Типы памяти SSD

Высокая производительность SSD делает этот формат дисковых накопителей лучшим вариантом для обновления и расширения конфигурации компьютера, сервера. Такие хранилища быстрее, чем привычные HDD, способны прослужить дольше и не издают шума. SSD отличаются друг от друга не только по объему, скорости считывания и записи, но и по типу конструкции, технологии хранения информации и другим параметрам.

NOR и NAND: доступные форматы памяти

NOR и NAND – это два типа конструкции флеш-памяти. Обе технологии были представлены в конце 1980-х годов. NOR – это продукт компании Intel, NAND – разработка бренда Toshiba. Технологии отличаются друг от друга методом соединения ячеек в массив. Основные моменты:

1. NAND – быстрее обрабатывает запросы и стоит меньше, чем NOR. Обычно устанавливается в SSDи карты памяти. У этого типа есть эволюционное расширение, представленное в 2013 году – 3D NAND.
2. NOR – чаще устанавливается в микропроцессорах и других устройствах, сохраняющих небольшие объемы информации в процессе обработки команд (используется как непосредственная память).

Конфигуратор сервера позволяет подобрать подходящий тип памяти для задачи пользователя, учитывая предопределенный бюджет.

Различия технологий: SLC, MLC, TLC, QLC

Учитывая разные технологии хранения данных, встречаются следующие типы флеш-памяти:

1. SLC – хранит каждый бит данных на одной ячейке памяти, что дает высокую скорость чтения и записи, а также повышенную надежность. Однако обладает меньшей емкостью по сравнению с другими типами.
2. MLC – хранит несколько бит данных на одной ячейке. Обеспечивает большую емкость за счет более рационального использования ячеек, скорость чтения и записи ниже, а также есть высокий риск возникновения ошибок при обработке данных.
3. TLC – хранит 3 бита данных на одной ячейке. Такой подход позволяет увеличить емкость, однако скорость чтения и записи еще ниже. При этом риск возникновения ошибок еще выше, чем в случае с MLC.
4. QLC – хранит 4 бита данных на одной ячейке. Как и в других случаях, это позволяет повысить вместительность диска, но снижает скорость обработки информации и повышает риск потери данных.

Перед тем как создать свой сервер для веб-сайта, нужно разобраться с существующими типами флеш-памяти.

Выбор флеш-памяти для SSD

Выбор оборудования для локальной сети зависит от ее назначения. Для домашней сборки подойдут хранилища на базе 3D NAND MLC и 3D NAND TLC. Перед покупкой нужно учесть следующее:

1. Производители используют разные технологии кэширования, повышающие производительность. В итоге некоторые хранилища на базе TLC могут работать быстрее, чем MLC.
2. Если SSD оснащен SATA-выходом, то из-за ограничения пропускной способности разъема пользователь не заметит разницы между MLC и TLC.
3. Показатели потребления энергии и долгосрочности службы у TLC могут оказаться лучше, чем у MLC (нужно учесть год выпуска накопителя).
4. 3D NAND от некоторых брендов может в той или иной степени повлиять на качество работы хранилища.

Как определить тип памяти SSD

Наиболее надежным способом узнать, какой тип памяти используется в SSD, является поиск на сайте производителя или торговой площадки. Информация указана в спецификациях продукта или на странице описания. Потому купить сервер рекомендуется у надежного поставщика, способного предоставить подробные технические характеристики для товара.

Если нужных сведений нет, их можно найти из других источников: в обзорах, у разных продавцов. Важно учесть номер модели и прочие характеристики, чтобы убедиться в схожести модели SSD.

Инструменты диагностики системы также могут предоставить информацию об установленных хранилищах и их типах памяти. Например, в Windows нужно открыть «Диспетчер устройств» и найти накопитель в списке: в Сведениях будут представлены некоторые технические характеристики.

Выбор лучшего типа памяти для SSD: SLC, MLC, TLC и QLC

Выбор того или иного типа памяти зависит от потребностей пользователя и его бюджета. Если требуются высокие скорости чтения/записи и надежность, то следует выбирать SLC-накопители. Если же нужна большая память по доступной цене, можно остановиться на TLC или QLC.

Виды памяти для SSD

Существуют 4 базовых технологии, описанных ранее. Они отличаются по количеству бит, которые могут храниться в каждой ячейке памяти. На данный момент базовой технологией на рынке считается TLC. У нее основная доля среди устройств. Сравнительно новым и перспективным форматом является QLC. В будущем она привлечет потребителя своей дешевизной, учитывая, что такие SSD часто покупают в качестве замены HDD.

Основные отличия между SLC, MLC, TLC и QLC в SSD-памяти

После появления SSD их доля на рынке накопителей становится все значительнее. Учитывая современные тенденции по снижению себестоимости и одновременному увеличению емкости, производители стараются разработать более плотные ячейки памяти. В перспективе это приведет к достижению стоимости традиционных HDD.

