Какие бывают накопители твердые мягкие оптические магнитные твердотельные мягкотельные
Твердотельные накопители завоевывают все большую популярность среди настольных и корпоративных систем хранения, хотя многие покупатели до сих пор плохо представляют, что это за устройства, как с ними обращаться, и на каком SSD надо остановить свой выбор. Данный материал поможет заполнить некоторые пробелы в памяти, в прямом и переносном смысле.
Для начала неплохо провести краткий экскурс в историю. Хотя сами SSD (Solid State Drive) начали появляться на клиентском рынке относительно недавно, принцип работы был понятен и изобретен, фактически, вместе с первыми микросхемами памяти. Долгое время в составе прототипов и типовых (узкоспециализированных) устройств применялись чипы, которые можно отнести к разряду DRAM, то есть энергозависимому типу памяти. Такие полупроводниковые системы хранения могли держать информацию в себе только до тех пор, пока поступает питание, а потому были снабжены мощными аккумуляторами и дополнительными «бесперебойниками».
Преимуществом энергозависимых SSD являлась чрезвычайно высокая скорость работы. Даже избыточная для машин того времени. Недостатками, помимо дополнительных систем поддержки питания, конечно же, была высокая стоимость готового устройства при относительно небольшой емкости. Впоследствии технология была трансформирована в современные RAM-диски, где на печатную плату с готовой обвязкой достаточно было установить совместимые модули оперативной памяти. В реалиях настоящего времени любой пользователь может скачать специальные платные или бесплатные утилиты, позволяющие создавать и настраивать RAM-диски, пользуясь оперативной памятью компьютера.
Накопитель на базе оперативной памяти
Вторая волна интереса к SSD нахлынула вместе с ростом популярности Flash-памяти в середине 90-х годов. Некоторые разработчики представили свои прототипы устройств, которые на этот раз отличались энергонезависимой памятью. Впрочем, идея не пошла в массы, так как на то время производство чипов Flash было довольно дорогим, а по таким параметрам, как скорость записи и емкость, твердотельные накопители многократно проигрывали традиционным жестким дискам на магнитных пластинах.
Сам по себе термин SSD можно применить к любому накопителю на базе полупроводниковых элементов, в том числе и к системам хранения в телефонах, смартфонах и другой технике. Тем не менее, прошло довольно много времени, до тех пор, пока выпуск NAND Flash памяти не был налажен до соответствующего уровня, позволяющего вывести на пользовательский рынок адекватные продукты по адекватной цене.
Страничная адресация
В страничной адресации в LUN table сохраняются адреса физических страниц. Размер логического блока при этом составляет порядка десятков килобайт.
Преимуществом страничной адресации является высокая скорость перезаписи данных, как последовательно, так и в случайном порядке. Недостатком является большой размер LUN table. Поэтому в состав большинства SSD входит микросхема оперативной памяти, объемом более 100 Мбайт.
На практике в основном применяются гибридные алгоритмы, сочетающие в себе оба варианта адресации. Например, в компактных накопителях (USB-флеш-накопитель, карта памяти SD) основная часть объема адресуется блочным методом, в то время, как часть объема, к которой часто производится обращение, адресуется постранично.
Такова структура и принципы работы накопителей на NAND флеш-памяти. О методах адресации FTL написано большое количество научных статьей и запатентовано множество решений. Производители контроллеров непрерывно работают над совершенствованием ПО даже после выхода продукта на рынок. В целом, программное обеспечение является неотъемлемой частью контроллера, и его описание заслуживает отдельной статьи.
Блочная адресация
В блочной адресации размер логического блока соответствует размеру физического блока. В свою очередь в массиве LUN table с индексом, равным адресу логического блока, указывается значение, соответствующее адресу физического блока. Для изменения части блока необходимо переписать весь блок целиком.
Преимуществом блочной адресации является малый размер LUN table, что актуально для устройств с малым объемом оперативной памяти, таких как USB-флеш-накопитель или карта памяти microSD. Недостатком является то, что размер блока довольно большой (порядка мегабайтов), и для перезаписи малых объемов данных (например, 512 байт) приходится переписывать весь блок.
Выбираем внешний накопитель данных: 6 хороших моделей
Western Digital My Passport 1 TB
WD My Passport 1 TB — это компактный внешний жесткий диск в аккуратном пластиковом корпусе. При 2,5-дюймовом форм-факторе размеры модели составляют 81,5×16,3×110 мм, а вес - всего 170 граммов, так что его удобно носить с собой. Скорость чтения модели - около 135 Мбит/с, а скорость записи - 125 Мбит/с.
Однозначным плюсом WD My Passport 1 TB является тот факт, что во время работы он почти не шумит и не греется. Для дополнительной защиты данных производитель предлагает воспользоваться фирменной утилитой WD Backup. Диск можно приобрести в шести расцветках: белый, желтый, синий, красный, черный и оранжевый.
Transcend ESD250C
Transcend ESD250C представляет собой внешний твердотельный накопитель в стильном алюминиевом корпусе. C помощью разъема USB Type-C его можно подключить к компьютеру на Windows, MacOS и даже к Android-смартфону. Скорость записи и чтения составляет около 450 Мбит/сек. В комплект поставки устройства входит сразу два кабеля: USB -C на USB-C и USB-C на USB-А.
Встроенная утилита Transcend Elite позволяет шифровать информацию на диске, запускать резервное копирование и восстановление данных, синхронизировать файлы в исходные и целевые папки. Еще один приятный бонус – гарантия на Transcend ESD250C составляет 3 года. Из минусов стоит отметить небольшой нагрев корпуса до 40-50 градусов при активной работе устройства.
Toshiba Canvio Ready 1TB
Toshiba Canvio Ready 1TB относится к бюджетной линейке внешних жёстких дисков объемом в 1 Тбайт, также есть версии объемом в 512 Гбайт, 2 Тбайт и 3 Тбайт. Корпус модели изготовлен из матового пластика, который не оставляет на себе отпечатки пальцев, но при этом довольно легко царапается. Диск отлично подойдет для хранения фото- и видеоархива и других больших файлов.
