Кому и зачем нужны SSD диски?
Магнитная запись - пожалуй, одна из самых "престарелых" технологий в компьютерном мире. Она появилась задолго до появления первых персональных компьютеров, и используется до сих пор. Однако, несмотря на проверенность, традиционные жесткие диски преизрядно отстали в развитии от процессоров, памяти. Уже сейчас есть альтернатива - SSD. Что это такое, как работают твердотельные жесткие диски, какие у них есть минусы и плюсы?
Эта статья основана на материалах, полученных от компании Intel на заседании Клуба экспертов 14.07.2010.Вторая часть материала: Тестируем SSD-диски Intel X25-M G2 160 GB
Если вы внимательно следите за компьютерными технологиями, то, конечно, знаете, что развитие жестких дисков не стоит на месте. Производителям удается упаковать на каждый квадратный дюйм все больше байт, повысить надежность, снабдив устройства акселерометрами. Однако с увеличением скорости работы HDD все обстоит далеко не так радужно. Взгляните на этот график.
Разрыв между ростом производительности CPU и жестких дисков
С 1996 года фактическая производительность жестких дисков увеличилась всего в 1,3 раза! Довольно неожиданно - потому что мы все помним, что раньше системы работали гораздо медленнее, запись на диск шла дольше. Многое было достигнуто за счет использования кэш-памяти, а также оптимизации процессов записи и чтения. Но факт остается фактом - при впечатляющем росте объемов, производительность HDD возросла незначительно. При этом скорострельность процессоров выросла в 60 раз, а с учетом использования многоядерных сборок и вовсе в 175 раз.
Видно, что использование флеш-накопителей прямо-таки напрашивается, особенно в случае приложений с высокими требованиями к скорости случайного чтения. Ведь производительность современных HDD ограничена 300 операциями ввода-вывода в секунду (для дисков 7200 RPM это значение еще меньше), а современные SSD могут обеспечить до 35 000 операций ввода-вывода (это число справедливо для быстрых серверных твердотелых накопителей, однако и в случае с медленными SSD преимущество всотни раз).
Плюсы замены HDD на SSD
Есть и еще один минус HDD - низкая отказоустойчивость при использовании в полевых условиях. Процент их отказов составляет 8,6% за 3 года (Google Labs, Failure Trends in a Large Disk Drive Population), и это очень много, особенно с учетом того что этот процент может быть больше для жестких дисков ноутбуков (Google проводил исследование своих массивов стационарных HDD).
Впрочем, еще пару-тройку лет назад о том, чтобы заместить жесткие диски твердотельными накопителями, не могло быть и речи. В 2007 году большинство производителей выпускало лишь 1 гигабитные чипы NAND памяти - для того, чтобы создать систему хранения более-менее приличного объема требовалось слишком много элементов. К тому же, надежность их оставляла желать лучшего (вспомните проблемы с первыми Acer Aspire One - до сегодняшнего дня дожила дай бог половина тех нетбуков с SSD, особенно у тех, кто, несмотря на рекомендации компании, поставил на устройства Windows XP). Конечно, проблемы не в последнюю очередь были связаны и с несовершенством драйверов. Сегодня ситуация постепенно меняется.
Начиная 2010 года, в массовое производство пошли чипы емкостью 32 Гигабита (4 Гигабайта). Из них уже гораздо проще набирать хранилища данных больших объемов. 18 мая 2010 года компания Intel также объявила о переходе на технологию производства 25нм для NAND флеш - это вскоре позволит удвоить емкость чипа, а значит, снизить цену на SSD.
Еще одна важная особенность - флеш-диски стали более живучими, не только за счет повышения количества циклов перезаписи NAND-микросхем, но и благодаря снижению требований к ячейкам за счет оптимизации, интеллектуализирования процессов записи и чтения.
Способы оптимизации работы с SSD, применяемые Intel
Для пониманияизменений в индустрии флеш-памяти с 2007 года, надо хотя бы в общих чертах представлять себе, как работают подобные диски.
Конечно, никаких дисков как таковых во флеш-памяти нет, вместо этого - ячейки, запоминающие состояние. Фактически, флеш гораздо больше схож с традиционной памятью (RAM), нежели с HDD, только RAM ориентирована на быстродействие, а флеш-память - на максимальный объем, дешевизну и энергонезависимость.
