Каталог товаров
0
Корзина
Пустая корзина

В корзине пока ничего нет

Вы можете начать свой выбор с нашего каталога товаров или воспользоваться поиском, если ищете что-то конкретное.

Выбрать товары
Итоговая стоимость
+
Отложенные
Пустая корзина

В корзине пока ничего нет

Вы можете начать свой выбор с нашего каталога товаров или воспользоваться поиском, если ищете что-то конкретное.

Выбрать товары
Итого

Диски - основа хранения данных. Сравнение и отличия. Часть 2: Твердотельные диски SSD.

Сергей Коваль
Автор статьи: Сергей Коваль (koval@andpro.ru)
Опубликовано: 22 марта 2017
Диски - основа хранения данных. Сравнение и отличия. Часть 2: Твердотельные диски SSD. В отличии от классических дисков, внутреннее пространство у твердотельных лишено каких бы то ни было подвижных частей, а роль пластин берет на себя массив чипов энергонезависимой памяти. 
Не всегда конечно массив, так как на март 2017 основная отгружаемая единица чипа памяти для твердотельных дисков имеет объем в 64 ГБ, из-за чего младшие модели состоят всего из единичного модуля. Тем не менее модели объемом выше 120 ГБ набираются с шагом, близким к 64 ГБ.

И тут мы встречаемся с первой интересной особенностью SSD – плавающим объемом. На рынке есть диски объемами 60 ГБ, 64, 120, 128, 180, 200, 250, 256, 275 и так далее, и, если часть дисков укладывается в логичные сборки объемом в 64 ГБ, то вторая часть выглядит как-то непонятно. Нет, эти модели не собираются их второсортных чипов, имеющих неполный объем, просто в отличии от классических дисков у твердотельных часто используется резервирование объема.

Связано это с особенностью хранения информации в энергонезависимой памяти. Если в классическом диске логическая единица или ноль - это наличие намагниченности в ячейке памяти, то у энергонезависимой памяти, как и у оперативной – это наличие электрического заряда. И, к сожалению, на текущем этапе развития электроники, платой за доступную потребителям технологию SSD приходится оплачивать ресурсом перезаписи ячеек.

Странно звучит про доступность? Да, твердотельные диски получаются примерно в 8 раз дороже классических (в данном случае мы сравниваем домашний сегмент обоих вариантов), но тем не менее это в 300-800 раз дешевле узкоспециализированных решений для корпоративного сегмента.

120-128 ГБ за 3000-4000 рублей вполне доступный вариант для операционной системы и пакета программ, но много ли пользователей согласятся отдать около 30000-50000 за модуль объемом в 2 ГБ, лишенный недостатка ограничения цикла перезаписей? Во-первых, пользователей таких найдется не много, а во вторых, сценариев использования в домашне-офисном варианте будет еще меньше для такого объема.

Итак, текущие домашние SSD - это решения, доступные обычному пользователю, но имеющие недостаток в износостойкости каждой ячейки. И как и в случае со временем наработки на отказ, у жестких дисков значение циклов записи для каждого типа памяти тоже весьма и весьма усреднено. Если количество циклов заявлено 1000, это вовсе не значит, что через эту 1000 все ячейки выработают свой ресурс, просто какая-то ячейка может выйти из строя на 800-ом цикле, а какая-то отработать 4000 и более.

И тут стоит остановиться на типах памяти.

Тип памяти определяется количеством устойчивых значений заряда в ячейке, при считывании которых контроллер не допускает ошибок выше определенного уровня (на данный момент, это что-то около 1 ошибки на 100 трлн (1014 ) считанных значений). Тут стоить отметить, что это не конкретные значения каждого уровня заряда, а итоговое считывание, т.к. за правильность считанных данных еще отвечает и блок коррекции ошибок (ECC).

На текущий вариант в грубом делении применяются следующие типы памяти:

SLC - single-level cell или одноуровневая ячейка, где заряд имеет только полное или отсутствующее значение, храня тем самым 1 бит информации, представляя из себя для контроллера логические 1 или 0. Ресурс до 100000 циклов перезаписи.

MLC - multi-level cell или многоуровневая ячейка, способная хранить в себе два бита информации при 4 уровнях заряда, которые представляются контроллеру как логические: 00, 01, 10 и 11. Ресурс около 5000 циклов.

eMLC – enterprise multi-level cell, в целом аналогична MLC по «механике», но имеет более высокий ресурс записи из-за применения более грубого тех.процесса – до 30000 циклов.

TLC - triple-level cell или трехуровневая ячейка, где три - на самом деле количество бит информации, а не уровней заряда, как в предыдущих вариантах. Последних, к слову, у данного типа памяти – 8 и соответственно контроллеру они передают значения 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111. Ресурс около 1000 циклов.