В модели используется интерфейс USB 3.0, но скорость чтения составляет около 97 Мбайт/сек, а скорость записи – 92 Мбайт/сек. Не самый высокий показатель, но неплохой, если учитывать стоимость устройства. Среди приятных бонусов – жесткий диск укреплен вибропоглащающими вставками, которые защищают его от внешних воздействий.
ADATA HD330
Самый значительный недостаток жестких дисков – это их хрупкость. Поэтому корпус ADATA HD330 специально защищен от возможных падений и ударов – диск заключен в толстый силиконовый чехол. Скорость у накопителя средняя для HDD – 129 Мбит/с при чтении и 128 Мбит/с при записи.
Комплект поставки самый стандартный: в него входит сам диск и провод для передачи данных. Также вместе с жестким диском идёт полезная утилита HDDtoGO, которую можно скачать отдельно. Благодаря ей удобно делать бэкап, проводить 256-битное шифрование и многое другое. Модель доступна в трёх цветах: черный, красный и голубой. Минусом ADATA HD330 является сам силиконовый чехол, который во время эксплуатации будет собирать пыль и мелкий мусор.
Seagate STEA2000400
Seagate STEA2000400 – это классический жесткий диск для ПК с форм-фактором 2,5" и интерфейсом USB 3.0. Его максимальная скорость составляет 500 Мбит/с, что отлично подойдет для любого рода задач. Также в линейке Expansion есть модели с объемом 500 Гбайт и 1 Тбайт, но мы советуем классический вариант на 2 Тбайт – у него лучшее соотношение цены и качества.
Модель поддерживает все технологии, которые свойственны современным жестким дискам, и даже улучшенный механизм управления питанием. Во время работы диск может нагреваться до 55 градусов, но это некритичное значение, свойственное большинству подобных устройств.
Samsung Portable SSD T5 500GB
Samsung – одна из первых компаний, которая начала выпускать внешние твердотельные накопители. Модель Portable SSD T5 500GB выполнена в форм-факторе 1.8" и работает по интерфейсу USB 3.1 Type-C. Скорость чтения составляет целых 540 Мбит/сек – неудивительно, что устройство с такими характеристиками стоит больше 8000 рублей.
В комплекте с моделью идет два кабеля-переходника: USB -C на USB-C и USB-C на USB-А. Накопитель можно использовать с ПК, консолями и даже с современными смартфонами, оснащенными разъемом USB Type-C.
Fujifilm и IBM сумели повысить емкость ленточных накопителей до 580 ТБ. Это новый мировой рекорд, и ни один современный жесткий диск не сможет сравниться с ними – самый емкий из них может хранить менее 30 ТБ. SSD – тоже не конкуренты, так как их предельная емкость пока не превышает 100 ТБ.
Скорость работы внешнего накопителя
Скорость работы внешнего накопителя данных состоит из скорости записи и чтения. Скорость записи определяет, насколько быстро будет сохранен файл на диск. Скорость же чтения отвечает за то, какой период времени потребуется для открытия программ и документов, которые находятся на устройстве. Сразу скажем, что скорость чтения более важный параметр и в первую очередь нужно смотреть на него.
Cамым хорошим показателем для внешних накопителей является скорость в 500-600 Мбит/сек. В недорогих моделях эта цифра ощутимо ниже.
Какой объем памяти выбрать
Вне зависимости от того, какой тип внешнего накопителя вы выберете, скорее всего, он будет служить вам не один год – так что экономить на объеме памяти не стоит. К тому же, чем больше размер хранилища, тем дешевле вам обойдется 1 Гбайт памяти.
Если вы занимаетесь профессиональной деятельностью, которая предполагает работы с большим объемом данных, то стоит смотреть в сторону моделей не меньше 1 Тбайт. Для домашнего использования хватит жесткого диска объемом в 1-2 Тбайт – этого будет достаточно для хранения фото и видео с отпуска и рабочих файлов. Если вы любите снимать ролики в высоком разрешении или смотреть фильмы в 4К и хотите хранить их на внешнем накопителе, то смело берите больший объем – от 2 Тбайт и выше.
С SSD ситуация сложнее – стоит хорошо подумать, какого объема памяти вам будет достаточно, ведь стоимость твердотельных накопителей растет в геометрической прогрессии в зависимости от их емкости. Например, Внешний SSD Transcend Transcend TS120GESD220C можно купить от 2360 рублей, а такую же модель, но на 480 Гбайт – уже от 5250 рублей. Также у SSD есть одна особенность – чем больше объем памяти у такого накопителя, тем больше циклов перезаписи он способен преодолеть, а значит, более долговечен.
Предыдущие рекорды
IBM и Fujifilm на протяжении многих лет совместно работают над увеличением емкости ленточных накопителей. В апреле 2015 г. им удалось добиться плотности записи 123 Гбит на квадратный дюйм и получить итоговую вместимость в размере 220 ТБ для несжатых данных. В данном случае частицы феррита стронция еще не использовались – компании применяли ленту на основе феррита бария.
Но IBM сотрудничает не только с Fujifilm – в списке ее партнеров есть еще одна японская компания, Sony. Совместными усилиями в декабре 2017 г. они создали ленточный накопитель с плотностью записи 201 Гбит на квадратный дюйм и емкостью 330 ТБ.
NAND Flash память
Память — это один из важнейших узлов твердотельного накопителя. От нее зависит скорость работы и надежность устройства. Любая NAND Flash-память имеет ограниченное число циклов перезаписи ячеек. В конечном итоге ячейка не сможет произвести запись информации и выйдет из строя.
Чтобы накопитель можно было использовать как можно дольше, используются в основном две технологии. Первая — программная. Контроллер занят тем, что постоянно следит за всеми ячейками и их степенью износа, распределяя нагрузку. Вторая степень защиты — аппаратная, когда управляющая микросхема резервирует часть памяти, под нужды замены в случае чрезмерного износа.
