Съхранението е един от най-важните компоненти на всеки компютър. Още от дните на физически гигантските 64KB устройства, съхранението става все по-важна част от компютъра. Това е една от най-чувствителните части на компютъра, тъй като съхранява всички ваши ценни данни. Ако вашата система за съхранение се провали, резултатите могат да варират от леко досадни до катастрофални загуби. Следователно е от решаващо значение да знаете за устройствата, на които поверявате данните си, преди да ги купите.
SSD Samsung 970 Evo NVMe е популярен избор за тези, които търсят висока производителност. - Изображение: Samsung
През последните години наблюдаваме експоненциално нарастване на търсенето не само на много хранилища, но и на бързо съхранение. Това се дължи главно на факта, че игрите са се увеличили значително по размер поради невероятните текстури и огромните отворени светове. Геймърите и създателите на съдържание също копнеят за бързо съхранение, тъй като съвременните компютри разполагат с невероятно мощен хардуер, който не може да покаже истинския си потенциал, освен ако устройството за съхранение не успее.
Възход на SSD
Въведете SSD устройства или SSD. SSD дисковете станаха популярни в началото на десетилетието и оттогава се превърнаха в основни компоненти във всяка съвременна платформа за игри или работни станции. Изключете някои много ограничени бюджетни компилации, счита се за жизненоважно съвременният компютър да има някаква форма на Solid State Storage в себе си. Дори малък 120GB SSD може да бъде огромно подобрение спрямо архаичния твърд диск. Днес е много популярна практика да има по-малък SSD, сдвоен с голям твърд диск в машината. Операционната система (OS) е инсталирана на SSD, докато твърдият диск обработва големи файлове като игри, филми, медии и др. Това създава идеален баланс на стойност и производителност.
Основи на SSD
В основата си SSD е коренно различен от твърдия диск. Докато твърдият диск съдържа въртящи се плочи, SSD изобщо няма движещи се части. SSD е напълно твърдо състояние, както подсказва името. Данните се съхраняват в NAND Flash клетки, вътре в SSD. Това е форма на флаш памет, подобна на тази, която се намира в картите с памет и смартфоните. Преди да се потопим в показателите за производителност, нека да разгледаме всички технически терминологии, с които може да се сблъскате, когато купувате SSD през 2020 г.
SSD може често да бъде намерен с помощта на един от 3 вида интерфейси:
- Serial-ATA (SATA): Това е най-основната форма на интерфейс, която SSD може да използва. SATA е същият интерфейс като традиционния твърд диск, но разликата е, че SSD всъщност може да насити максималната честотна лента на тази връзка и следователно да достави много по-бързи скорости. SATA SSD обикновено осигурява скорости на четене / запис от около 530/500 MB / s. За справка, традиционният твърд диск може да управлява само около 100 MB / s в най-добрия случай.
- PCIe Gen 3 (NVMe): Това е настоящият сегмент от средния до високия клас на пазара на SSD. NVMe устройствата са по-скъпи от SATA устройствата, но са и много по-бързи от тях. Това е така, защото те всъщност използват интерфейса PCI Express вместо SATA. PCI Express е същият интерфейс, който използва графичната карта на компютър. Тя може да бъде изключително по-бърза от традиционната SATA връзка и следователно NVMe SSD устройствата могат да осигурят скорост на четене до 3500 MB / s. Скоростите на запис са малко по-ниски от скоростите на четене.
- PCIe Gen 4: Това е кървящият ръб на SSD технологията. Докато NVMe използва Gen 3 версията на PCI Express, тези SSD дискове използват 4-тетиPCIe Gen 4 има двойна пропускателна способност от PCIe Gen 3, поради което тези SSD дискове могат да осигурят скорости на четене до 5000 MB / s и скорости на запис до 4400 MB / s. Необходима е обаче поддържаща платформа PCIe Gen 4 (която към момента на писане включва само платформата AMD X570 и B550 на процесори Ryzen), а самите устройства са значително по-скъпи.