Удешевление массового продукта привело к тому, что SSD на базе SLC и MLC продаются реже. На данный момент главенствующим считается TLC. QLC – еще достаточно новый формат, но у него большие перспективы. Предполагается, что использование именно этой технологии хранения позволит приблизиться к стоимости HDD-накопителей.

Типы флеш-памяти NAND

Представленные форматы (SLC, MLC, TLC и QLC) встречаются не только при использовании устаревшего NAND, но и в новых устройствах на базе 3D NAND. Это технология производства, увеличивающая плотность хранения и скорость записи. Она отличается от более старой технологии planar NAND, которая использует однослойную схему и имеет ограничения.

В 3D NAND множество слоев ячеек памяти располагаются вертикально друг на друге, что позволяет удвоить или даже утроить плотность хранения данных по сравнению с planar NAND. Это достигается за счет использования вертикальных структур, таких как «столбики», из материала, который может легко изменять свое состояние (обычно это полупроводниковый кристалл).

3D NAND имеет ряд преимуществ по сравнению со своим прародителем, включая более низкую стоимость производства, долгосрочность и повышенную производительность. Эта технология используется во многих устройствах для хранения данных, таких как флэш-карты, USB-накопители и SSD-накопители.

Предельные характеристики

Производительность памяти определяется разными параметрами. Если учитывать скорость записи, то лидирует SLC. Это самый быстрый формат, отличающийся долгим сроком службы и минимальным риском возникновения ошибки при записи. Однако технология использует одноуровневую ячейку, потому хранение данных на таком SSD стоит слишком дорого.

QLC позволяет упаковать больше всего данных, но это влияет на производительность. Если кэш закончился в процессе передачи объемных файлов, то возникают проблемы. На данный момент производители все еще работают над оптимизацией технологии.

Тест на заполненном диске

Тестирование SSD на заполненном диске может быть достаточно сложным процессом, так как при заполнении хранилища его производительность может снижаться. Способы оценки характеристик:

1. Использовать специализированные программы, которые позволяют создавать и проверять файлы большого размера на заполненном диске. Например, CrystalDiskMark или AS SSD Benchmark.
2. Создать большие файлы на диске и проверить скорость чтения и записи данных на них. Для этого можно использовать интегрированные утилиты операционной системы, такие как Disk Speed Test для macOS или CrystalDiskInfo для Windows.
3. Создать виртуальный диск на SSD и заполнить его до конца, затем запустить тестирование на этом диске. Это может быть более точным способом проверки, так как он имитирует реальные условия работы SSD.

В любом случае, перед тестированием SSD следует убедиться, что все важные данные на диске сохранены в безопасности, так как тестирование может привести к потере данных.

SSD: устройство, компоненты и принципы работы

В отличие от жестких дисков, SSD не имеет подвижных частей, что делает его более надежным и быстродействующим.

Компоненты:

1. Контроллер – это микросхема, которая управляет доступом к данным на накопителе, обрабатывает команды чтения/записи и управляет функциями управления памятью.
2. NAND-чипы – это чипы флэш-памяти, которые хранят данные. Они объединены в блоки, страницы и ячейки для эффективного использования пространства.
3. Кэш-память – это быстрая память, в которой данные содержатся перед перезаписью.

Принцип работы SSD состоит в использовании флэш-памяти для распределения пространства. При записи информации контроллер разбивает файлы на блоки и записывает их на доступные кластеры памяти. Если свободного места не осталось, то контроллер осуществляет процедуру сборки мусора, при которой происходит копирование данных с заполненных частей на новые свободные. При чтении контроллер запрашивает информацию у флэш-памяти и передает ее на компьютер.

SSD отличаются от HDD, предлагая ускоренное считывание файлов, меньший вес и габариты, энергоэффективность и надежность.

Из чего состоит SSD

SSD состоит из элементов:

1. Контроллер – управляющий микропроцессор, который обрабатывает данные и управляет доступом.
2. Флэш-память – используется для хранения данных в виде флеш-чипов.
3. Кэш-память – используется для ускорения чтения/записи, является быстрой оперативной памятью (DRAM).
4. Элементы управления питанием – обеспечивают стабильное напряжение и защиту от перенапряжений в цепи питания.
5. Разъемы/интерфейсы –емы SATA, PCI Express (PCIe) или M.2 NVMe используются для подключения накопителя к материнской плате компьютера.

Все эти компоненты работают вместе, обеспечивая быстрый доступ к данным и надежное хранение информации на SSD.