Разработчики постоянно говорят о новых типах памяти, но до дела толком не доходит. Большинство наработок появляются лишь в редких продуктах корпоративного сегмента, или вообще назначены лишь предположительные сроки выхода продуктов в обозримом будущем. А в настоящее время на рынке присутствует три основных типа микросхем с ячейками SLC, MLC и TLC.
Аббревиатура SLC означает Single-Level Cell, то есть каждая ячейка в такой структуре способна хранить лишь один бит информации. Производство подобных микросхем несколько дороже, хотя основной проблемой является тот факт, что накопители на базе SLC имеют гораздо меньшую емкость (от 8 до 64 Гбайт). Зато такой SSD будет быстрее и надежнее, ведь свойства однобитовой ячейки позволяют перезаписывать ее от 60 000 до 100 000 раз.
Одним из известных клиентских накопителей был Intel X25-E емкостью 32 Гбайт и 64 Гбайт. Последний оценивался в сумму порядка 20 000 рублей. Например, сегодня за эти деньги можно взять накопитель не на 64 Гбайт, а на 960 Гбайт, хоть и с MLC-ячейками.
На данный момент рынок SLC-решений представлен крайне слабо.
Многоуровневая ячейка или MLC (Multi-Level Cell) является основной для большинства твердотельных накопителей. Правда, за словом «многоуровневая» почему-то закрепились именно двухбитовые ячейки. Продукция представлена широким ассортиментом и предлагает пользователю решения объемом от 8 Гбайт до 1 Тбайт. Скорость работы этих SSD высока. Хотя их надежность значительно ниже, цена за 1 Гбайт постоянно снижается. Изначально MLC-накопители предлагали до 10 000 циклов перезаписи, впоследствии этот показатель был снижен до 5000 и 3000 циклов.
Больше всего споров ведется над, как вы уже поняли, трехуровневыми ячейками типа TLC (Triple-Level Cell). Такие накопители могут оказаться дешевы в производстве, зато предлагают всего 1000-1500 циклов перезаписи. Не исключено, что в будущем эти цифры также дополнительно снизятся.
Контроллеры SSD
Без хорошего контроллера, способного быстро обрабатывать полученную информацию, любой твердотельный накопитель будет не более чем крупной и дорогой «флешкой» с разъемом SATA, а потому пора познакомиться с основными игроками на рынке логики для SSD.
Современные твердотельные накопители
Итогом развития полупроводников стали современные твердотельные накопители, которые работают по общему принципу. Основой SSD являются микросхемы NAND Flash памяти, а также управляющая микросхема-контроллер, некоторые из них также используют дополнительный небольшой объем буферной памяти. Все отличие модельного ряда устройств и является разницей между типом процессора и памяти, а также второстепенных технологий, версией микрокода и интерфейса передачи информации.
Хотя HDD по-прежнему являются наиболее дешевой и емкой единицей системы хранения компьютеров, твердотельные накопители продолжают активное наступление по всем фронтам. Исследователи одного из аналитических агентств пророчат для SSD 40% рынка, отнятых у жестких дисков, к 2016 году, но уже сейчас на прилавках лежит множество достойных решений по вменяемой цене (для своего уровня эффективности), ведь самое главное их преимущество — скорость работы.
В отличие от HDD, где требуется значительное для компьютерных масштабов время на запуск, позиционирование и считывание, SSD выполняет лишь часть из этих операций, и намного быстрее. Именно этим объясняется впечатляющее время доступа к файлам, «иммунитет» к фрагментации данных, а также быстрое чтение данных. Таким образом, SSD многократно ускоряет отклик и запуск установленных на него приложений, саму операционную систему и работу с файлами. Но за все приходится платить, поэтому за каждый гигабайт емкости приходится выкладывать неслыханную (в сравнении с HDD) сумму. Да к тому же еще и с ограниченным жизненным циклом. Именно так! Любой SSD обязательно «умрет» во время работы. Рано или поздно, но умрет. Восстановить ушедшую с ним информацию рядовому пользователю будет практически невозможно.
Технологии развиваются
Пока IBM и Fujifilm делают ставку на частицы феррита стронция, японские ученые разработали совершенно новый материал для изготовления магнитных лент. Его создали специалисты химического факультета Токийского университета – они назвали его «эпсилон-оксид железа» (ε-Fe2O3), и, по их заявлениям, магнитные ленты на его основе не только смогут вместить в себя гигантские объемы информации, но и обеспечат более надежное их хранение в сравнении с имеющимися в продаже лентами.
Модуль «Управление уязвимостями» на платформе Security Vision: как выявить и устранить уязвимости в своей ИТ-инфраструктуре
Впервые о существовании эписилон-оксида железа стало известно в начале ноября 2020 г. На какой стадии разработки находится новый материал, его изобретатели не уточняют. Также они не сообщают, какой плотности записи можно добиться при его использовании.
Тип внешнего накопителя
Сегодня на рынке можно найти два вида внешних накопителей — HDD и SSD. Первый также называют жестким диском – он представляет собой конструкцию из нескольких металлических дисков с магнитным напылением, в которой считывание и запись происходит при помощи специальной головки, перемещающаяся на высокой скорости по всей поверхности устройства. К плюсам жесткого диска стоит отнести низкую стоимость и большой объем памяти. Из минусов же мы отметим относительно низкую скорость записи, небольшой шум при работе и хрупкость – даже при первом падении устройство может выйти из строя.
Второй тип – SSD – это твердотельный накопитель, который состоит из небольших микросхем, размещенных на одной плате. Такой вид устройств имеет более высокую скорость работы, устойчив к несущественным падениям и бесшумен при работе. Однако SSD гораздо дороже HDD с аналогичным объемом памяти.
Новый мировой рекорд
Компании IBM и Fujifilm разработали ленточный накопитель, способный вмещать 580 ТБ (терабайтов информации). Как пишет портал Blocks&Files, это абсолютный мировой рекорд – до появления данной разработки в мире не существовало ни одного накопителя на магнитной ленте, способного хранить такой объем данных.
