Купівля твердотільного накопичувача: 20 термінів, які вам потрібно знати

Стати SSD-Fluent

Якщо ви купуєте твердотільний накопичувач - як новий завантажувальний диск, або як кеш-прискорення доступу для існуючого завантажувального жорсткого диска - вам, ймовірно, достатньо технічно обґрунтованих, щоб зануритися в внутрішні приміщення вашого робочого столу чи ноутбука . Тим не менше, рій постійно розвивається жаргону гуде навколо SSD-дисків, а деякі з них дивують навіть серйозних любителів ПК. Мало того, але не кожна специфікація, яку цитують виробники SSD, обов'язково має значення під час покупки.

У цей час важко придбати поганий SSD для загального користування, але для початкових оновлень потрібно буде небагато фонових знань, щоб уникнути зайвих витрат. Дозвольте нам бути вашим посібником. Ось буквар на 101 рівень до мови, якою потрібно розмовляти з SSD.

Прошивка

Прошивка посилається на програмне забезпечення "набір інструкцій", що зберігається на SSD в енергонезалежній пам'яті. Коротше кажучи, він керує роботою приводу. Прошивка в контексті SSD посилається на номер версії і може бути легко модернізована, як правило, через утиліту виробника. Прошивка, як правило, прив’язана до конкретної марки та моделі контролера, тому оновлення прошивки для даного чіпа SSD-контролера часто можна впроваджувати на декількох накопичувачах виробників, як тільки кожен виробник пакує оновлення мікропрограмного забезпечення для своїх накопичувачів. Оновлення прошивки зазвичай поширюються через розділ підтримки веб-сайту виробника SSD.

Оновлення мікропрограмного забезпечення може вирішувати проблеми продуктивності на даному диску. Також зауважте, що накопичувач, який є на ринку певний час, можливо, постачається з більш ранньою версією прошивки певного контролера на початку та новітньою пізніше, що означає, що продуктивність або стабільність можуть змінюватися в залежності від конкретного зразка, який ви купуєте.

Кешування SSD

SSD може бути встановлений як завантажувальний диск, з можливістю встановлення програм і даних на ньому (залежно від ємності SSD та того, чи може система вмістити вторинний накопичувач "даних"). Ви побачите максимальну перевагу швидкості від даного SSD, якщо він використовується таким чином. Але інший режим, в якому використовуються SSD, є кеш-пам'яттю, як правило, в системі із встановленим на диску завантажувальним жорстким диском. У такому порядку розташування система використовує SSD для тимчасового зберігання часто доступних даних (програмні файли, великі файли даних, частини ОС) для швидшого доступу з твердотільної пам'яті, ніж з платівки. Це управляється автоматично через систему, як правило, за допомогою такої технології, як Intel SRT (пояснено трохи пізніше).

Кешування SSD іноді реалізовувалося в ультрабуках Windows (в яких обов'язковою умовою є завантажувальний диск SSD або розташування кеша SSD). На настільних комп'ютерах кеш SSD може бути реалізований за допомогою звичайного SATA SSD малої ємності в 2, 5-дюймовому форм-факторі або, в деяких старих реалізаціях, через модуль SSD SSD. Новішою версією цієї техніки є технологія Intel Optane Memory, про яку ми розповімо далі в цій історії.

Серійна ATA

Послідовна ATA, часто скорочена до SATA, певний час була стандартним інтерфейсом шини для накопичувачів всередині споживчих та ділових ПК. Його використовують як на жорстких дисках, на SSD, так і на оптичних накопичувачах. І хоча SSD входять в інші інтерфейси та конструкції (особливо M.2; див. Нижче), SATA SSD у своєму 2, 5-дюймовому форм-факторі є найбільш звичним для модернізаторів.

Типовий 2, 5-дюймовий SSD з фізичним інтерфейсом SATA матиме як роз'єм даних SATA (який підключається на робочому столі до одного з портів SATA на материнській платі), так і більш широкий роз'єм живлення типу "SATA" (який підключається до джерела живлення SATA, що надходить від джерела живлення). Всередині ноутбука ці роз'єми на накопичувачі, як правило, з'єднуються за допомогою провідного з'єднання або дуже короткого стрічкового кабелю з обома роз'ємами на ньому.