Самое основное отличие же флеша от жесткого диска в том, что он изнашивается при записи (без разницы, в какую ячейку), и практически не изнашивается при чтении. К тому же, быстродействие флеша не зависит от того, в какой последовательности мы пишем данные (в случае с жесткими дисками, напомню, важно было записать данные как можно ближе друг к другу, чтобы минимизировать перемещения головки). Поэтому для работы с флеш-дисками используется так называемая непрямая запись или система перенаправлений (Indirection System). Именно эта система записи ассоциирует логические блоки (LBA) с физическими блоками в NAND-памяти. При этом, в отличие от HDD, ассоциация LBA с физическим адресом меняется при каждой записи.
Методика записи Indirection System
Зачем была нужна такая сложная система?
Дело в трех особенностях. Во-первых, информация записывается в SSD довольно большими фрагментами, а во-вторых, для того, чтобы записать информацию в какой-то сегмент SSD, ее нужно сначала стереть (затратив время), а особенно много времени затратится в случае, если информация занимает сегмент не полностью (ее придется считать, записать в другое место, и только потом стереть предназначенный для записи сегмент). И, наконец, как уже упоминалось заранее, каждый сегмент SSD можно перезаписать только определенное численность раз, после этого он деградирует.
Таким образом, оптимизированный алгоритм работы SSD не только ускоряет работу диска, но и бережет его, снижает требования к количеству перезаписей.
В современных SSD также используется так называемая свободная область (Spare Area). Это зарезервированная часть диска, в которую пользовательские данные не пишутся. Надо понимать, что эта часть диска виртуальная (то есть не привязана непосредственно к каким бы то ни было физическим адресам). Она используется при записи - на нее помещается новая информация. Благодаря наличию свободной области у нас отпадает необходимость переносить фрагментированные данные каждый раз при новой записи. Понятно, что чем больше размер такой постоянно стертой области, тем меньше изнашивается диск, и тем быстрее он работает на запись.
Зависимость производительности и срока службы дисков Intel X25-M от размера свободной области
Современные ОС также делают все для того, чтобы SSD диски менее изнашивались. Дело в том, что в изначальном стандарте IDE фактически отсутствовала команда о стирании кластера - в случае с магнитной поверхностью это было не нужно, кластер просто помечался как свободный в FAT. С появлением же SSD появилась необходимость физически стирать освободившуюся область (и переносить фрагментированные данные, которые не нужно стирать, на свободное пространство). Подобное поведение поддерживается ОС с ядром Windows 7 (с Intel RST старше 9.6). Для Windows XP и Vista также необходим этот драйвер, а также периодический запуск Intel SSD Optimizer - программы, которая анализирует таблицу размещения файлов, находит данные, помеченные как удаленные, стирает кластеры, в которых находятся эти данные, и переносит оставшуюся информацию на свободное место.
Изменение производительности работы SSD при периодическом запуске программы Intel SSD Optimizer
Таким образом, после доработки программной части, SSD диски можно рекомендовать всем пользователям. По исследованиям Intel, 160 Гб диск X-25M, при использовании 144 Гб для данных пользователя, будет работать со скоростью 3500 операций ввода-вывода в секунду (это на порядок больше, чем самый быстрый жесткий диск), при этом на него можно будет суммарно записать 68 Тбайт данных (хватит на несколько лет очень интенсивного использования). В ближайшее время мы опубликуем результаты инструментальных тестов SSD от Intel - SSDSAM160G2GC - в разных режимах. Забегая вперед, скажем сразу, что они нас поразили.
P.S. Да, кто-то может спросить, почему мы говорили только об SSD Intel? Отвечаем - именно эта корпорация снабдила нас семплами и подробной информацией об алгоритмах работы своих устройств. Сейчас мы договариваемся с другими компаниями о тестировании моделей SSD-дисков их производства.