SSD дисковете се предлагат в различни форми и размери - Изображение: TomsHardware
Форм фактор
SSD могат да бъдат намерени в три основни форм фактора:
- 2,5-инчово устройство: Това е физически по-голям форм-фактор, който трябва да бъде инсталиран някъде в кутията. В този форм-фактор се предлагат само SATA SSD дискове. Към това устройство трябва да се доставят отделен SATA кабел за данни и SATA захранващ кабел.
- M.2 Формен фактор: M.2 е много по-малък форм-фактор, който не изисква никакви кабели, тъй като се прикрепва директно към дънната платка. SSD дисковете в този форм фактор приличат на дъвка. Както PCIe (NVMe или Gen 4), така и SATA устройствата могат да се предлагат в този форм фактор. Слотът M.2 на дънната платка е необходимост за инсталиране на SSD, който използва този форм-фактор. Въпреки че е възможно SATA устройство да се предлага както в 2,5-инчов, така и в M.2 форми, NVMe или PCIe Gen 4 устройство може да се предлага само в M.2 форма, тъй като тези устройства трябва да комуникират чрез PCI Express ленти. M.2 устройствата също могат да се различават по дължина. Най-често срещаният размер е M.2 Type-2280. Лаптопите обикновено поддържат само един размер, докато дънните платки за настолни компютри имат точки за закрепване за различни размери.
- Карта за добавяне на SSD (AIC): Тези SSD дискове са оформени като карти и се поставят в един от слотовете PCI Express на дънната платка (като графична карта). Те използват и интерфейса PCI Express и обикновено са много бързи SSD дискове поради големия потенциал за охлаждане, предлаган от голяма повърхност. Това обаче може да се инсталира само на настолни компютри. Може да е полезно, ако дънната ви платка няма свободни M.2 слотове.
3-те основни форм-фактора на SSD-тата - Изображение: TomsHardware
NAND Flash
NAND флаш е вид енергонезависима памет, която не изисква никакво захранване за задържане на данни. NAND Flash съхранява данни като блокове и разчита на електрически вериги за съхраняване на данни. Когато няма налична мощност за флаш паметта, тя използва метално-оксиден полупроводник, за да осигури допълнително зареждане, като по този начин запазва данните.
NAND или NAND Flash се предлага в множество формати Не е точно необходимо да основавате решението си за покупка на типа NAND, но все пак е полезно да знаете плюсовете и минусите на всеки.
- Еднослойна клетка (SLC): Това е първият тип флаш памет, която се предлагаше като флаш памет. Както подсказва името, той съхранява един бит данни на клетка и следователно е много бърз и дълготраен. От друга страна обаче, той не е много плътен по отношение на това колко данни може да съхранява, което го прави много скъп. В днешно време той не се използва често в масовите SSD и е ограничен до много бързи корпоративни устройства или малки количества кеш.
- Многослойна клетка (MLC): Въпреки че е по-бавен, MLC дава възможност за съхраняване на повече данни на по-ниска цена от SLC. Много от тези устройства имат малко количество SLC кеш (с подходящо наименование SLC кешираща техника) за подобряване на скоростите, при което кешът действа като буфер за запис. Днес MLC също е заменен от TLC в повечето потребителски устройства, а стандартът MLC е ограничен до корпоративни решения.
- Клетка с три нива (TLC): TLC все още е много разпространен в днешните масови SSD дискове. Въпреки че е по-бавен от MLC, той позволява по-висок капацитет на по-ниска цена поради способността му да записва повече данни в една клетка. Повечето от TLC дисковете използват някакъв вид SLC кеширане, което подобрява производителността. При липса на кеш, TLC устройство не е много по-бързо от традиционния твърд диск. За нормалните потребители тези устройства предлагат добра стойност и фин баланс между производителност и цена. Професионалните потребители и потребителите трябва да обмислят корпоративни MLC устройства за още по-добра производителност, ако сметнат за добре.
- Клетка на четири нива (QLC): Това е следващото ниво на технология за съхранение, която обещава по-голям капацитет на още по-ниски цени. Той също така използва техника за кеширане, за да осигури добри скорости. Издръжливостта може да бъде малко по-ниска с устройства, използващи QLC NAND, а устойчивата производителност при запис може да стане по-ниска, след като кешът се запълни. Той обаче трябва да въведе по-просторни устройства на достъпни цени.