Форм-факторы

Существует несколько форм-факторов SSD, которые различаются по размеру и интерфейсам подключения. Самые популярные:

• 2,5-дюймовый – это наиболее распространенный вариант, который используется в ноутбуках и настольных компьютерах;
• 2 – это компактный разъем, который используется в современных ноутбуках, ультрабуках и малогабаритных ПК;
• mSATA – это компактный разъем для переносных устройств;
• 2 (ранее известный как SFF-8639) – применяется для подключения SSD к серверам и высокопроизводительным рабочим станциям, он также может быть использован в настольных компьютерах с поддержкой NVMe;
• PCIe – это накопитель, который подключается непосредственно к слоту PCI Express на материнской плате компьютера для максимальной производительности и скорости передачи данных.

Различные форм-факторы упрощают принятие решения при выборе SSD в зависимости от потребностей пользователя и требований системы.

Интерфейс и скорость передачи данных

Скорость передачи данных отличается в зависимости от интерфейса:

• SATA – самый распространенный, обеспечивающий запись файлов со скоростью до 6 Гбит/с;
• PCIe NVMe – более быстрый вариант, поддерживающий скорость чтения до 3,5 Гбайт/с и скорости записи до 3,0 Гбайт/с для одного канала, при использовании нескольких каналов характеристики возрастают;
• SAS – передает файлы со скорость до 12 Гбит/с, что делает его быстрейшим среди всех вариантов подключения SSD.

В целом, выбор интерфейса зависит от конкретных потребностей и требований пользователя. Если нужна высокая скорость чтения/записи, то PCIe NVMe может быть лучшим выбором. Если планируется работа с серверными системами, то SAS – более подходящий вариант. Если цель – доступное решение, то SATA является наиболее распространенным и доступным решением.

Принцип работы и износа 3D NAND памяти

Принцип работы 3D NAND заключается в том, что каждая ячейка памяти представляет собой вертикальный канал, в котором находятся два проводника, разделенные диэлектриком. Заряды в них представляют биты информации, которые можно прочитать или изменить с помощью электрических импульсов.

Износ 3D NAND обусловлен цикличностью процессов. Каждый цикл неизбежно приводит к повреждению транзисторов и диэлектриков, что в конечном итоге может привести к потере надежности и снижению скорости работы памяти. Однако современные 3D NAND используют различные методы управления износом, такие как TRIM-операции или контроль напряжения, чтобы уменьшить его влияние и продлить срок службы памяти.

NAND-контроллер и его функции

Это микросхема, которая управляет операциями чтения и записи данных в NAND-флеш-память. Она является частью системы, которая используется в электронных устройствах для сохранения информации на постоянной основе.

Основные функции NAND-контроллера:

• управление доступом к памяти;
• управление блоками и страницами;
• коррекция ошибок и управление данными;
• управление потоками данных;
• управление энергопотреблением;
• управление совместимостью.

Объемы памяти

Объемы памяти накопителя могут варьироваться от нескольких гигабайт до нескольких терабайт, в зависимости от модели, производителя и цены.

Сейчас самые распространенные SSD для настольных компьютеров и ноутбуков:

• на 120–256 ГБ: используются в основном для установки операционной системы и приложений;
• на 512 ГБ–1 ТБ: обеспечивают достаточно большое пространство для хранения файлов и документов;
• на 2 ТБ и более: предназначены для работы с большими объемами данных, такими как видео- и аудиофайлы, фотографии.

Скорость и варианты износа

Скоростные характеристики SSD обычно измеряются в мегабайтах или гигабайтах в секунду (МБ/с или ГБ/с). Конкретные параметры зависят от модели, используемых интерфейсов (например, SATA, PCIe, NVMe) и других факторов.

Общие скорости чтения и записи для большинства SSD составляют от 500 МБ/с до 3 ГБ/с. Другим важным параметром накопителя является его ресурс – количество циклов, которые он может выдержать. Обычно это выражается в терабайтах записанных данных (TBW). Конкретный ресурс зависит от модели SSD и обычно составляет от нескольких сотен гигабайт до нескольких терабайт. Большинство пользователей не «изнашивают» свои накопители полностью и обычно заменяют их на более новые модели по другим причинам.

Дополнительные функции

Накопители поддерживают ряд дополнительных функций, которые могут улучшить их производительность и надежность:

• TRIM – позволяет операционной системе сообщать контроллеру о том, какие блоки данных можно пометить для удаления;
• M.A.R.T. – позволяет мониторить состояние жестких дисков;
• Hardware Encryption – некоторые SSD поддерживают аппаратное шифрование данных, что делает их более безопасными для хранения конфиденциальной информации;
• Power Loss Protection – встроенная защита от скачков напряжения, которая предотвращает потерю данных, если питание пропало во время операций чтения/записи.
• Over-provisioning – позволяет зарезервировать часть памяти для работы контроллера и управления износом.

Наличие конкретных функций зависят от модели SSD и производителя.