IBM и Fujifilm удалось добиться плотности записи 317 Гбит на квадратный дюйм. Для этого инженеры компаний при разработке самой ленты использовали частицы феррита стронция, которыми покрыли ее поверхность. Эту технологию создала и запатентовала компания Fujifilm. В современных ленточных накопителях, имеющихся в продаже, для покрытия магнитной ленты используется другой материал – частицы феррита бария.
Перейдя на феррит стронция, специалисты попутно уменьшили дорожки записи до 56,2 нм. Также им потребовалось сконструировать новую головку для чтения и записи, способную работать с уменьшенными дорожками и обладающую повышенной точностью перемещения – 3,2 нм. Итоговая длина магнитной ленты, способной удержать в себе полпетабайта информации, составила 1,255 километра.
По состоянию на декабрь 2020 г. плотность записи в 317 ГБ на квадратный дюйм, пишет портал SlashGear, в 27 раз превышала аналогичный параметр в современных ленточных накопителях, доступных для приобретения. IBM сравнила итоговую емкость ее совместной с Fujifilm разработки с «небольшой» стопкой компакт-дисков, состоящей из почти 787 тыс. CD общей высотой 944 метра.
Также новую разработку можно сравнить с одним из хранилищ данных, построенных IBM. В августе 2011 г. CNews писал о строительстве компанией крупнейшего (на тот момент) в мире ЦОДа вместимостью 120 ПБ (петабайтов), состоящем из 200 тыс. жестких дисков. Если бы его собирали на новых ленточных накопителях, без учета разницы в скорости доступа к данным, то для достижения такого объема их бы потребовалось всего около 210.
SSD и жесткие диски сильно отстали
Ленточные накопители – это довольно старый тип носителя информации. Магнитная лента была разработана еще в 30-х годах XX века и первоначально применялась для хранения звукозаписей. Первый случай ее использования для записи и хранения именно компьютерных данных был зафиксирован в 1951 г.
Между тем, несмотря на свой почти 100-летний возраст, магнитная лента не только не уступает, но и существенно опережает все современные накопители по объему хранимой информации. Для сравнения, самый емкий на момент публикации материала твердотельный накопитель (SSD) в мире имеет емкость 100 ТБ, что более чем в пять раз меньше на фоне нового творения IBM и Fujitsu.
Такую емкость, пишет портал TechRadar, имеет SSD Exadrive компании Nimbus. Его премьера состоялась в июле 2020 г., он выполнен в 3,5-дюймовом форм-факторе, более характерном для жестких дисков, и стоит $40 тыс. Также существует его 50-терабайтная версия за $12,5 тыс.
Жесткие диски отстают еще сильнее – объем современных накопителей такого класса в настоящее время не превышает 30 ТБ, хотя планы по увеличению их емкости у их производителей имеются. Как сообщал CNews, еще в ноябре 2019 г. компания Seagate заявила о своем стремлении выпустить первый в мире 50-терабайтного винчестер не позднее 2026 г. В декабре 2019 г. аналогичные планы раскрыл и ее основной конкурент – Western Digital.
Дисковый накопитель – важнейший компонент современного ПК. Именно там размещаются все устанавливаемые программы, там находятся документы и электронные книги, хранятся фотографии, музыка и фильмы. Какие типы дисковых накопителей доступны сегодня пользователям? Каковы их преимущества и недостатки? Как они устроены? Как следить за «здоровьем» дисковых накопителей? Расскажем обо всем по порядку.
Жесткие диски (Hard Disk Drive, HDD), или, правильнее, накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), в настоящее время – самый распространенный и доступный тип дисковых накопителей. Принцип работы таких устройств хранения данных основан на использовании свойств ферромагнитных материалов (отсюда и название этого типа накопителей). Именно таким материалом покрываются тонкие алюминиевые (у некоторых моделей – стеклянные) дисковидные пластины, которые затем насаживаются на общую ось – шпиндель. Посредством специального двигателя шпиндель раскручивается, вращая магнитные диски (у современных HDD их число достигает пяти).
Для записи и чтения информации с магнитных дисков используется считывающая головка. Ее передвижение в нужную точку пластины выполняется с помощью устройства позиционирования. Для записи данных, как правило, используются обе поверхности магнитного диска, то есть на каждую пластину приходится по две считывающие головки. Все головки собираются в один общий блок. Миниатюрные и легкие, считывающие головки парят в потоках воздуха, возникающих при вращении пластин, не касаясь их поверхности (высота «полета» составляет несколько нанометров, что в 100 раз меньше толщины человеческого волоса). Для их «посадки» предусмотрены специальные «парковочные зоны», падение же их на рабочую поверхность диска может привести к повреждению ферромагнитного слоя и, как следствие, к потере информации.
Попадание частиц пыли в столь тонкую механику просто недопустимо, именно поэтому все перечисленные компоненты жесткого диска помещаются в герметичный корпус.
Для управления работой компонентов и взаимодействия с компьютером HDD оснащается блоком электроники – эта небольшая плата крепится к нижней стороне корпуса диска. На ней, помимо прочего, располагается микросхема кэш-памяти, которая служит буфером и позволяет увеличить скорость обмена данными.
Для хранения информации на поверхности магнитных пластин формируются дорожки (треки), которые делятся на сектора. Все треки, в зависимости от удаленности от центра, сгруппированы в зоны, в пределах одной зоны количество секторов в треке одинаково. Равноудаленные от центра дорожки, находящиеся на разных магнитных дисках (и разных их поверхностях), образуют цилиндры.
Твердотельные диски (Solid State Disk, SSD) – относительно новый тип накопителей. По большому счету, «дисками» SSD называют в основном по традиции: чтобы подчеркнуть тот факт, что они являются альтернативой традиционным жестким дискам и выпускаются в корпусах тех же форм-факторов.
Хотя внешне твердотельные диски не слишком отличаются от HDD, по принципу работы это совершенно иные устройства. У SSD нет механических частей: внутри у них всего лишь печатная плата с распаянными на ней микросхемами.