SSD Teardown разкрива NAND Flash чиповете и други компоненти - Изображение: StorageReview
3D NAND наслояване
2D или Planar NAND има само един слой клетки с памет, докато 3D NAND наслоява клетки една върху друга подредени. Производителите на устройства вече наслояват все повече и повече купчини един върху друг, което води до по-плътни, по-просторни и по-евтини устройства. В днешно време 3D NAND Layering стана наистина разпространено и повечето масови SSD дискове използват тази техника. Тези устройства струват по-малко от техните равнинни аналози, тъй като е по-евтино да се произвежда по-плътен, подреден флаш пакет в сравнение с 2D такъв. Samsung нарича това внедряване „V-NAND“, докато Toshiba го нарече „BISC-Flash“. Тази спецификация не би трябвало да повлияе наистина на решението ви за покупка по никакъв начин, освен цената.
Диаграмата на Samsung показва разликата между 2D и 3D NAND - Изображение: Guru3D
Контролери
Контролер може донякъде да се разбира като процесор на устройството. Тялото за насочване вътре в устройството управлява всички операции за четене и запис. Той също така се справя с други задачи за производителност и поддръжка в устройството, като изравняване на износване и осигуряване на данни и др. Интересно е да се отбележи, че както повечето компютри, повече ядра са по-добри, когато се стремят към по-висока производителност и по-голям капацитет.
Контролерът включва и електрониката, която свързва флаш паметта към SSD входно / изходните интерфейси. Като цяло контролерът се състои от следните компоненти:
- Вграден процесор - обикновено 32-битов микроконтролер
- Електрически изтриваем ROM фърмуер за данни
- Оперативна памет на системата
- Поддръжка за външна RAM
- Интерфейс на Flash компонент
- Домакински електрически интерфейс
- Кодове за корекция на грешки (ECC)
Елементите на SSD контролер - Изображение: StorageReview
Контролерът на SSD може да е важно да се знае, но в повечето случаи той не трябва да влияе силно върху решението за покупка. Номерата на конкретни модели контролери могат лесно да бъдат намерени на страниците със спецификации на SSD дисковете. Човек може да чете онлайн отзиви за контролера, ако иска да знае за конкретните подробности за неговата работа.
ДРАМ кеш
Винаги, когато системата инструктира SSD да извлича някои данни, устройството трябва да знае къде точно се съхраняват данните в клетките на паметта. Поради тази причина устройството поддържа някаква „карта“, която активно проследява къде физически се съхраняват всички данни. Тази „карта“ се съхранява в DRAM кеша на устройството. Този кеш е отделен високоскоростен чип памет в SSD, който често може да бъде от голямо значение. Тази форма на памет е много по-бърза от отделната NAND Flash вътре в SSD.
Значение на DRAM кеша
DRAM кешът може да бъде важен по много начини, отколкото просто да държи карта на данните. SSD твърдо движи данните доста в опит да удължи живота си. Тази техника се нарича „Изравняване на износването“ и се използва, за да се предотврати твърде бързото износване на някои от клетките на паметта. DRAM кешът може да бъде от огромна помощ в този процес. DRAM кешът може също да подобри общата скорост на устройството, тъй като операционната система не би трябвало да чака толкова дълго, за да намери желаните данни на устройството. Това може значително да подобри производителността в „ОС дискове“, при които има много малки операции, които се случват много бързо. SSD дисковете без DRAM осигуряват и значително по-лоша производителност в случайни R / W сценарии. Често срещани задачи като сърфиране в мрежата и процеси на OS разчитат на добра производителност на произволни R / W. Следователно не е много добра идея да спестите няколко долара и да вземете SSD без DRAM по-малко от такъв с подходяща кешираща система.
Техника на буфер на паметта на хоста (HMB)
Знаем, че SSD дисковете без вътрешен DRAM кеш заливат пазара като по-евтини алтернативи, но те предлагат по-лоша производителност от SSD дисковете, които включват DRAM кеш памет. SSD-дисковете без DRAM не се ограничават до евтини 2,5 ”SATA SSD дискове, но много SSD от среден клас NVMe също не включват вътрешен DRAM кеш. Тук влиза в действие буферът на паметта на хоста или техниката HMB.
