Статьи по компьютерам
Накопители »
»

SSD и иже с ним. Часть 1

SSD и иже с ним

О твердотельных накопителях или Solid-State Drives (SSD) сегодня говорить модно.
Им прочат великое будущее и много чего ещё.
Но так ли хорош SSD, как его малюют?
Попробуем разобраться.

Несколько общих слов

Под аббревиатурой SSD скрывается выражение Solid-State Drive.
Как правило, перевод этого выражения звучит так: твердотельный накопитель.
Что же в нём такого «твёрдого»?
В отличие от привычных всем жёстких дисков, внутри SSD нет никаких движущихся частей.
Это приводит к уменьшению энергопотребления, нагрева и делает накопители невосприимчивыми к встряскам, ударам и т.п.
К тому же они совершенно бесшумны.

Для хранения информации используются ячейки памяти, которые могут быть либо типа флэш, либо типа RAM.
Да-да, не верьте расхожему мнению о том, что любой SSD — это большая и быстрая флэшка.
В основе зачастую используются те же физические элементы, но есть и принципиальные отличия.
Пока что мы поговорим о первом типе SSD, а о втором расскажем как-нибудь потом.

Сдайте ваши данные в ячейки 1F88-AE43

Краеугольным камнем любой флэш-памяти является ячейка (cell).
Ячейка по сути своей является транзистором с плавающим затвором.
Последний отличается от обычного транзистора (его устройство проходят в школьном курсе физики) наличием особой области, в которой электроны могут «задерживаться» на длительный срок — до 10 лет.
За счёт этого и происходит хранение информации.

Различают два типа флэш-памяти — NOR и NAND.
Принципиально они одинаковы и различаются только расположением контактов на транзисторах.
Самый популярный тип памяти это NAND.
Его производство обходится дешевле, но он не позволяет напрямую обращаться к каждой ячейке памяти.
Как мы увидим далее, это и необязательно.

SSD и иже с ним
Ячейка памяти

Следующим принципиальным отличием является тип ячейки по количеству хранимых данных.
Бывают Single Level Cell (SLC) и Multi Level Cell (MLC).
Первый тип позволяет хранить только один бит данных и работать с ним, второй — два и более бита.
Использование SLC позволяет достичь более высоких скоростей работы, но этот тип памяти дороже.
MLC, в свою очередь, медленнее и дешевле.

Причём этот параметр являются определяющим для конечной скорости всего накопителя: среднее время доступа к ячейкам MLC в 2 раза выше, чем к SLC.
Тип памяти всегда указывается производителем, поэтому можно легко сориентироваться.
Обратите внимание на то, что зачастую накопители на базе MLC могут оказаться даже медленнее традиционных HDD и стоить при этом намного дороже.

SSD и иже с ним
NOR-память

SSD и иже с ним
NAND-память

No speed limit

Итак, обычный флэш-накопитель и SSD работают на совершенно одинаковых физических элементах — ячейках памяти.
Откуда же получаются такие высокие скорости работы у SSD – до 230 Мбайт/с у Intel X25-M в режиме чтения.
Для сравнения, скорость чтения у WD Velociraptor в 2(!) раза меньше. Весь секрет заключается в том, что с ячейками памяти можно работать параллельно.

Представим себе такую ситуацию — необходимо считать файл, который занимает n условных блоков.
Для удобства примем, что размер блока одинаков для SSD и HDD (часто так и бывает).
Время доступа к блоку тоже будем считать одинаковым.
Как будет считывать данные жёсткий диск?
Его головка будет последовательно проходить блоки и читать с них информацию.

А что же SSD?
Твердотельный накопитель может работать с несколькими потоками информации сразу!
Можно представить утопическую в общем случае ситуацию, когда у SSD имеется n каналов.
Тогда вся необходимая информация будет считана за … время доступа к одному блоку!
За это же время HDD успеет прочесть только один блок.
Особенно сильно прирост заметен при одновременном считывании нескольких файлов.

Каждый блок NAND-памяти может работать на скоростях 5-40 МБайт/с.
Количество каналов в современных устройствах чаще всего лежит в пределах от 4 до 10.
Отсюда можно посчитать максимальную пропускную способность таких девайсов … до 400 МБайт/с, т.е. раза в 3-4 выше таковой для обычных HDD.
На практике же она не пересекает заветный порог в 250 МБайт/с (см. выше).

1 · 2
Статьи по компьютерам