Інтерфейс SATA також описує характер шини даних, яку використовує SSD, тому деякі диски M.2 (які використовують зовсім інший фізичний роз'єм; докладніше про них нижче) насправді маршрутизують свої дані по шині SATA. Сам SATA має показники швидкості, і ті, які ви побачите на будь-яких SSD, які ви розглядаєте, - це SATA 2 і SATA 3, які по-різному називають "SATA II" / "SATA 3Gbps" або "SATA III" / "SATA 6Gbps" відповідно . Вони вказують на максимальну швидкість передачі даних, яка можлива на диску, припускаючи, що він встановлений на ПК з інтерфейсом SATA, що підтримує той же стандарт.

У поточних накопичувачах шини SATA стандарт SATA III / SATA 6Gbps є стандартним; ми згадуємо про це у випадку, якщо ви купуєте старі, б / у або незберігаючі накопичувачі, які можуть бути лише 3 Гбіт / с. Для отримання максимальної переваги пропускної здатності SATA 6Gbps, SSD 6Gbps повинен бути підключений до 6Gbps-сумісного порту SATA. Підключений до порту SATA II, він буде працювати, але максимальна швидкість передачі даних буде обмежена 3 Гбіт / с. Це буде лише проблема, на яку слід звертати увагу при оновленні старого ПК.

mSATA

mSATA визначає як фактор форми, так і фізичний інтерфейс для компактних SSD. MSATA SSD може використовуватися як завантажувальний диск (у старшому компактному ноутбуці чи планшеті) або як "кеш-пам'ять SSD" (визначено вище), прискорюючи роботу механічного жорсткого диска шляхом динамічного розміщення часто доступних файлів або системи / програмні елементи. Це, однак, формат завмирає.

MSATA SSD - це гола плата, на відміну від вкладеної конструкції 2, 5-дюймового SSD. (Він нагадує, а іноді і помиляється, на карту Mini-PCI.) Він матиме лезовий тип даних та роз'єм живлення, який підключається до одного слота mSATA. Підмножина материнських плат настільних ПК кілька років тому містила на них слоти mSATA, що дозволило встановити на кеш-пам'яті SSD mSATA для кешування. Але mSATA значною мірою витіснив фактор форми M.2. Тут у 2018 році оновлення SSD на mSATA найбільше цікавить користувачів старих ноутбуків, які бажають оновити завантажувальний диск mSATA на своїх машинах.

М.2

Раніше відомий як NGFF (Next Generation Form Factor), твердотільні накопичувачі M.2, як і їх попередники mSATA, являють собою невеликі плати, обшиті флеш-пам'яттю та мікросхемами контролера, а не пристрої у формі плит, що містять ці чіпи. Останні дають виробникам ноутбуків та настільних ПК швидше зберігання даних, які є взаємозамінними за допомогою 2, 5-дюймових жорстких дисків, але mSATA та M.2 дозволяють набагато менші та більш стрункі конструкції.

SSD-диски M.2 поставляються в різних розмірах з накладкою гумок, зазвичай 80 мм, 60 мм або довжиною 42 мм на ширину 22 мм, з мікросхемами NAND на одній або обох сторонах. Важливо зазначити: SSD M.2, залежно від моделі, буде розроблений для використання на шині SATA або (більш швидкій) PCI Express. Багато сучасних доступних ноутбуків використовують дискові накопичувачі SATA M.2 як завантажувальний привід, тоді як преміальні моделі можуть обрати запчастини PCI Express. Різниця в продуктивності в реальному світі не колосальна, але ви хочете звернути увагу на те, що заради сумісності.

У більшості материнських плат пізньої моделі на сьогоднішній день є також слоти M.2. Вам доведеться виконати домашнє завдання, щоб з’ясувати, чи призначений такий слот для накопичувачів SATA або PCI Express-bus M.2. .

Пишіть цикли

Цей показник довговічності для SSD-дисків (також його називають "цикли стирання програми") є більш корисним як порівняльний атрибут, ніж як абсолютний. Він посилається на кількість разів, коли певна комірка пам'яті на SSD, ймовірно, буде терпіти стерти та переписати. (Зазвичай, коли комірка зношується, накопичувач виводить її з ладу і активує іншу комірку, якщо вона доступна, яка зберігається в резерві за допомогою "надмірного забезпечення".)