NVMe устройствата комуникират с дънната платка чрез интерфейса PCIe. Едно от предимствата на този интерфейс пред SATA е, че той позволява на устройството да има достъп до системната RAM памет и да използва част от нея като собствен DRAM кеш. Точно това се постига с HMB устройства. Тези NVMe устройства компенсират липсата на кеш, като използват малка част от системната RAM като DRAM кеш. Той облекчава много от недостатъците на производителността на чист SSD диск без DRAM. Може да бъде и по-евтино от NVMe устройствата, които включват вграден кеш DRAM.
DRAM кеш срещу HMB. Обърнете внимание на участието на CPU DRAM в процеса на HMB - Изображение: Kioxia
Компенсация
Със сигурност по-евтините устройства не могат просто да се измъкнат с използването на системната RAM като кеш? Въпреки че със сигурност има предимства при използването на техниката HMB пред това просто да не се използва кеш изобщо, нивото на производителност все още не е наравно с устройствата, които имат кеш. HMB предлага донякъде средна позиция в представянето. Случайната R / W производителност се подобрява в сравнение с SSD дисковете без DRAM и се подобрява цялостната реакция на системата, но не до нивото на устройствата с вграден кеш. Всичко се свежда до компромис по отношение на разходите или производителността.
Трябва да се отбележи, че тъй като HMB използва протокола NVMe през PCI Express, той не може да се използва на традиционни SATA SSD.
Предпочитание
Няма съмнение, че ако търсите абсолютно най-доброто представяне, не трябва да купувате SSD без кеш памет DRAM. Въпреки че HMB може да бъде полезен за подобряване на производителността, все още съществуват компромиси, които съществуват при такива решения. Ако обаче търсите стойностен NVMe SSD, някои от опциите, които предлагат HMB функции, могат да бъдат привлекателни пред други устройства с DRAM кеш. Попадението на производителността може да не е толкова значително, колкото спестяването на разходи. В повечето случаи трябва да се избягва закупуването на SATA SSD без DRAM.
Анализ на ефективността
IOPS
I / O в секунда или IOPS е показател, който се счита за най-точен при преценка на производителността на SSD. Случайните числа за четене / запис се рекламират много агресивно от производителите, но те също могат да бъдат подвеждащи, тъй като тези числа рядко могат да бъдат постигнати в реални сценарии. IOPS отчита случайните пингове към устройството и измерва производителността, която усещате при стартиране на приложение или зареждане на компютъра. IOPS обикновено показва колко често SSD може да извършва трансфер на данни всяка секунда, за да извлича данни, произволно съхранени на диск. IOPS служи като по-реална метрика от суровата производителност.
Максимални скорости на четене / запис
Това са цифрите, които могат да се видят в маркетинговия материал доста често. Тези числа представляват производителността на SSD. Тези числа (обикновено средно 500 MB / s за SATA, до 3500 MB / s за NVMe) могат да бъдат доста привлекателни за купувача и по този начин са агресивно изтласкани към предната част на маркетинговия материал. В действителност те не са показателни за реалната скорост като цяло и имат значение само докато записвате или четете големи количества данни наведнъж.
Синтетичните бенчмаркове показват впечатляващо високи цифри за по-бързите дискове - Изображение: HardwareUnboxed
SSD като OS устройство
Ако търсите SSD устройство, за да включите операционната си система, трябва да се имат предвид някои важни фактори. Първо, OS дисковете трябва да работят едновременно на много малки операции. Това означава, че високите произволни R / W скорости могат да бъдат много полезни в това отношение. Стойностите на IOPS на устройството също трябва да се вземат предвид, тъй като те са по-показателни за реалистичен сценарий. Някаква техника на кеширане, или DRAM кеш, или HMB кеш, трябва да се считат за съществени в устройство, което е предназначено да се използва като OS устройство. Можете да се измъкнете с по-евтино устройство без DRAM, но неговата издръжливост и производителност ще бъдат много по-ниски от устройствата, в които има кеш. Всеки вид SSD обаче е значително подобрение в сравнение с традиционните устройства, така че се счита за жизненоважно да има поне OS SSD в съвременните системи.