Наибольшее распространение сегодня получили твердотельные накопители на чипах флэш-памяти NAND. В таких SSD используется один из двух типов NAND-чипов: SLC (Single-Cell) или MLC (Multi-Level Cell). Ячейки памяти у чипов SLC одноуровневые, в них может быть записан всего один бит данных. Микросхемы MLC состоят из ячеек памяти с более высокой плотностью записи, способных хранить по два и более бита информации. Диски MLC имеют большую емкость и стоят дешевле SLC-накопителей. Но есть у последних и преимущества: они надежнее и быстрее.
Для хранения данных в SSD-накопителях используются ячейки флэш-памяти. Для доступа к ним достаточно просто указать адрес нужной ячейки (правда, на деле контроллер накопителя оперирует более крупными массивами данных – блоками, которые, в свою очередь, состоят из страниц).
Чтобы ускорить работу SSD-накопителей, производители используют многоканальный (до 10 каналов) режим работы: контроллер устройства параллельно «общается» сразу с несколькими микросхемами памяти.
Эти устройства представляют собой накопители, оснащенные, наряду с обычным кэш-буфером, еще и несколькими сотнями (обычно 256) мегабайт флэш-памяти. Такие диски ориентированы прежде всего на использование в ноутбуках: скорость работы у них выше, а энергопотребление – ниже, чем у медленных ноутбучных HDD. Достигается это за счет того, что наиболее часто используемые данные хранятся не на магнитных пластинах, а во флэш-памяти. Однако реальный эффект от использования гибридных накопителей можно получить только в Windows Vista, с ее технологиями SuperFetch и ReadyBoost, позволяющими ускорить загрузку ОС и часто используемых программ.
Пока H-HDD не получили широкого распространения, поэтому в этой статье мы о них более говорить не будем.
Когда перед вами встает проблема выбора нового дискового накопителя, не стоит руководствоваться только желанием получить как можно больше гигабайт емкости за меньшие деньги. Правильнее будет здраво оценить свои потребности и сравнить их с возможностями, прежде всего финансовыми. Мы расскажем, что нужно учитывать при покупке нового дискового накопителя.
Первое, на что стоит обратить внимание при покупке нового дискового накопителя, – это интерфейс его подключения к компьютеру. На сегодняшний день в десктопах и ноутбуках наибольшее распространение получили диски с интерфейсом SATA, а в старых ПК довольно часто встречаются накопители с интерфейсом PATA, уже сходящим со сцены.
Для того чтобы узнать, какой из интерфейсов подключения дисков поддерживает ваш компьютер, проще всего взглянуть на описание установленной в нем материнской платы.
Для соединения дисков PATA с материнской платой используется широкий 80-жильный шлейф. Аккуратно сложить его – целое искусство. Максимальная длина такого шлейфа составляет 46 см, чего не всегда оказывается достаточно для подключения накопителей в больших корпусах. К одному такому шлейфу может быть подключено два устройства, совместно использующих этот канал для «общения» с компьютером. Максимальная скорость передачи данных может достигать 133 Мб/с (примерно 1 Гбит/с), причем пропускная способность канала делится между подключенными устройствами, так что реальная скорость будет как минимум в два раза ниже.
На сегодняшний день принято уже три версии спецификации интерфейса SATA: SATA 1.х, SATA 2.х и новая SATA 3.0. Поскольку интерфейс SATA 3.0 делает только первые шаги, интерес для нас, как для людей, собирающихся приобрести жесткий диск уже сегодня, представляют лишь две первые версии.
Уже при первом взгляде на диск с интерфейсом SATA становится очевидным его преимущество перед PATA – меньший размер разъема. Для передачи данных используется компактный 7-жильный кабель, длина которого к тому же может быть увеличена до 1 м. Подключение такого диска не составит труда даже новичку.
Для питания SATA-дисков разработан специальный 15-контактный разъем, поэтому перед покупкой убедитесь, что блок питания вашего ПК имеет соответствующие разъемы, в противном случае придется приобрести переходник.
Скорость передачи по шине Serial ATA также выше: у SATA – 1,5 Мбит/с, у SATA II – 3 Мбит/с, а у SATA 3.0 – уже 6 Мбит/с. Кроме того, в SATA II появилась функция NCQ – аппаратная установка очереди команд, которая позволяет менять порядок обращений к дисковому накопителю таким образом, чтобы сократить время, необходимое для перемещения считывающих головок. Применение этой функции становится особенно актуальным, если вы используете приложения произвольного доступа, которые требуют обращения к данным, находящимся в разных местах жесткого диска. Такая ситуация возникает при одновременной работе сразу с несколькими приложениями или базой данных. Но стоит помнить, для того что бы функция NCQ работала, ее поддержка необходима не только со стороны жесткого диска, но и SATA-контроллера материнской платы, который для этого должен работать в режиме AHСI.
если ваш компьютер поддерживает подключение дисковых накопителей с интерфейсом SATA, то выбор в пользу этого интерфейса однозначен.
Форм-фактор характеризует не только совокупность геометрических размеров жестких дисков, но и место расположения в них интерфейсных разъемов и крепежных отверстий.
Прежде чем покупать накопитель, нужно выяснить, диск какого типоразмера может быть установлен в ваш ПК. Современные дисковые накопители выпускаются в основном в двух форм-факторах – 3,5” и 2,5”. Первые предназначены для настольных компьютеров, вторые, как правило, устанавливаются в ноутбуки.
Особенно внимательно нужно подходить к выбору диска для ноутбука, поскольку, помимо форм-фактора, в этом случае требуется учитывать еще и монтажную высоту диска, которая у разных моделей неодинакова. Типичная монтажная высота 2,5-дюймовых дисков составляет 9,5 мм, но встречаются и накопители с монтажной высотой 12,5 мм (как правило, это HDD с тремя магнитными пластинами).