По материалам: http://ferra.ru/ru/storage/102426/
Опубликовано: 22 августа 2011
Специалисты Marvell создали первый в мире контроллер SSD со встроенным интерфейсом PCIe
iXBT.com Специалисты Marvell создали первый в мире контроллер SSD со встроенным интерфейсом PCIe iXBT.com По данным компании Marvell, представленный ею на этой неделе контроллер Marvell 88NV9145 стал первым в мире серийным модульным масштабируемым нативным контроллером PCIe SSD . Микросхема 88NV9145 призвана выступить центральным элементом при построении твердотельных накопителей в виде карт ... OCZ и Marvell разработали контроллер для SSD с врождённой поддержкой PCI ExpressТолщина SSD Crucial m4 уменьшена до 7 мм
iXBT.com Толщина SSD Crucial m4 уменьшена до 7 мм iXBT.com Как утверждает производитель, это делает новые SSD особенно подходящими для использования в мобильных компьютерах, которые постоянно становятся все тоньше и легче. При этом новые накопители не уступают по объему и производительности накопителям Crucial m4 стандартной толщины 9,5 мм. ...LSI завершает приобретение SandForce
iXBT.com LSI завершает приобретение SandForce iXBT.com Корпорация LSI объявила о завершении сделки по приобретению компании SandForce, специализирующейся на разработке контроллеров для твердотельных накопителей ( SSD ). В результате сделки, LSI планирует занять ведущую позицию на растущем рынке контроллеров, тесно связанном с ультрабуками, ... LSI завершает сделку по покупке SandForceSSD OCZ Deneva 2 mSATA сдали экзамен на совместимость с платформой Intel для ультрабуков образца 2012 года
iXBT.com SSD OCZ Deneva 2 mSATA сдали экзамен на совместимость с платформой Intel для ультрабуков образца 2012 года iXBT.com К достоинствам SSD OCZ Deneva 2 mSATA применительно к их возможному использованию в ультрабуках следует отнести малую толщину. Также важно малое энергопотребление и невосприимчивость к механическим воздействиям. Вышеупомянутая технология Smart Response Technology обеспечивает ускорение работы ...CES 2012: новые SSD RunCore Pro V 7mm с шиной SATA 6.0 Gbps подойдут для ультрабуков
Ferra CES 2012: новые SSD RunCore Pro V 7mm с шиной SATA 6.0 Gbps подойдут для ультрабуков Ferra Новинки под названиями Xapear, Falcon и Pro V 7mm представляют собой твердотельные накопители, которые должны в будущем году пополнить ассортимент SSD , представленных на потребительском рынке. Что касается известных характеристик этих SSD , то, к примеру, модели Pro V 7mm станут обладателями ... RunCore покажет на CES 2012 новые SSDSSD-новинки ORICO HM01 Series с SATA III на контроллере Marvell
3DNews SSD -новинки ORICO HM01 Series с SATA III на контроллере Marvell 3DNews В ассортименте продуктов, выпускаемых китайской компанией ORICO Technologies Co.,Ltd, появились твердотельные диски из новой продуктовой линейки HM01 Series, выполненные в 2,5-дюймовом форм-факторе. Накопители изготовлены с применением многоуровневых (Multi-Level Cell, MLC) чипов флеш-памяти ...Тонкие SSD накопители Galaxy Razor Series позируют на камеру
Ferra Тонкие SSD накопители Galaxy Razor Series позируют на камеру Ferra По всей вероятности, компания Galaxy, известная нам в основном как разработчик графических карт в нереференсном дизайне, планирует расширить присутствие на относительно новом для себя рынке SSD , куда она вышла в текущем году с серией Laser. Согласно информации наших азиатских коллег с портала ... В Сети появились фото тонкого SSD Galaxy Razor EX Galaxy планирует выпустить твердотельный накопитель линейки Razor EXSuper Talent Storage POD Mini — внешний SSD с интерфейсом USB 3.0
SSD OCZ Petrol с Indilinx Everest и SATA 6.0 Gbps представлены официально
Ferra SSD OCZ Petrol с Indilinx Everest и SATA 6.0 Gbps представлены официально Ferra Как и ожидалось, компания OCZ Technology Group официально выпустила свои новейшие SSD накопители Petrol, о подготовке которых мы недавно писали. Новинки представляют собой относительно недорогие решения в стандартном форм-факторе 2,5 дюйма и выполнены на базе платформы Indilinx Everest, ... OCZ представила быструю и недорогую линейку SSD OCZ RevoDrive Hybrid: гибридный накопитель SSD +HDD для PCI Express Бюджетные накопители OCZ Petrol представлены официально -Verbatim предлагает наборы SATA-II SSD Upgrade Kit для модернизации ноутбуков
iXBT.com Verbatim предлагает наборы SATA-II SSD Upgrade Kit для модернизации ноутбуков iXBT.com Учитывая растущий интерес потребителей к твердотельным накопителям, компания Verbatim выпустила наборы для модернизации ноутбуков SATA-II SSD Upgrade Kit. К достоинствам SSD относится высокая скорость, повышенная и ударопрочность, малое энергопотребление и полное отсутствие шума. ... Verbatim SATA-II SSD Upgrade Kit: комплект для миграции на быстрый накопитель SSD