SSD като Game Drive
Използването на SSD като устройство за съхранение на вашите игри може да бъде привлекателен стимул. SSD дисковете са много по-бързи от HDD, така че осигуряват много по-бързо време за зареждане в игрите. Това може да бъде значително забележимо в съвременните игри с отворен свят, в които двигателят на играта трябва да зарежда голям брой активи от носителя за съхранение. Тук обаче има точка на намаляваща възвръщаемост. Въпреки че дори най-основният SATA SSD ще осигури много по-бързо време за зареждане от твърдия диск, не е много полезно да се получат по-бързи NVMe или Gen 4 устройства за игри, тъй като те едва ли осигуряват значително предимство пред SATA. Това се дължи на факта, че след като преминете скоростта на традиционния твърд диск, носителят за съхранение вече не е пречка в тръбопровода за зареждане на играта. Следователно всички SSD дискове осигуряват доста сходни резултати по време на зареждане на играта. Всяко предимство, което се предлага от SSD дисковете NVMe или PCIe Gen 4, е незначително и не оправдава допълнителните разходи за тези устройства.
Разликата във времената на зареждане между всички SSD устройства е незначителна - Изображение: HardwareUnboxed
Причината за това е фактът, че технологиите за игри обикновено са ограничени от конзолите на поколението. В този случай PS4 и Xbox One все още използват изключително бавни твърди дискове. По този начин разработчиците на игри трябва да направят играта с мисълта за по-бавния носител за съхранение. Докато SSD дисковете осигуряват предимство в скоростта при зареждане, останалото игрово изживяване е доста подобно на HDD. Следователно традиционният твърд диск все още може да бъде от полза, ако планирате да имате огромно количество архивно хранилище за евтини. 500GB-1TB SATA SSD в допълнение към големия твърд диск ще осигури най-добрия баланс в това отношение. Научете повече за използването на SSD дисковете като вторично устройство за съхранение в тази статия.
Използването на SSD като игрово устройство има и друго предимство. Поради естеството на това натоварване тези устройства също не се възползват изключително от кеша на DRAM. Това означава, че можете да се измъкнете с по-евтини SATA SSD, които предлагат повече място за съхранение, вместо да се възползвате от по-скъпите опции. DRAM кешът все още помага за цялостната издръжливост на устройството, така че и той не е напълно без значение. Отново трябва да се постигне баланс на стойността и ефективността при вземане на решение.
Издръжливост
Това е може би едно от най-важните неща, на които трябва да обърнете внимание при закупуването на SSD. За разлика от въртящия се твърд диск (който също има ограничен живот поради движещи се части), SSD използва NAND Flash памет, за да съхранява своите данни. Тези NAND клетки имат ограничен живот. Има ограничение колко пъти данните могат да бъдат записани в определена клетка, преди тя да спре да съхранява данни. Това може да звучи тревожно, но всъщност средният потребител не трябва да се тревожи за изчезването на данните от SSD. Това е така, защото има много механизми, които облекчават това износване на NAND клетките. „Прекомерното осигуряване“ е особено полезна функция в съвременните устройства, която отделя известно количество от капацитета, за да позволи разбъркване на данни между различни клетки. Данните трябва постоянно да се преместват, така че някои клетки да не умрат преждевременно. Този процес се нарича „Изравняване на износването“.
Издръжливостта или надеждността на устройството обикновено се подобрява, ако съдържа кеш памет DRAM. Тъй като кешът съдържа карта на често достъпваните данни, по-лесно е устройството да изпълнява процеса на изравняване на износването. Издръжливостта обикновено се продава по отношение на MBTF (средно време между отказите) и TBW (написани терабайти).
MBTF
MBTF е нещо като сложна концепция за разбиране. Може да откриете, че числата на MBTF (средно време между отказите) всъщност са в милиони часове. Ако обаче SSD има MBTF рейтинг от 2 милиона часа, това не означава, че SSD всъщност ще продължи 2 милиона часа. Вместо това, MBTF е мярка за вероятността от повреда при големи размери на устройства. Като цяло по-високото е по-добре нормално, но може да бъде някаква объркваща метрика за анализ. Следователно друга метрика е по-често използвана на продуктовите страници, която е малко по-лесна за разбиране и се нарича TBW.