Кстати говоря, в настольные компьютеры, корпуса которых имеют корзины, рассчитанные на установку 3,5-дюймовых дисков, порой устанавливают и накопители форм-фактора 2,5”, для чего используются специальные крепления. Такой, на первый взгляд нерациональный шаг (2,5-дюймовые диски дороже 3,5-дюймовых) имеет смысл в том случае, если вы хотите максимально снизить энергопотребление своего ПК или создать особо тихую систему.
Далее:
Продолжение советов по выбору жесткого диска и советы по правильному уходу за ним
При выборе накопителя не стоит бездумно гнаться за гигабайтами. Прежде чем потратить деньги, определитесь, что вы собираетесь делать на своем компьютере. Если настольный ПК или ноутбук для вас – всего-навсего электронная печатная машинка с возможностью выхода в Интернет, вам будет достаточно жесткого диска небольшой емкости. Хотя в этом случае можно подумать и о приобретении SSD емкостью 32, 64 или 128 Гб: эти накопители бесшумны и имеют низкое энергопотребление. Если же компьютер для вас – это прежде всего центр мультимедийных развлечений, где хранятся фильмы, музыка и фотографии, то покупайте по максимуму. Однако стоит помнить, что стоимость 1 Гб дискового пространства изменяется в зависимости от емкости накопителя. Ее минимальную величину сегодня имеют жесткие диски емкостью 1 Тб среди 3,5-дюймовых моделей (около 3 руб. за 1 Гб) и 320 или 500 Гб – среди 2,5-дюймовых накопителей (6–7 руб. за 1 Гб).
большая емкость диска порой оказывается лишней. В настоящее время самая выгодная покупка – HDD форм-фактора 3,5” емкостью 1 Тб.
Надежность работы жесткого диска зависит не только от того, насколько качественно он изготовлен, но и от условий его эксплуатации. В поломке накопителя, как правило, бываем виноваты мы сами: к примеру, вибрации и перегрев, возникающие из-за неправильной эксплуатации диска, вряд ли поспособствуют увеличению срока его службы.
Если для вас крайне важна надежность накопителя и вы готовы за это платить, лучшим выбором будет покупка SSD. Если же этот тип накопителей вас не устраивает по причине дороговизны или небольшой емкости и вы решили покупать HDD, то для обеспечения большей надежности системы при прочих равных условиях стоит делать выбор в пользу моделей, имеющих меньшее количество магнитных пластин. Ведь вполне естественно, что чем меньше в устройстве механических компонентов, тем ниже вероятность выхода их из строя.
SSD – лучший выбор для систем, используемых в «полевых» условиях. При покупке HDD лучше отдавать предпочтение моделям с меньшим количеством магнитных пластин.
Если вы не занимаетесь видеомонтажом или редактированием фотографий (используемые для этого приложения активно работают с дисковой подсистемой компьютера, особенно если в системе мало оперативной памяти), то такие характеристики дисковых накопителей, как время доступа или скорость линейного чтения и записи, для вас не так уж и важны.
Если же производительность дискового накопителя является принципиальным вопросом, то при выборе стоит принимать во внимание ряд следующих моментов. Наименьшее время произвольного чтения и записи, что важно при выполнении таких задач, как редактирование баз данных или одновременная работа с несколькими приложениями, имеют твердотельные накопители. Особенно хороши при такой работе с данными SSD, основанные на SLC-чипах, и MLC-модели, оснащенные быстрыми многоканальными контроллерами. При этом стоит учесть, что время записи у SSD, как правило, значительно больше времени чтения (особенно это ощутимо у накопителей, основанных на чипах MLC). Объясняется этот факт довольно просто, достаточно лишь вспомнить, как работает SSD. Если для чтения данных этому накопителю достаточно лишь, переключив электрические линии, считать нужный блок, то при записи он должен выполнить несколько операций: считать блок, изменить в нем нужные данные и записать его вновь. Естественно, что это требует куда больше времени.
У HDD время чтения и записи сопоставимы. Для них важными параметрами являются время позиционирования считывающей головки и скорость вращения шпинделя. Чем меньше первое и выше вторая, тем быстрее под считывающей головкой окажется нужный сектор магнитной пластины. Большинство современных HDD для настольных ПК имеет скорость вращения шпинделя 7200 об./мин, хотя при желании можно приобрести и модели со сростью 10 000 об./мин. Для 2,5-дюймовых HDD типичной является скорость вращения шпинделя 5400 об./мин., но в продаже имеются и более быстрые накопители, 7200 об./мин.
если для вас крайне важна производительность дисковой подсистемы, то ваш выбор – дорогие твердотельные диски на SLC-чипах или MLC-памяти с «продвинутыми» контроллерами. Альтернативой им будут HDD с высокой скоростью вращения шпинделя.
Чем большим объемом кэш-памяти обладает диск, тем лучше. Благодаря наличию этого быстрого буфера, удается увеличить скорость работы с данными за счет использования алгоритмов упреждающего чтения и отложенной записи. Современные диски бывают оснащены 8, 16 или 32 Мб кэш-памяти.
Что касается SSD, то буфером оснащаются далеко не все модели. Эти диски и без того имеют высокую скорость произвольного доступа и поэтому могут обойтись без него.
Уровень шума
В последнее время пользователи стали предъявлять все более жесткие требования к уровню шума своих десктопов и ноутбуков. Большую популярность приобрели малошумные и бесшумные ПК. Хорошим подспорьем в создании подобных систем стали SSD: в силу своей природы эти устройства абсолютно бесшумны, а их низкое энергопотребление и тепловыделение позволяют обойтись без дополнительного охлаждения.
Следуя общей тенденции, производители HDD также выпустили ряд моделей с пониженным уровнем шума и уменьшенным энергопотреблением: у компании Samsung линейка таких дисков получила название EcoGreen F1, у Seagate – Barracuda LP, у Wester Digital – Caviar Green. В моделях этих серий разработчики вернулись к использованию низкой скорости вращения шпинделя 5400 об./мин. (у Barracuda LP – 5900 об./мин.). Эти диски работают практически бесшумно и, в отличие от SSD, дешевы, а их емкость достигает 2 Тб.