При этом первый тип – SLC встречается уже довольно редко и практически не производится, а на подходе QLC, как вы, наверное, уже догадались – quadro-level cell или четырехуровневая ячейка, где 16 уровней заряда соответствуют 4 битам данных.

Чем больше значений уровня заряда способна хранить ячейка – тем больше данных можно уместить на условной площади микросхемы, что уменьшит конечную стоимость накопителя. Но платой за это будет скорость записи, т.к. контроллеру нужно передать строго определенный заряд и чем выше дробление значений, тем больше требуется времени на высчитывание необходимых токов.

Вторая негативная вещь – чем меньший минимальный заряд нужно поместить в ячейку, тем тоньше требуется слой изолятора между элементами ячейки и тем быстрее он «выгорает» при записи (особенно если происходит запись максимального возможного значения).

Отдельным особняком среди твердотельной памяти стоит совместная разработка Intel и Micron – 3D XPoint. (Читается, кстати, и произносится это как 3Д Кросс-Поинт, а не 3Д Икс-Поинт, как может показаться.) Это технология энергонезависимой памяти, основанная на физическом изменении материалов под действием электрического тока. И если в обычной NAND памяти (SLC, MLC, TLC) износ изолятора (тоже физическое изменение) является сопутствующим и негативным эффектом, ограничивающим ресурс памяти, то в случае 3D XPoint на таких изменениях и строится весь принцип работы.

Главное отличие этого типа памяти от распространённого NAND – отсутствие транзистора, роль которого и выполняет особый материал, меняющий свои свойства и находящийся между пересечениями продольных и поперечных рядов проводников, откуда и пошло наименование технологии – пересечение или crosspoint. А 3D указывает на тип компоновки – многомерный/многоэтажный.

Рыночное название продуктов на этом типе памяти – Optane у Intel и QuantX у Micron.

Что дает пользователю такой тип памяти?

Отсутствие падения скорости на всех режимах эксплуатации, т.е. накопитель на такой памяти не будет записывать первые несколько гигабайт на максимальной скорости, а затем снижая её в разы, если не на порядки.

Увы, для домашнего использования это крайне редкий сценарий.

Значительное снижение задержек на чтение и запись.

К сожалению этот параметр так же малоинтересен для типичного домашнего использования и больше актуален для баз данных с огромным количеством одновременных запросов.

Ввиду отсутствие транзистора элементно-логическая структура памяти значительно упрощена, что упрощает «уборку» мусора и проверку ячеек на износ.

И это первый значительный плюс даже в домашнем сегменте – диск не будет «задумываться» и заниматься самоочисткой и длительной диагностикой при разовом удалении большого объема информации. В зависимости от типа памяти и производительности контроллера даже современные домашние диски могут на несколько минут «выпадать» из жизни системы при подобных задачах.

Ресурс записи.

Да, не смотря на заложенную «механику» в работу памяти её «ячейки» все-таки изнашиваются. Но количество циклов на столько велико, что даже при постоянной и максимальной нагрузке такое решение не вырабатывает свой ресурс за 5 лет, т.е. как и в случае с SLC – оно устареет быстрее, чем сломается.

Фактически получился первый унифицированный и революционный продукт с момента массового перехода на твердотельную память. Быстрая, стабильная память с высокой нагрузочной способностью и высоким ресурсом. Единственный минус всех текущих решений на базе этой памяти – интерфейс подключения. Модули и карты расширения являются MVMe решениями, т.е. подключаются только через PCI-E интерфейс.  


Итого мы получаем следующую картину:

SLC – дорого, быстро, надежно и почти «неубиваемо» даже в серверных сценариях использования.

MLC – дешевле, медленней и менее долговечно в серверном варианте использования и более чем достаточно при домашнем.

eMLC – аналог MLC по принципу работы при характеристиках близких к SLC, включая стоимость и ресурс выработки.

TLC – дешево, медленно (до такой степени, что при линейной записи проигрывают классическим дискам) и не долговечно без прибегания к некоторым ухищрениям.  

3D XPoint – дороже MLC, но дешевле eMLC/SLC, «неубиваемо» в любом сценарии использования, очень быстро, но ограниченно по совместимости и применению (только PCI-E решения).

QLC при отсутствии каких-то кардинальных нововведений и революций в процессе будет совсем дешево (раза в 2,5 дешевле текущих вариантов), совсем медленно при линейной записи и с настолько малым ресурсом, что производителям скорее всего придется ограничивать и без того низкую скорость записи.

Не смотря на кажущеюся непрактичность и слабые характеристики некоторых типов памяти, в особенности TLC, а также её подавляющем большинстве на рынке, даже в серверном сегменте, может возникнуть ощущение, что покупателя пытаются обмануть. Нет, обманывать потребителя никто не собирается и как даже такой слабой по характеристикам памяти удается показывать хорошие результаты будет рассказано в следующей статье цикла по дискам.

Также вас может заинтересовать