации для модели на 128Гб.

В итоге про миф с флеш-памятью можно сказать, что ещё никому при практическом использовании не удалось использовать весь ресурс записи. При среднем применении действительно очень трудно записать за сутки даже 20Гб. Конечно, если вы профессионально занимаетесь серьёзными графическими пакетами с большими объёмами данных фото-видео, то вполне вероятно что года за 3 вам удастся неимоверными усилиями подобраться к пределу. Правда в этом случае износ будет вполне оправдан, т.к. будет получено ускорение обработки данных, так же можно оправдать износ при  применении SSD в небольшом, но нагруженном сервере. Разумеется есть и специальные SSD с повышенным ресурсом, но их производительность как правило заметно ниже, а стоимость позволяет купить около 3-5 дисков обычного применения.

- Операционную систему нужно настраивать для использования SSD: переносить (или отключать) файл подкачки, временные папки программ, отключать режим гибернации и т.д.

Такие советы призваны экономить ресурс записи, а его почти нереально использовать на практике, даже сильно стараясь. Кроме того, такие советы могут даже серьёзно снизить производительность и повлиять на стабильность работы. Если на диск устанавливается Windows 7/8, то абсолютно ничего делать не нужно (кроме активации режима AHCI в БИОСе), операционная  система сама поймёт что это SSD диск и сделает некоторые оптимизации. Если же операционная система копируется с обычного диска на SSD, то тут действительно стоит воспользоваться некоторыми советами и как минимум проверить включена ли команда TRIM и отключить плановую дефрагментацию на этом разделе, если она включена.

На этом основные мифы надеюсь развеяны.

В заключении скажу, что наверняка я не смогу убедить всех, но люди начавшие пользоваться SSD дисками для операционной системы и программ, теперь лишь в страшных снах видят переход обратно к классическим жестким дискам. А мифы о ненадёжности и быстром износе развеиваются сами собой в первые месяцы использования.

Если у вас появились вопросы, то не стесняемся писать комментарии.