Итог: если вы планируете собрать бесшумный ПК, то лучшим выбором для такой системы станет SSD. Для этой же цели вполне подойдут и жесткие диски специальных «экологичных» серий с низкой скоростью вращения шпинделя.
«Самочувствие» дискового накопителя во многом зависит от того, в каких условиях ему приходится работать. Если вы хотите, чтобы ваш диск служил вам верой и правдой долгие годы, и желаете точно знать все о состоянии его «здоровья», следует соблюдать несколько простых правил и выполнять ряд несложных процедур. Каких именно? Об этом мы расскажем ниже.
Устанавливая жесткий диск в корпус своего ПК, постарайтесь устранить возможность передачи вибраций от корпуса на жесткий диск и обратно. В первом случае это может привести к появлению «битых» секторов, во втором сделает компьютер более шумным. Для того чтобы избежать негативного влияния вибрации, вам нужно использовать демпфирующее крепление. В простейшем случае для этого подойдут резиновые шайбы, прокладываемые при креплении между корпусом и жестким диском. Некоторые производители корпусов предусматривают специальные «салазки» и другие демпфирующие конструктивные элементы, например небольшие резиновые шайбы на корзинах для дисков.
, в связи с чем этого, безусловно, важного вопроса здесь коснемся лишь вскользь. Отметим пользу данной процедуры, способной повысить производительность жесткого диска, а порой и снизить издаваемый им шум благодаря оптимизации расположения данных на магнитных дисках и, как следствие, уменьшению количества перемещений магнитных головок при доступе к ним. Но все вышесказанное не относится к SSD. Если в вашей системе установлен твердотельный диск, то не стоит пытаться выполнить его дефрагментацию стандартными средствами: пользы от этого не будет никакой, даже напротив – лишний раз «погоняв» данные, вы просто добавите ячейкам лишние циклы перезаписи. Для дефрагментации, а правильнее сказать, оптимизации расположения данных на твердотельных накопителях используются специальные утилиты (например, модуль Hyper fast утилиты Diskeeper 2009).
Дисковые накопители, как любые другие компоненты компьютера, не любят высоких температур и поэтому требуют должного охлаждения.
Наши клиенты часто интересуются внутренним устройством твердотельных накопителей. Чем определяется надежность накопителей? Почему нельзя хранить важные данные на флешках, и бывают ли надежные флешки? Зачем в контроллеры SSD-накопителей ставят многоядерные процессоры? Почему флешки больших объемов пишут быстро, а малых объемов медленно? Многие вопросы требуют длительного погружения в тему, а некоторые отпадают сами собой после небольшого ликбеза по внутреннему устройству твердотельных накопителей, о том и пойдет речь.
USB-флеш-накопитель, карта памяти microSD/SD, SSD-накопитель представляют собой, на первый взгляд, разные устройства, хотя на самом деле являются «близкими родственниками». Все три типа устройств относятся к твердотельным накопителям на основе NAND флеш-памяти. Забавный факт, именуемые в быту «SSD-диски» не являются дисками в прямом смысле. Название «диск» исторически унаследовано от жестких магнитных дисков (Hard Disk Drive — HDD).
Несмотря на разницу в применении, архитектура всех твердотельных накопителей в общем виде выглядит одинаково.
В состав твердотельных накопителей входят:
- Контроллер – основной элемент твердотельного накопителя, выполняющий функции чтения, записи, контроля целостности данных и исправления битовых ошибок, возникающих в структуре NAND флеш-памяти. С одной стороны, контроллер подключается к хосту через внешний интерфейс SATA / USB / SD / PCIe, с другой – к микросхемам NAND флеш-памяти через интерфейс подключения ONFI / Toggle
- NAND флеш-память – массив микросхем, формирующих объем памяти накопителя
Для понимания задач, выполняемых контроллером, необходимо иметь базовые представления об организации NAND флеш-памяти. Микросхемы NAND флеш-памяти достаточно специфичны в использовании, начиная от интерфейса подключения и заканчивая достоверностью хранения информации.
Контроллер
Контроллер обеспечивает подключение к хосту, и, собственно, представляется накопителем. В общем виде архитектура любого контроллера любого накопителя выглядит типично: имеются аппаратные блоки интерфейсов для обмена данными с хостом (EXT_IF) и NAND-памятью (FLASH_IF). Между блоками интерфейсов в обязательном порядке присутствует буферная оперативная память (MEM_BUF), предназначенная для оперативного кэширования данных и сглаживания потока записи/чтения данных. В контроллерах USB-накопителей буферная память составляет десятки килобайт и размещается непосредственно в самом контроллере. В высокопроизводительных системах, таких как SSD-накопители, используются внешние микросхемы памяти. Данные между интерфейсными блоками и буферной памятью передаются без непосредственного участия процессора по каналам прямого доступа к памяти (DMA, direct memory access). Участие процессора в передаче данных заключается в настройке каналов DMA и синхронизации работы блоков.
Любой из подключаемых накопителей является «блочным устройством». Блочное устройство – это устройство, в котором данные хранятся в виде последовательной цепочки логических блоков, обращение к которым возможно по адресу Logical Block Address (LBA). Большинство устройств поддерживает размер блока в 512 байт, который называется «сектор». Сектор является минимальной дискретной информацией, которая может быть перезаписана на блочном устройстве. То есть для замены одного байта хост должен передать целиком сектор на устройство хранения.