Насправді, більшість SSD-накопичувачів застаріли в плані ємності раніше, ніж можливо буде досягнуто обмеження їх запису. Однак ви, як правило, бачите більш високі характеристики циклу запису для преміум-накопичувачів та накопичувачів, призначених для використання в середовищі сервера або центру обробки даних. Вони, як правило, базуються на SLC, на відміну від MLC або TLC пам'яті. (Більше про ці умови пізніше.)

TRIM Підтримка

Один важливий аспект того, як працює SSD: Перед тим, як записати на накопичувач, SSD потрібно стерти будь-які комірки пам’яті, повні даних, перш ніж він зможе перезаписати їх новими даними, якщо ці осередки призначення вже не порожні. Це стає більшою проблемою, коли диск починає заповнюватися, а вже використовувані комірки - єдині, доступні для запису. Якщо ви робите ці "роботи з обслуговування" одночасно, коли ви намагаєтеся виконати запис даних, це може уповільнити продуктивність.

Підтримувана в Windows 7 і пізніших версіях, команда TRIM заздалегідь опікується цим завданням, заздалегідь заздалегідь і попередньо витираючи наявні комірки, що містять дані для видалення, щоб вони були готові до запису, коли настане час. Утиліти програмного забезпечення вашого SSD, а також безкоштовна програма, як-от Crystal DiskInfo, можуть повідомити, чи активовано TRIM.

Режим RAPID

Режим RAPID є власною назвою Samsung за технологією SSD RAM-накопичувача. Він був включений, починаючи з своєї лінійки накопичувачів SSD 840 EVO поза коробкою, а також впроваджувався через безкоштовне завантаження для деяких старих SSD-дисків Samsung. Він розшифровується як "Прискорена обробка даних вводу-виводу в режимі реального часу", і він працює під Windows 7 та пізнішими версіями.

У ній частиною вашої основної системної пам’яті, яка забезпечує швидший доступ, ніж навіть флеш-пам’ять на вашому SSD, управляється через спеціальний драйвер для прискорення передачі даних. Це робиться шляхом кешування часто доступних даних користувачів та файлів додатків. Це може зробити базову продуктивність надзвичайно спритною, але знайте, що можливий мінус у режимі RAPID: Будь-які втрати електроенергії, що трапляються, означають, що будь-які дані в нестабільному кеш-пам'яті оперативної пам'яті будуть втрачені. (Пам'ятайте: системна пам'ять повинна залишатися живленням, щоб зберегти її вміст; чіпи NAND на SSD не роблять.)

NAND Flash

Спалах NAND - це загальний термін для кремнієвих мікросхем, які містять фактичне сховище на SSD. ("NAND" на технічному рівні відноситься до типу логічних воріт, що використовуються в базовій структурі пам'яті.) По суті, SSD будь-якої смуги - це плата з вбудованими мікросхемами NAND, якими керує контролер (визначено пізніше у цій історії). Цей вид пам’яті є енергонезалежним, тобто він не потребує постійного живлення для підтримки збережених на ньому даних.

Виробник NAND на SSD може або не може відповідати фактичній марці SSD. (Наприклад, SSD-диски Samsung передбачувано містять Samsung NAND, оскільки компанія також виробляє пам'ять.) Здебільшого конкретний виробник NAND не є фактором придбання SSD-диска, хоча вид NAND (SLC, MLC, або TLC, визначений нижче), може бути, залежно від того, як ви будете використовувати свій SSD.

SLC, MLC та TLC NAND

Ці три типи пам'яті є основним видом мікросхем NAND, що спостерігаються на сучасних SSD. Найпоширенішими в перші дні споживчих SSD були MLC (багаторівнева комірка) та SLC (однорівнева комірка). MLC, як правило, дешевший з двох. "Багаторівневий" MLC відноситься до здатності кожної комірки пам'яті MLC, в більшості випадків, приймати чотири стани і, таким чином, два біта на комірку завдяки своїй архітектурі. (Осередки пам'яті SLC можуть існувати лише у двох станах, 1 і 0, і таким чином зберігати один біт на комірку.)

Загалом, SLC стабільніший протягом триваліших періодів, але також дорожчий. Більша щільність MLC робить його дешевшим у виробництві (ви отримуєте більше чіпсів із заданої вафель), але компенсація помилок у прошивці необхідна для того, щоб це перевіряти. MLC також має тенденцію до оцінки за менший цикл читання / запису, ніж SLC. Варіант MLC, підприємство MLC (eMLC), використовує технології, що запобігають зносу клітин і, таким чином, втрату даних, а накопичувачі преміум-ціни на основі цих "стабільніших" накопичувачів продаються для бізнесу або середовища з високим доступом.

Тоді є TLC. Він став новим типом пам’яті спочатку через Samsung на своїх SSD-дисках серії 840, а інші виробники NAND також стрибали на борту. Стоячи "комірка трирівневого рівня", TLC може розміщувати вісім станів і три біта на комірку. Ще більша щільність підштовхує вартість, але TLC вимагає ще більше накладних виправлень помилок, а підвищена складність і різні напруги на клітку означають швидше швидке зношування на одну клітинку, а всі інші рівні. TLC, однак, поширився на споживчих SSD, які не піддаються критичним завданням, навантаженням для підприємств.

Наступна еволюція, 3D NAND, очевидна в безлічі 3D-дисків для споживачів, заснованих на TLC; з цим архітектура бачить, що клітини пам'яті "складені" в тривимірному просторі, а не просто викладені площинно. Технічна специфіка не має значення для більшості споживачів покупців, але поява 3D TLC посилила конкуренцію серед основних SSD-плеєрів.

Контролер

Кремнієвий чіп, який виконує функцію "копа" для SSD, контролер, як правило, є найбільшим диференціатором серед SSD, якщо ви потрапляєте в технічні бур'яни. Деякі виробники SSD протягом багатьох років придбали виробників контролерів і включили ці технології в доморощені контролери (наприклад, Indilinx і OCZ, до того, як OCZ придбав Toshiba), а інші використовують широко використовувані контролери від компаній, таких як Marvell і Phison. Приводи з тим же бортовим контролером і однаковою ємністю прагнуть працювати аналогічно, хоча різні версії мікропрограмного забезпечення та інші фактори можуть вносити зміни.

Привід Z-Висота

З типовим 2, 5-дюймовим SSD "z-висота" відноситься до товщини накопичувача. Певний час 2, 5-дюймові SSD-диски виходили на дві загальні z-висоти, 7 мм та 9, 5 мм, хоча 7 мм зараз переважають. Це не має великого значення для дисків, встановлених на настільному ПК, які можуть легко розміщувати диски будь-якої висоти, але для встановлення ноутбука z-висота може бути вирішальною.

Хоча зараз багато тонких ноутбуків використовують M.2 SSD-накопичувачі або припаяні накопичувачі, для старих моделей, які використовують 2, 5-дюймовий SSD або жорсткий диск, може знадобитися накопичувач висотою 7 мм або 9, 5 мм, щоб підходити, залежно від дизайну. Деякі виробники SSD включатимуть «розпір» (як правило, каркас із пластику) зі своїми 7-міліметровими моделями, що допоможе їм надійно поміститися у відсік для ноутбука, призначений для накопичувача товщиною 9, 5 мм, не коливаючись навколо.

Міграційне програмне забезпечення

Як категорія, це програмне забезпечення, яке може бути, а може і не постачатися разом із SSD, щоб допомогти скопіювати вихідний диск на SSD. (Найімовірніший сценарій, в якому він буде використовуватися, це якщо ви плануєте встановити SSD як завантажувальний диск.) Неможливо просто скопіювати завантажувальний жорсткий диск на SSD, побіжно, в Windows та мати SSD бути завантажувальним. Оскільки ця операція повинна відбуватися за межами Windows, потрібне спеціальне програмне забезпечення.

Однак, відсутність програмного забезпечення для міграції не повинно бути вбивцею; безкоштовно, наприклад, копія диска EaseUS може зайняти своє місце. Деякі SSD-диски доповнять програмне забезпечення для міграції кабелем SATA-USB (для передачі вмісту ноутбука через USB); коли це включено, SSD часто продається як "комплект для оновлення ноутбука".

Надмірне забезпечення

Оскільки комірки пам'яті з часом виходять з ладу, коли вони записуються та стираються знову і знову, ефективна ємність SSD може поступово знижуватися, коли осередки пам’яті випадають із роботи. Деякі виробники SSD-дисків, щоб запобігти цьому, забезпечують більше пам’яті, ніж рекламується, або «надмірно забезпечують» накопичувач, по суті залишаючи частину для дощового дня. Надмірне забезпечення також може пояснити невеликі розбіжності в опублікованих ємностях для накопичувачів того ж грубого класу (скажімо, 240 ГБ проти 250 ГБ проти 256 ГБ).

Ви не зможете побачити цю додаткову пам'ять у рекламованій ємності накопичувача або в звичайному режимі; Прошивка диска може непомітно передавати деякі з цих осередків в Інтернеті, оскільки інші гинуть. Але це ознака того, що виробник SSD бере участь у поступовій смертності клітин. Вторинне врахування: надмірне забезпечення означає, що SSD може записувати на більш широкий діапазон комірок, що пропорційно зменшує знос усього масиву.

Послідовні та 4К читання та записи

Найпоширеніші програми програмного забезпечення, орієнтовані на SSD, включаючи утиліти AS-SSD та Crystal DiskMark, які ми використовуємо в наших тестах, зазвичай перевіряють два види передачі даних: послідовне зчитування / запис та випадкове (зазвичай "4K") читання / запис. Послідовне читання та запис включає великі файли; тестування таким чином дає уявлення про швидкість при передачі великої кількості даних. Цей термін є перепоною таких операцій на звичайних жорстких дисках, у яких великі файли часто мають більшість частин поспіль, у фізичній близькості, на фактичній платі диска.

Випадково читає і записує, з іншого боку, доступ до невеликих (зазвичай розміром 4 К) блоків даних, імітуючи пристрій збереження та зчитування набагато менших бітів даних, розкиданих по диску. Про всі ці заходи повідомляється в мегабайтах за секунду (Мбіт / с або МБ / секунду), чим вище, тим краще. Зауважте, що коли звіт постачальників SSD вимагає швидкості читання і запису, вони зазвичай є послідовними номерами, тому що більшість доступів даних на клієнтському ПК, як правило, є послідовними, а також тому, що ці цифри виглядають найбільшими. Деякі виробники програмного забезпечення та SSD повідомляють про такі дані в IOPS (операції введення / виводу в секунду).

MTBF

Для "середнього часу між відмовами", це ще одна специфікація, яка, якщо це взагалі має сенс під час покупки, корисна лише для порівняння між дисками того ж виробника. Це показник очікуваної швидкості відмов у сукупності приводів, а не як прогнозований абсолютний термін служби будь-якого даного приводу в годинах. (MTBF часто цитується як міра для інших видів комп'ютерного обладнання, таких як накопичувачі дисків, але він корисний лише як міра в апараті власного типу.)

Стандарт JEDEC визначає тестування SSD на довговічність у режимі читання та запису, але не завжди зрозуміло, чи вказаний постачальник SSD використовує ті самі показники та навантаження як інший для перевірки на довговічність. Як результат, MTBF насправді актуальні лише для покупців, якщо ви дивитеся на накопичувачі в межах одних і тих же виробників.

Знос вирівнювання

Вирівнювання зносу - це внутрішня техніка управління, яка використовується прошивкою твердотільних дисків для максимальної життєздатності всієї пам'яті на диску. У ньому операції запису та стирання розповсюджуються на весь диск, а не концентруються на одному блоці комірок знову і знову, навіть якщо диск не заповнений до ємності. Оскільки всі комірки мають кінцеве життя / переписування, це "зношує" комірки на диску, рівномірно.

PCI Express AIB SSD

Як ми зазначали раніше, ряд SSD-дисків M.2 використовують інтерфейс шини PCI Express, на відміну від SATA. Але ви також можете знайти твердотілі накопичувачі, розроблені за допомогою фізичного інтерфейсу PCI Express, щоб вони вміщувались у слоти розширення PCI Express настільних ПК як фактичні карти. Ці SSD-диски "додаткової плати" (AIB) встановлюються як відеокарта. Вони використовуватимуть як шину даних PCI Express, так і слот PCI Express.

Деякі з цих карт PCIe мають на борту кремній і спалах кремнію; інші, наприклад, Kingston HyperX Predator PCIe SSD, по суті, є накопичувачами M.2, встановленими на адаптерних картах, для материнських плат, у яких відсутні слоти M.2.

Технологія розумного реагування (СТО)

SRT - це технологія Intel, яка дозволяє встановлювати твердотільний накопичувач низької ємності як високошвидкісний кеш для стандартного жорсткого диска. Він дебютував кілька років тому з чіпсетом Z68 від Intel, і для його реалізації вам знадобиться сумісний ПК на базі Intel, а також будь-який SSD і жорсткий диск. Якщо SRT активний, система поступово "дізнається", які файли та системні елементи ви найбільше використовуєте, кешуючи їх на SSD для швидшого доступу. Таким чином, ви можете отримати перевагу недорогої високої ємності звичайного жорсткого диска разом із деякою швидкістю доступу SSD.

Реалізація SRT має сенс, якщо у вас вже є жорсткий диск як завантажувальний диск і не хочете піти на проблему зробити SSD вашим завантажувальним накопичувачем. Однак з часом завантажувальні SSD ємністю 256 Гб і більше стали настільки дешевими, що в даний час існує менше стимулів робити СТО з витрат; ці потужності досить великі, оскільки завантажувальні та програмні диски для більшості покупців. І залежно від налаштування вашої системи, можливо, знадобиться перевстановити Windows на жорсткому диску, у будь-якому випадку, щоб правильно налаштувати речі для SRT.

SATA Express

Перші материнські плати, що підтримують SATA Express, почали з’являтися для настільних ПК з хвилею плат у травні 2014 року на базі мікросхем Intel Z97 та H97. Але, на жаль, обіцяні SSD-диски SATA Express, які мали використовувати ці порти, так і не надійшли.

SATA Express реалізується за допомогою спеціального роз'єму на материнській платі, який нагадує внутрішній порт SATA, але вводиться інакше. По суті, він використовує той же принцип, що і PCIe SSD, оскільки SSD використовує смуги PCI Express для більшої пропускної здатності. Однак диски M.2 виграли цю битву, і SATA Express тепер застаріла. Однак ми згадуємо це у випадку, якщо у вас є настільний ПК кілька років тому, на якому є один або кілька таких портів. Ні, на жаль, ви не знайдете для цього SSD.

Додатковий кредит: два бонусні умови

NVMe

Енергонезалежна пам'ять Express - це відкритий стандарт, підтримуваний більш ніж п’ятьма десятками компаній для доступу до твердотільних накопичувачів через шину PCI Express. (Усі накопичувачі NVMe є накопичувачами PCIe, але не всі PCIe SSD є компонентами, сумісними з NVMe.) По суті, це протокол передачі, який замінює протокол AHCI, який використовується накопичувачами SATA. Спочатку AHCI був розроблений для жорстких дисків на платформі, тоді як NVMe був розроблений з нуля для зберігання на основі флеш-пам'яті.

Розроблений як для того, щоб скористатися низькою затримкою SSD та внутрішнім паралелізмом, так і для усунення потреби в драйверах, характерних для пристроїв, NVMe дозволяє значно швидше швидкості передачі даних, ніж SATA / AHCI, завдяки чому це абревіатура шукати, якщо ви хочете найшвидший SSD в наявності. Зауважте, що більш стара система може не завантажуватися з накопичувача NVMe.

Оптан

Optane є торговою маркою Intel для пам'яті 3D Xpoint (вимовляється "перехресна точка"), яку вона спільно розробила з Micron, який є нестабільним - як спалах NAND, він зберігає дані при відключенні живлення - але швидше, ніж NAND, і майже так само швидко, як DRAM. Він дебютував у квітні 2017 року в невеликих кеш-модулях розміром 16 ГБ та 32 ГБ (в заплутаному розумінні "Оптана пам'ять") для настільних комп'ютерів із жорсткими дисками SATA. Розміщений між процесором і повільним жорстким диском, Optane Memory служив прискорювачем системи, підвищуючи чутливість і скорочуючи час завантаження програми.

У грудні 2017 року Optane здійснив перехід до повноцінних SSD-дисків потужністю 280 ГБ і 480 ГБ, серії Intel 900P, доступних у 2, 5-дюймових або PCIe AIB форм-факторах. Ці накопичувачі витрачають більше енергії та (при цьому пишуть) коштують приблизно вдвічі дорожче за гігабайт, ніж NVMe SSD, але вони блискавично спокушають любителів настільних ПК із сучасними процесорами Intel та Windows 10.