TBW
TBW или Terabytes Written описва общото количество данни, които могат да бъдат записани в SSD през целия му живот. Тази метрика е доста пряка оценка. Типичен 250GB SSD може да има TBW рейтинг от около 60-150 TBW и по-висок е по-добре, както при MBTF номера. Като потребител не бива да се притеснявате твърде много за тези числа, тъй като е много трудно действително да запишете всички тези данни на устройство за разумен период от време. Те могат да бъдат важни за корпоративните потребители, които се нуждаят от 24/7 работа и може да записват големи количества данни на устройството няколко пъти на ден. Производителите на устройства предлагат специални решения за тези потребители.
Samsung 860 EVO е оценен на 2400 TBW - Изображение: Amazon
3DXPoint / Optane
3DXPoint (3D Cross Point) е нововъзникваща нова технология, която има потенциал да бъде по-бърза от всеки потребителски SSD, наличен в момента. Това е резултат от партньорството между Intel и Micron и полученият продукт се продава под марката “Optane” на Intel. Optane паметта е проектирана да се използва като кеширащо устройство в комбинация с по-бавен твърд диск или SATA SSD. Това позволява по-високи скорости на тези по-бавни устройства, като същевременно запазва по-големия капацитет. Технологията Optane все още е в зародиш, но става все по-популярна в масовите компютри.
Intel Optane SSD 905P внедрява технологията 3DXPoint - Изображение: Wccftech
Препоръки
Въпреки че не е възможно да се препоръча устройство за специфичните нужди на всеки потребител, трябва да се имат предвид някои общи моменти при пазаруване на SSD. Ако търсите устройство с операционна система, би било добре да похарчите допълнително за хубаво NVMe устройство с DRAM кеш или дори внедряване на HMB. Можете да намерите нашите препоръки за най-добрите NVMe устройства на пазара в тази статия . Един добър SATA SSD също ще бъде повече от достатъчен за повечето потребители. За тази категория трябва да се избягват евтини устройства без DRAM. Ако искате да съхранявате и играете игри извън SSD, би било умно да потърсите SATA SSD с по-голям капацитет, а не скъпите NVMe или Gen 4. Дори SSD-диск без DRAM може да свърши работата без значителни удари по производителността. Ако издръжливостта е от първостепенно значение, помислете за корпоративни дискове, които са специално създадени с мисъл за издръжливост като PRO серията от Samsung.
В сравнение с 2400 TBW на 860 EVO, корпоративният 860 PRO е оценен на 4800 TBW - Изображение: Samsung
Заключителни думи
SSD дисковете се превърнаха в съществена част от съвременните системи за игри или работни станции. За най-дълго време твърдите дискове са нашият основен източник за съхранение на данни, но това се промени напълно поради нарастването на бързото и достъпно флаш съхранение. През 2020 г. е от решаващо значение да имате поне някакъв вид SSD хранилище във вашия компютър. В крайна сметка флаш паметта става все по-евтина и по-евтина и всякакъв вид SSD ще бъде голямо надграждане спрямо традиционния твърд диск.
Пазаруването на SSD зависи главно от конкретния случай на употреба на купувача и има много възможности за нуждите на всички. Ако просто искате да добавите малко евтино устройство с голям капацитет към вашата система, на което да изхвърлите всичките си игри, тогава дори евтин SATA SSD диск без DRAM ще бъде достатъчен за повечето потребители. Тестването показва, че времето за зареждане на играта не се различава значително между SSD от нисък и висок клас, но SSD предлагат огромен скок спрямо традиционните твърди дискове.
Ако планирате да направите SSD вашето основно устройство на OS, би било разумно да инвестирате малко повече пари в този компонент. Получаването на по-бърз SSD с добро качество NAND Flash и кеш памет DRAM не само ще подобри производителността, но и издръжливостта и надеждността на вашето устройство. Това е от решаващо значение, тъй като устройството с ОС трябва да съхранява най-важните файлове на вашия компютър.
Във всеки случай дните на чакане на чаша кафе, докато операционната система стартира, отдавна са отминали. SSD дисковете се превърнаха в наистина съществена част от съвременните компютри и си заслужават инвестицията над твърдия диск.