Для программистов, работающих с накопителями на физическом уровне (запись/чтение по физическим адресам), вполне очевидно, что запись и чтение одного сектора не должны затрагивать ни коим образом данные других секторов. Также это очевидно для пользователя блочного устройства, но NAND флеш-память, как было сказано ранее, не предоставляет такой возможности. Для того, чтобы заменить один сектор в массиве памяти NAND, необходимо перезаписать весь блок NAND флеш-памяти, размер которого составляет мегабайты. Такой метод решения задачи крайне неэффективен, так как приводит к недопустимому снижению скорости записи в NAND флеш-память относительно ее потенциальных возможностей. К тому же так как операционная система часто пишет в одни и те же адреса устройства (например, записи FAT), то блоки NAND флеш-памяти быстро придут в негодность из-за ограниченного ресурса на стирание. Чтобы увеличить скорость записи/чтения данных и продлить срок службы NAND флеш-памяти, применяются более хитрые методы адресации, переводящие логические адреса (LBA) накопителя в физические адреса NAND флеш-памяти. Алгоритм трансляции адресов NAND флеш-памяти в зарубежной литературе называется Flash Translation Layer (FTL). Если посмотреть описание контроллеров SSD (например, компании Marvell), то можно увидеть, что в состав контроллера входит до 4 процессорных ядер. Такая высокопроизводительная система в SSD необходима в первую очередь для расчета адресов трансляции.
LSI-SandForce
Если вы никогда не слышали о SandForce, то знайте — данный разработчик контроллеров был недавно приобретен крупнейшей фирмой LSI, и до сих пор «держит» большинство рынка твердотельных накопителей.
У SandForce есть свои фанаты и свои ненавистники. Причиной тому являются «фирменные» особенности контроллера. Самый распространенный восьмиканальный чип — SF-2281 — встречается на совершенно различных продуктах с ценой менее 2000 рублей и выше 15000 рублей. Успешность логики объясняется работой с любыми типами интерфейсов памяти и ее широкой поддержке. К тому же производитель всегда предоставляет готовые прошивки самим разработчикам, то есть вендор получает практически готовый продукт, который остается лишь «собрать», упаковать и отгрузить дистрибутору.
Большие объемы данных удобно хранить на портативном внешнем накопителе большой емкости. Мы поможем выбрать хороший жесткий диск или внешний SSD, который будет быстро работать и подойдет для использования в офисе и дома. В конце статьи мы собрали лучшие модели современных внешних накопителей, которые можно купить уже сейчас.
FTL, логическая и физическая адресация
Не существует единого универсального алгоритма FTL, удовлетворяющего все запросы пользователя, в которые входят:
- скорость записи/чтения данных по последовательным адресам
- скорость записи/чтения данных по случайным адресам
- срок службы накопителя
- надежность хранения данных
- объем и тип применяемой памяти
Суть FTL – преобразование логических адресов устройства в физичеcкие адреса NAND флеш-памяти.
Каждому логическому LBA ставится область памяти в NAND. Это называется Logical Unit Number Table (LUN table). Для перезаписи логического блока стираются данные свободного физического блока, после чего происходит замена в LUN table, что создает для пользователя видимость перезаписи. От того, какого размера выбираются логические блоки, зависит размер LUN table (не во всех устройствах целесообразно иметь большие объемы памяти). Существуют два принципиально разных подхода в реализации FTL: блочная адресация и страничная адресация.
NAND флеш-память
Микросхема NAND флеш-памяти – хранилище для информации пользователя (фотографии, фильмы, документы, системные файлы операционной системы и т.п.).
Остановимся на вопросах интерфейса доступа к данным и актуальных для твердотельных накопителей проблемах сохранности информации в NAND флеш-памяти.
Микросхему NAND флеш-памяти можно сравнить с архивом бумажных документов. Наподобие того, как бумаги хранятся в архиве, также электронные документы хранятся в памяти микросхем.
Важнейшими функциями любой системы хранения данных и архива являются:
- Хранение данных — архив должен иметь условия, обеспечивающие сохранность бумаг
- Доступ к информации — библиотекарь должен иметь возможность поработать с нужным документом, иначе архив бесполезен
Однако система хранения данных во флеш-памяти имеет следующие особенности:
- Заряд с затвора способен «утекать» со временем, что рано или поздно приведет к изменению данных. Например, как чернила на архивных бумагах со временем выцветают или растекаются, превращаясь в неразборчивые пятна. Чем дольше хранятся данные, тем меньше вероятность их потом прочитать.
- После записи одними и теми же цепями одинакового логического уровня заряда в разные ячейки из-за технологического разброса параметров транзисторов появится вероятность прочитать оттуда разные по величине значения заряда. (Бумага может иметь разные свойства впитывания и растекания чернил. Мелкий текст, написанный фломастером, не на каждой бумаге удастся прочитать.)
- Цепи записи и чтения заряда также не идеальны и имеют технологический разброс уровней напряжения программирования и порогов чтения логических уровней. (Похоже на то, как на бумажных носителях разные библиотекари по-разному могут разобрать текст, записанный разными авторами, потому что почерк у всех разный.)
Целью технологии разработки микросхем памяти является создание флеш-памяти с максимальным соотношением «качество/цена». Для хранения данных в накопителях
NAND флеш-память является весьма достойным решением по этому соотношению, о чем говорит рост рынка накопителей. Но соотношение «качество/цена» не то же самое, что «качество». От площади кристалла микросхемы прямым образом зависит стоимость микросхемы. Поэтому производители флеш-памяти постоянно стремятся увеличить плотность хранения данных в микросхемах памяти. Увеличение плотности ячеек памяти достигается за счет уменьшения размера самих ячеек, так и за счет объединения цепей записи и чтения зарядов ячеек. Причем, второе, в свою очередь, создаёт некоторые сложности в доступе к хранимым данным.
Понятия интерфейса доступа и правила доступа к NAND флеш-памяти:
На какие бренды стоит обратить внимание при покупке
Производством SSD занимаются всего несколько компаний: Samsung, Intel/Micron, Toshiba/Sandisk. Все остальные же бренды просто заказывают у них твердотельные накопители и продают их под своим именем. По этой причине в первую очередь нужно смотреть не на сам бренд, а на то, кто производит устройство. Может выйти так, что модель с той же самой начинкой будет стоить дешевле исключительно из-за менее раскрученного бренда.
Выбор среди HDD немного шире – популярны модели брендов Toshiba, ADATA, Seagate и Western Digital
Читайте также: